Este documento discute técnicas para monitorar a condição de motores elétricos. Ele descreve anomalias mecânicas e elétricas que podem ocorrer e como vibração, temperatura, corrente e outras medidas podem ser usadas para detectá-las. Embora várias técnicas existam para rotores e rolamentos, ainda não há consenso sobre a melhor forma de monitorar danos no estator.

1. Controlo de Condição de Motores Elétricos
Uma perspetiva
www.dmc.pt
Diagnóstico de Motores Eléctricos 1

2. Using and justifying systematic root-cause analysis
H. P. Bloch, F. K. Geitner
Hydrocarbon Processing – Jan. 1999

3. Controlo de Condição de Rolamentos por medição de impulsos de choque
Existe desde há...
10
20
30
40
50 anos ...

4. E no entanto ...

5. Motores Eléctricos
Trifásicos
Corrente Alterna
Rotor em Gaiola de Esquilo
Controlo de Condição

6. ANOMALIAS
Mecânicas Eléctricas
Veio / Rotor
Desequilíbrio,
desalinhamento
correntes parasitas
Estator
Degradação do
isolamento, deficiente
alimentação
Posição relativa
Estator – Rotor
excentricidade estática
ou dinâmica
Chumaceiras
folgas , degradação,
deficiente
lubrificação
Rotor
Pontos de alta
resistência (barras e
anéis de topo fendidos

7. PERCENTAGEM DE AVARIAS
- Anomalias no rotor – 10%
- Anomalias no estator – 35%
- Chumaceiras – 42%
- Outros problemas - 13 %
Fonte: 1985 Estudo da General Electric

8. CONCLUSÃO
Para se detectarem as múltiplas anomalias possíveis num motor
eléctrico tem de se utilizar diversas técnicas de controlo de
condição.
O controlo de condição por vibrometria responde ás necessidades
de detecção de anomalias mecânicas.
A análise de corrente de alimentação detecta as anomalias
eléctricas no rotor.
Não existe ainda nenhuma técnica, que reúna o consenso dos
especialistas da área, para a detecção, em funcionamento, de
avarias no estator.

9. Sintomas & Técnicas
Ruído
Vibrações
Temperatura
Anomalias na Corrente de Alimentação
Vector de Park
Assimetrias do Campo Electromagnético
Passagem de corrente nas chumaceiras
Descargas Parciais

10. Ruído
Existe uma relação estrita entre o nível de
ruído e o de vibração,
Susceptível a interferências de outras fontes

11. Sintomas Vibratórios
Frequência Direcção Observações
Desequilíbrio 1 x RPM Radial Amplitudes elevadas
Desalinhamento 1,2,3 x RPM Radial e axial Amplitudes elevadas
Folgas e desapertos N x RPM Radial Amplitudes elevadas
Rolamentos Frequências de
Rolamentos
Amplitudes reduzidas no
inicio a aparecer primeiro
nas altas frequências
Excentricidade
estática
100 Hz
Excentricidade
dinâmica
RPM com bandas
laterais a FPP

12. Técnicas de Detecção de Vibrações
• Medição do Nível Global
• Medição de banda de altas frequências em
aceleração
• Análise por Bandas
• Envelope

13. Medição do Nível Global
Desquilíbrio
Desalinhamento
Folgas
Rolamento 1
Rolamento 2

14. Medição de banda de altas frequências em aceleração
Desquilíbrio
Desalinhamento
Folgas
Rolamento 1
Rolamento 2

15. 1X
2X
3X-6X
BEARINGBAND1BEARINGBAND2
9-30XRPM
30-50XRPM
Desquilíbrio
Desalinhamento
Folgas
Rolamento 1
Rolamento 2
Bandas de Frequência
Dividir o espectro em bandas de frequência de
acordo com as anomalias que possam aparecer
na máquina

16. Bandas de Frequência
Tendência individual
Tendência de
desequilíbrio
Alarme
Amplitude
Sub-
Harmónica
1X 2X Rol. Rol. Engrenagem Rol.
1xRPM 2xRPM
3
mm/sec
1
GTempo
(Dias)
Tempo
(Dias)
Tendência de
rolamento
10-20xRPM

17. Análise por Bandas em M.E.

18. Envelope
Forma de onda
antes do filtro
Forma de onda
depois do filtro

19. Detecção de Anomalias Mecânicas
A implementação de tarefas de manutenção
preventiva, base tempo, para responder a
“receios” das avarias com origem em
anomalias mecânicas,
não tem justificação técnica

20. Medição de Temperatura da Carcaça
5
8
6
7
8

21. Influência do sobreaquecimeto
Um desequilibrio de 5% entre fases
provoca uma subida de temperatura
de 10ºC nos enrolamentos do
estator o que reduz a vida do motor
para metade.

