Reparación de un motor eléctrico, causas y remedios de Fluke

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Reparación de un motor eléctrico, causas y remedios de Fluke




por Christophe » 15/03/19, 12:12

Fluke acaba de publicar un interesante artículo sobre mantenimiento (incluido el mantenimiento preventivo) de averías eléctricas o mecánicas motores eléctricos (tipos industriales, por lo tanto pesados, pero algunos puntos son aplicables al público en general, por supuesto): https://www.fluke.com/fr-fr/apprendre/b ... -de-moteur

Los motores están presentes en todos los entornos industriales y son cada vez más complejos y técnicos, lo que a veces dificulta el rendimiento óptimo. Es importante comprender que las causas de los problemas motores y de entrenamiento no se limitan a una sola área de habilidades. De hecho, los problemas mecánicos y eléctricos pueden provocar fallas en el motor. Por lo tanto, es importante equiparse con un buen conocimiento para evitar períodos costosos de falta de disponibilidad y mejorar la disponibilidad de recursos.

Las averías del aislamiento del devanado y el desgaste de los rodamientos son las dos causas principales de falla del motor, pero estos problemas en sí mismos resultan de razones muy diferentes. Este artículo explica cómo identificar las causas más comunes de 13 de falla del aislamiento del devanado y mal funcionamiento del rodamiento.

1) Tensión transitoria

Los voltajes transitorios pueden tener diferentes fuentes, internas o externas al sitio. Las cargas adyacentes habilitadas o deshabilitadas, los bancos de condensadores de corrección del factor de potencia o incluso las condiciones climáticas remotas pueden generar voltajes transitorios en los sistemas de distribución. Estos voltajes transitorios, cuya amplitud y frecuencia son variables, pueden degradar o incluso destruir el aislamiento de los devanados del motor. Identificar la fuente de estos voltajes transitorios puede ser difícil porque su ocurrencia es infrecuente y sus síntomas pueden ocurrir de diferentes maneras. Por ejemplo, puede aparecer un voltaje transitorio en los cables de control que no son directamente responsables del daño, pero que pueden interrumpir las operaciones.

Impacto: la degradación del aislamiento del devanado del motor puede ocasionar fallas anticipadas y tiempos de inactividad no planificados

Instrumento de medición y diagnóstico: medidor de energía trifásico Fluke 435-II

Importancia: alta

2) desequilibrio de voltaje

Los sistemas de distribución trifásicos a menudo sirven cargas monofásicas. Cualquier desequilibrio en la impedancia o distribución de carga puede causar un desequilibrio en las tres fases. Los posibles fallos de funcionamiento pueden provenir del cableado del motor, las terminaciones e incluso los devanados. Este desequilibrio puede llevar a restricciones en todos los circuitos de fase de un sistema trifásico. En el nivel más simple, las tres fases de voltaje siempre deben ser del mismo tamaño.

Impacto: el desequilibrio genera un flujo de corriente excesivo en una o más fases, lo que aumenta las temperaturas de funcionamiento y degrada el aislamiento.

Instrumento de medición y diagnóstico: medidor de energía trifásico Fluke 435-II

Importancia: promedio

3) Distorsión armónica

En términos simples, los armónicos se refieren a todas las fuentes adicionales de voltajes o corrientes de CA de alta frecuencia que alimentan los devanados del motor. Esta energía adicional no se utiliza para hacer funcionar el motor del eje, sino que fluye a través de los devanados y, en última instancia, contribuye a las pérdidas de energía internas. Estas pérdidas se disipan en forma de calor, que deteriora gradualmente la capacidad de aislamiento de los devanados. Alguna distorsión armónica de la corriente es normal en los componentes del sistema que suministran cargas electrónicas. Para identificar las fuentes de distorsión armónica, use un medidor de energía para rastrear los niveles de corriente y las temperaturas del transformador para asegurarse de que no sufran demasiado estrés. Cada armónico tiene un nivel permisible de distorsión propia y está definido por estándares como IEEE 519-1992.

Impacto: la reducción de la eficiencia del motor genera costos adicionales y aumenta las temperaturas de funcionamiento

Instrumento de medición y diagnóstico: medidor de energía trifásico Fluke 435-II

Importancia: promedio
Convertidores de frecuencia

4) Reflexiones sobre las señales de salida de entrenamiento PWM

Los variadores de velocidad utilizan una técnica de modulación de ancho de pulso (PWM) para controlar el voltaje y la frecuencia de salida de un motor. Las reflexiones se generan cuando la impedancia no se adapta a la fuente y la carga. Pueden producirse discrepancias de impedancia debido a una instalación incorrecta, la selección incorrecta de un componente o la degradación gradual del equipo. En un circuito de accionamiento del motor, el pico de reflexión puede ser equivalente al nivel de voltaje del bus de CC.

