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folgas , degradação,
deficiente
lubrificação
Rotor
Pontos de alta
resistência (barras e
anéis de topo fendidos
PERCENTAGEM DE AVARIAS
- Anomalias no rotor – 10%
- Anomalias no estator – 35%
- Chumaceiras – 42%
- Outros problemas - 13 %
Fonte: 1985 Estudo da General Electric
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.
Sintomas & Técnicas
Ruído
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Folgas e desapertos N x RPM Radial Amplitudes elevadas
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inicio a aparecer primeiro
nas altas frequências
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estática
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• Medição do Nível Global
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aceleração
• Análise por Bandas
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Medição do Nível Global
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Desquilíbrio
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Dividir o espectro em bandas de frequência de
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5
8
6
7
8
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Um desequilibrio de 5% entre fases
provoca uma subida de temperatura
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estator o que reduz a vida do motor
para metade.
Temperatura Normalizada
TBI TSI TS
C
TSO TBO TTH
TAF
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Tn =
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Tpt - Temperatura medida
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directamente no cabo de
alimentação do motor ou
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FPP
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Banda
Lateral
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Frequência
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gera oscilações de binário (torção)
gerando modulações da frequência
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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
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

TABELA DE SEVERIDADE
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
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.
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
Rolamento danificado por MDE
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.)
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...)
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
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.
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em-motores-eletricos/
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01 Diagnóstico de Motores Eléctricos Controlo de Condição - uma perspetiva

  • 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 ...
  • 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
  • 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 
  • 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
  • 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/