22. Temperatura Normalizada
TBI TSI TS
C
TSO TBO TTH
TAF
Registo da temperatura nos diferentes pontos de medição
Tn =
Tpt - Tamb
% Carga
X 100
Tpt - Temperatura medida
Tamb - Temperatura ambiente

23. Mediante a análise em frequência - detecção de
pontos de elevada resistência no rotor
Colocação da Pinça
Amperimétrica
directamente no cabo de
alimentação do motor ou
no quadro eléctrico.
Análise de Corrente de Alimentação

24. Análise de Corrente de Alimentação
Frequência a Controlar: Banda lateral de 50 Hz
(FR – FPP)
FR - Frequência da rede – 50 Hz
FPP - Frequência de passagem de pólos
( frequência de escorregamento x nº de pares de
pólos)

25. Detecção de pontos de elevada resistência no rotor
modulação da frequência a 50 Hz
pela Frequência de Passagem de Pólos
FPP
F. E.
FPP
Banda
Lateral
Banda
Lateral
50 Hz
Frequência
Amplitude
A distribuição irregular de corrente
gera oscilações de binário (torção)
gerando modulações da frequência
da corrente de alimentação

26. Análise de Corrente
Frequência da rede 50 Hz
Uma regra:
Diferença de
amplitude entre FR e
FPP >55db o motor é
considerado em bom
estado
Quanto menor for esta
diferença maior será o
número de barras
partidas no motor.
Bandas Laterais a FPP

27. Formula de Cálculo de Numero
de Barras Partidas
NP
R
n dB
+
=





 
20
10
2
n= numero estimado de barras do rotor partidas
dB = diferença, em dB, entre a amplitude da frequência
da rede e a banda lateral inferior à FPP
NP= numero de pólos do estator
R – numero de barras do rotor


28. TABELA DE SEVERIDADE

29. VECTOR DE PARK
Resulta de um tratamento matemático do resultado das
medições de corrente de alimentação do motor efectuadas
com pinças amperimétricas
A visualização do Vector de Park em condições ideais
corresponderia a um circulo perfeito
As diversas anomalias manifestam-se sobre a forma de
desvios da simetria perfeita

30. FLUXO ELECTROMAGNÉTICO
O Motor Eléctrico ideal teria um campo electromagnético
perfeitamente simétrico e equilibrado; tal motor não existe.
Estas assimetrias podem ter a ver com aspectos construtivos
quer com avarias.
O seguimento da tendência da evolução espectro de
frequência do fluxo electromagnético permite detectar o
surgimento de novas componentes correspondendo a
anomalias.

31. Medição de Corrente e Tensão no Veio
• Deficiente isolamento
• A corrente passa através da chumaceira para a terra provocando danos
nesta através de - Maquinagem por Descarga Electrostática ( MDE)
• Medir a tensão e a
corrente presente no
veio
Motor Máquina Accionada
Direcção do Fluxo de Corrente
Onde ocorre com
mais frequência?
Motores AC ou DC
com variadores de frequência

32. Rolamento danificado por MDE

33. Corrente e Tensão no Veio
são gerados por
• Campos electromagnéticos ( barras partidas
no rotor, curto circuitos no estator,etc)
• Cargas electro-estáticas ( vapor em turbinas,
correias, etc.)
• Tensão externa( soldaduras, processo, etc.)

34. Parâmetros a Medir
• Tensão e Corrente RMS, AC e DC, entre o veio e a terra
• Tensão Pico entre o veio e a terra
( um voltímetro não mede...)

35. DESCARGAS PARCIAIS
O fenómeno físico com esta designação consiste em
impulsos eléctricos de alta frequência originados num
sistema de isolamento eléctrico
Utilizada para detectar degradação de isolamento do
estator ( motores de alta e média tensão)
Os parâmetros a acompanhar são a amplitude e taxa
de repetição das Descargas Parciais

36. CONCLUSÃO
Para se detectarem as múltiplas anomalias possíveis num motor
eléctrico tem de se utilizar diversas técnicas de controlo de
condição.
O controlo de condição por vibrometria responde ás
necessidades de detecção de anomalias mecânicas.
A análise de corrente de alimentação detecta as anomalias
eléctricas no rotor.
Não existe ainda nenhuma técnica, que reuna o consenso dos
especialistas da área, para a detecção, em funcionamento, de
avarias no estator.

37. Pode ver um artigo sobre este tema neste link
www.DMC.com
https://www.dmc.pt/analise-de-vibracoes-
em-motores-eletricos/

38. OBRIGADO
Esperamos que esta
apresentação tenho
sido interessante