Dilema de deterioração: Por que motores elétricos falham
Como um leitor fiel de blog, você já sabe que quando estamos falando de falha no motor – 60% das falhas de isolamento são causadas pelo calor excessivo, já que você leu o Motor Mayhem – é claro.
E quanto aos outros 40% das falhas de isolamento?
Você está no lugar certo.
Antes de começar a testar o seu motor, é preciso compreender o que está acontecendo no interior dele, especificamente – o processo de envelhecimento do isolamento. Assim que isso tiver sido abordado, daremos a você o sinal verde para usar seu confiável testador.
Como é o sistema de isolamento do meu motor?
Dentro do motor, você encontrará um isolamento da parede de aterramento, fase a fase e volta a volta.
Em um motor de indução comum, o isolamento da parede de aterramento é um protetor para o cobre isolado com o aterramento – feito de papel para revestimento de ranhura. O isolamento fase a fase geralmente é uma folha de papel isolante – isso mesmo, você adivinhou – espremida entre as fases. Por fim, o seu isolamento volta a volta protegerá o cobre nos enrolamentos ou bobinas do motor. Infelizmente, este é o elo fraco em um sistema de isolamento (geralmente). Tanto o isolamento fase a fase quanto volta a volta são classificados na categoria de isolamento de cobre a cobre, só para constar.
Eis aqui mais uma notícia desagradável para a sua manhã de sexta-feira. Não é possível testar todo o sistema de isolamento de uma só vez. São necessários vários testes diferentes para cada um dos nossos vários tipos de isolamento.
Quais testes você recomenda para o sistema de isolamento de um motor?
Vamos dividir por tipo de isolamento. Para isolamento da parede de aterramento, você pode usar um megôhmetro (um testador de resistência de isolamento) para determinar a resistência de isolamento. Um teste de índice de polarização também é recomendado para avaliar a elasticidade de seu isolamento, bem como para detectar qualquer umidade ou contaminação que possa estar presente nos enrolamentos. Você também pode usar um hipot CC para verificar a força dielétrica do isolamento.
Para isolamento de volta a volta e fase a fase, o teste de sobretensão é a resposta. No entanto, o teste de sobretensão não se destina a testar o isolamento da parede de aterramento. Mais tarde, vamos ter mais detalhes sobre os testes de sobretensão.
Agora que abordamos tudo isso...
Por que meu isolamento está se deteriorando, afinal?
Bem, há cinco fatores em questão, e um – ou mais – deles provavelmente é o culpado.
- Contaminação – se um depósito químico entrar nos enrolamentos, a deterioração é muito possível. Faz sentido, certo? Geralmente, os derramamentos de produtos químicos não são um grande sinal e uma boa razão para entrar em pânico. A menos que, é claro, você tenha derrubado um galão de H2O ou meio quilo de C12H22O11 no chão. Não precisa entrar em pânico, basta pegar uma toalha de papel (ou 50) ou deixar o cachorro lamber o chão da cozinha.
- Mecânico – com o tempo, vibração ou movimento nos enrolamentos de um motor (ou no próprio motor) desgastarão o sistema de isolamento.
- Envelhecimento térmico normal – com o funcionamento normal, o isolamento de um enrolamento se deteriorará naturalmente – embora lentamente – ao longo da sua vida útil. Trata-se apenas de um desgaste normal (esperado), pessoal.
- Picos de sobretensão – os designs de comutação, iluminação e VFD podem causar picos de alta tensão, o que pode levar ao envelhecimento do isolamento.
- Envelhecimento térmico precoce – Ah, voltamos ao tema do calor excessivo. Um motor quente não é um motor feliz. Se as temperaturas de enrolamento do motor estiverem elevadas, a falha prematura do motor também estará próxima. É claro que você já sabe isso porque foi a primeira frase deste blog.
E agora?
Talvez, você esteja se perguntando como um motor vai da deterioração do isolamento até a falha completa do motor?
Bem, é a combinação de isolamento insuficiente, juntamente com picos de tensão abruptos, que acelerará a deterioração e levará à ruína final de um motor – falha elétrica. Ai.
A propósito, picos de tensão abruptos ocorrem normalmente ao ligar e desligar um motor.
A abrasão mecânica no enrolamento de um motor é outra causa de preocupação: aceleração da degradação do isolamento, especificamente no isolamento de volta a volta.
OK, você recebeu todo o histórico de informações.
Vamos voltar para esse teste de sobretensão que mencionamos anteriormente.
O que é um teste de sobretensão?
Os testes de sobretensão existem há quase 100 anos, mas, em comparação com o conjunto clássico de testes de motores – é praticamente novo! Ao contrário desses testes, o de sobretensão pode detectar um defeito de isolamento de volta a volta, bobina a bobina e fase a fase. Muito prático.
O teste de sobretensão baseia-se na suposição de que, em um estator sem nenhum defeito de enrolamento, todos os enrolamentos trifásicos são idênticos. No entanto, nem todos os motores são projetados para serem perfeitamente equilibrados entre as fases. A maioria é, mas não todos. Em seguida, cada fase é testada entre si – A com B, B com C e A com C.
Além disso, uma técnica Pulse to Pulse Error Area Ratio (P-P EAR) pode avaliar cada fase individualmente, à medida que a amplitude do teste aumenta até a tensão de teste alvo. Esse parâmetro de teste fornece uma avaliação confiável no caso de o motor sendo testado estar desbalanceado por projeto ou ao testar um motor montado que possa parecer estar artificialmente desbalanceado devido à posição do rotor.
Entendido?
Para cada um dos pares em teste, o instrumento de teste enviará um pulso de tensão rápido, e os pulsos refletidos serão exibidos na tela do osciloscópio do instrumento. Confira a imagem abaixo para ver um exemplo, se estiver confuso.
Se os enrolamentos forem idênticos, como seriam em um motor íntegro, você verá um único traço. Se você observar uma separação entre as duas ondas, à medida que a tensão de teste aumenta, você observa o isolamento enfraquecido em seu motor.
Por que você deve fazer um teste de sobretensão?
Porque sim! Brincadeirinha.
O teste de sobretensão é um componente essencial de um programa de manutenção preditiva do motor. Uma vez que todos os motores irão falhar em algum momento, sem manutenção e reparação adequadas, um programa de manutenção abrangente é uma escolha óbvia (ou pelo menos deveria ser).
Como o teste de sobretensão pode prever falhas de isolamento de cobre a cobre, como já mencionamos pelo menos dez vezes, não há dúvida de que ele conquistou um lugar em seu programa de manutenção.
É claro que o teste de sobretensão, por não ser um teste completo de motores, deve ser realizado com os outros testes que mencionamos anteriormente, como o de resistência de isolamento e o índice de polarização.
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