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Diagnóstico de avarias em motores de indução
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O motor de indução Ê um dos tipos de motores mais utilizados nos diversos tipos de acionamento /movimentação de cargas em todo o tipo de indústria do setor primårio e secundårio.
A Figura 1 mostra-nos as partes integrantes de um motor de in !
" estĂŁo alojadas as bobinas), caixa de bornes de ligação, o rotor e o veio que serĂĄ acoplado Ă mĂĄquina/recetor que serĂĄ acionado. O estator, constituĂdo por chapas ferromagnĂŠticas, pos-
Adelino Santos Mestre em Engenharia EletrotÊcnica, Automação e Sistemas ISEP – Instituto Superior de Engenharia do Porto TÊcnico de Formação do CENFIM – Núcleo da Trofa
nota tĂŠcnica
sui um conjunto de cavas onde serĂŁo alojadas as bobinas. As O seu tipo de construção e princĂpio de funcionamento faz
bobinas tipicamente sĂŁo de cobre que possui uma camada de
verniz que garante o isolamento elĂŠtrico entre espiras e en-
necessidades de manutenção. O comando de um motor de
tre a bobina e o estator. Entre o estator e o rotor existe uma
indução Ê simples podendo recorrer-se a equipamentos ele-
zona preenchida por ar chamada entreferro. Pelo entreferro
tromecânicos ou eletrónicos.
circulam as forças de campo magnÊtico resultantes da inte-
Durante dÊcadas, o motor de indução era apenas utiliza-
ração magnÊtica das bobinas do estator e do circuito elÊtrico
do para acionamentos em que o motor rodava a velocidades
do rotor. Entre as bobinas do estator e o circuito elĂŠtrico do
constantes (desprezando o escorregamento), sendo a regu-
rotor nĂŁo existe contacto fĂsico nem continuidade elĂŠtrica.
lação de velocidade realizada por sistemas mecânicos. Em sistemas ou mĂĄquinas com necessidade de regulação de velocidade era muito utilizado o motor de Corrente ContĂnua, dado ser mais fĂĄcil de controlar a sua velocidade, mas estes possuem uma manutenção muito dispendiosa comparativamente com o motor de indução.
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Com o avançar da tecnologia e o aparecimento dos Variadores de Velocidade (inversores de frequĂŞncia) para motores de indução foi permitido utilizar, em grande escala, estes motores em sistemas e mĂĄquinas com necessidade de regulação de velocidade substituindo os motores de Corrente ContĂnua.
Figura 2. Constituição de um motor de indução (em corte).
Neste artigo pretende-se abordar mÊtodos de diagnóstico de avarias em motores de indução, assim como tarefas de
O rotor dos motores de indução ĂŠ, geralmente, constituĂdo
manutenção preventiva.
por uma "gaiola de esquilo" ou entĂŁo bobinado.
Para diagnosticar avarias torna-se imprescindĂvel que o
O rotor em gaiola de esquilo (Figura 3) ĂŠ, basicamente,
tĂŠcnico de manutenção conheça a constituição e princĂpio de
constituĂdo por dois anĂŠis nos topos e um conjunto de barras
funcionamento do motor de indução. Neste artigo pretende-
a unir os anÊis. A interligação das barras com os anÊis cria
-se relembrar alguns conceitos.
um circuito elĂŠtrico que quando submetido ao campo mag-
Os motores de indução quanto ao tipo de tensão de ali-
nĂŠtico induzido produzido pelas bobinas do estator, cria uma
mentação dividem-se em motores monofåsicos e motores
corrente elĂŠtrica no rotor que produz um campo magnĂŠtico
trifĂĄsicos. O motor trifĂĄsico possui melhores rendimentos e
induzido que irĂĄ interagir com o das bobinas do estator, fa-
-
zendo com que o rotor entre em rotação. Para maximizar o
ção fĂsica e ao sistema trifĂĄsico das tensĂľes de alimentação
rendimento e minimizar as perdas magnĂŠticas, as barras do
que faz com que o motor entre em funcionamento sem ne-
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cessidade de componentes externos.
eletromagnĂŠticas que compĂľem o rotor.
Figura 3. & ' " !
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O motor de indução com rotor bobinado possui um princĂpio Figura 1. Constituição de um motor de indução.
de funcionamento idĂŞntico, mas o seu rotor possui alojadas
A existĂŞncia de frequĂŞncias na rede diferentes da fre-
Curto-circuito nas chapas ferromagnÊticas Gera oscilaçþes no binårio do motor, sobreaquecimento
quência fundamental geram uma distorção da onda sinu-
no estator podendo levar a deterioração do isolamento
soidal e quanto mais distorcida estiver a onda sinusoidal das
(verniz) das bobinas e, consequentemente, originar cur-
fases de alimentação do motor elÊtrico maior serå o tempo
tos-circuitos nas bobinas.
de reação da histerese magnÊtica do estator e do rotor provocando um sobreaquecimento irregular nos motores. Este
Ao nĂvel do rotor
sobreaquecimento poderå levar à deterioração do isolamen-
Rotor com barras soltas ou partidas
to de verniz das bobinas e, consequentemente, colocar espi-
Geram sobreaquecimento do rotor no local da rutura,
ras ou bobinas em curto-circuito.
arcos elĂŠtricos no ponto da rutura, aumento da intensidade de corrente nas outras barras do rotor gerando, consequentemente, um sobreaquecimento do rotor.
de motores de indução Aquando a utilização de Variadores de Velocidade no con-
Anel de curto-circuito partido
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Geram sobreaquecimento do rotor no local da rutura,
frequências de alimentação diferentes das nominais. Sem-
arcos elĂŠtricos no ponto da rutura gerando, consequen-
pre que os motores de indução forem utilizados abaixo da
temente, um sobreaquecimento do rotor.
sua rotação nominal Ê de prever que o sistema de ventilação tradicional (ventoinha acoplada ao rotor) poderå não realizar
Excentricidade eståtica e dinâmica do rotor
adequadamente a sua função sendo, por vezes, necessårio a
Gera oscilaçþes no binårio do motor e vibraçþes.
instalação de um ventilador externo.
Curto-circuito nas chapas ferromagnĂŠticas
frequência inferior à frequência nominal, a sua reatância in-
Gera oscilaçþes no binårio do motor e sobreaquecimento
dutiva reduz mais intensidades de corrente nas bobinas do
do rotor.
motor. Para evitar esta situação dever-se-å ter atenção aos
Sempre que as bobinas do motor sĂŁo alimentadas a uma
nota tĂŠcnica
parâmetros de regulação do Variador Eletrónico de Veloci
Empeno do rotor
dade para que este compense adequadamente a tensĂŁo de
Devido a um sobreaquecimento do rotor, ou cargas
alimentação em função da frequência. Dado que o Variador de Velocidades produz uma tensão
axiais/longitudinais excessivas aplicadas ao rotor.
de saĂda de alimentação dos motores nĂŁo sinusoidal pura, e
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com frequĂŞncias diferentes de 50/60 Hz, aquando da medição das correntes de consumo do motor dever-se-ĂĄ ter em atenção que os amperĂmetros (ou pinças amperimĂŠtricas) possuem a tecnologia True RMS. De outra forma os valores medidos podem nĂŁo ser reais. Figura 16. Barra partida.
Algumas tarefas de diagnóstico que deverão fazer parte da check-list de manutenção preventiva de motores de indução.
Medição de desequilĂbrio das tensĂľes de alimentação e de intensidades de corrente consumidas;
Figura 17. Anel de curto-circuito partido.
Medição da resistência de isolamento das bobinas;
Limpeza das alhetas de refrigeração do motor;
Limpeza dos sistemas de ventilação do motor;
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& + # $ adaptados ou incorporados no motor;
a um sobreaquecimento, o tempo de vida Ăştil do seu isola
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3 4 -
Distorção harmónica
cionamento de interruptores centrĂfugos ou relĂŠs de ar-
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ranque (motores monofĂĄsicos).
sequilĂbrios no consumo da intensidade de corrente elĂŠtrica nas bobinas mesmo nĂŁo existindo desequilĂbrio nas tensĂľes
O motor de indução Ê um dos motores mais robustos utilizados
de alimentação, curtos-circuitos entre espiras ou entre bobi-
na indĂşstria. Devido Ă sua robustez muitas vezes ĂŠ esquecido
nas ou mesmo excentricidade do rotor/estator.
nas operaçþes de manutenção preventiva. Em pequenos mo-
Nesta situação poderemos estar perante uma distorção
tores a sua reparação ou substituição pode ser råpida não com-
harmónica na instalação elÊtrica onde estå ligado o motor.
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Esta Ê uma situação cada vez mais existente em ambientes
No entanto os motores de maior potĂŞncia jĂĄ revelam maiores
industriais devido à utilização de fontes de alimentação comu-
preocupaçþes. Um bom diagnóstico poderå minimizar para-
tadas e de Variadores de Velocidade no controlo de motores.
gens não programadas e custos avultados de reparação. M