Impacto: la degradación del aislamiento del devanado del motor genera un tiempo de inactividad no planificado

Instrumento de medición y diagnóstico: osciloscopio portátil 4 para muestreo rápido ScopeMeter Fluke 190-204®.

Importancia: alta

5) Sigma actual

Las corrientes sigma se refieren a las corrientes parásitas que fluyen a través de un sistema. Las corrientes sigma dependen de la frecuencia de la señal, el nivel de voltaje, la capacitancia y la inductancia de los conductores. Estas corrientes pueden pasar a través de los conductores de tierra protectores y causar disparos espurios o incluso generar calor excesivo en los devanados. La corriente sigma generalmente está presente en el cableado de los motores y corresponde a la suma de la corriente de las tres fases en cualquier momento T. En una situación ideal, la suma de estas tres corrientes debe ser igual a cero. En otras palabras, la corriente de retorno del variador debe ser igual a la corriente recibida por este último. La corriente sigma también se puede representar como señales asimétricas en una pluralidad de conductores capaces de acoplar capacitivamente las corrientes en el conductor de tierra.

Impacto: misterioso disparo de circuito debido a la corriente de tierra protectora

Instrumento de medición y diagnóstico: osciloscopio portátil 4 ScopeMeter Fluke 190-204 ScopeMeter con pinza de corriente (Fluke i400S o similar) y ancho de banda amplio (10 kHz).

Importancia: baja

6) Sobrecargas operacionales

Las sobrecargas del motor ocurren cuando un motor está sobrecargado. Los primeros síntomas de una sobrecarga son consumo excesivo, par insuficiente y sobrecalentamiento. El calor excesivo del motor es una causa importante de falla. En caso de sobrecarga, los diversos componentes del motor, como los cojinetes, los devanados y otros componentes, pueden funcionar normalmente, pero el motor permanece demasiado caliente. Por lo tanto, tiene sentido comenzar el procedimiento de solución de problemas asegurándose de que el motor no esté sobrecargado. Dado que el 30% de las fallas del motor se deben a una sobrecarga, es importante comprender cómo medir e identificar las sobrecargas del motor.

Impacto: desgaste prematuro de componentes eléctricos y mecánicos que causa fallas permanentes

Instrumento de medición y diagnóstico: multímetro digital Fluke 289

Importancia: alta
mecánica

7) Alineación incorrecta

La alineación se vuelve incorrecta cuando el eje de accionamiento del motor no está alineado correctamente con la carga o cuando el componente que conecta el motor a la carga está desalineado. Muchos profesionales creen que el acoplamiento flexible elimina o compensa la desalineación. Sin embargo, esto solo protege el acoplamiento. De hecho, incluso con un acoplamiento flexible, un eje desalineado transmite fuerzas cíclicas perjudiciales a lo largo del eje y hacia el motor, lo que resulta en un desgaste excesivo del motor y un aumento de la carga mecánica aparente. Por otro lado, una alineación incorrecta puede inducir vibraciones tanto en la carga como en el eje de accionamiento del motor. Algunos tipos de alineación incorrecta:

Angular: los ejes de los árboles se cruzan, pero no son paralelos.
Paralelo: los ejes de los árboles son paralelos, pero no concéntricos.
Mixto: combinación de defectos angulares y paralelos (Nota: la mayoría de las alineaciones incorrectas son alineaciones mixtas, en la práctica es más sencillo tratar ambas formas por separado).

Impacto: desgaste prematuro de los componentes de la transmisión mecánica que causa una falla prematura

Instrumento de medición y diagnóstico: herramienta láser de alineación de árboles Fluke 830

Importancia: alta

8) Desequilibrio del árbol

Un desequilibrio denota un estado de una parte giratoria cuyo centro de masa se encuentra fuera del eje de rotación. En otras palabras, hay un "punto pesado" en algún lugar del rotor. Los desequilibrios motores no pueden eliminarse por completo, pero es muy posible identificar valores fuera de los rangos normales y aplicar medidas en consecuencia. El desequilibrio puede deberse a muchos factores, que incluyen:

ensuciamiento
ausencia de contrapeso
variaciones de fabricación
Distribución desigual de la masa en los devanados del motor y otros factores de desgaste.

Un probador o analizador de vibraciones puede determinar si una máquina rotativa está balanceada o no.

Impacto: desgaste prematuro de los componentes de la transmisión mecánica que causa una falla prematura

Instrumento de medición y diagnóstico: medidor de vibración Fluke 810

Importancia: alta

9) Aflojando el árbol

La flojedad se refiere al juego excesivo entre partes. Hay diferentes tipos de soltura:

El aflojamiento rotacional es causado por un juego excesivo entre las partes giratorias y estacionarias de la máquina, por ejemplo, un rodamiento.
aflojamiento no rotacional entre dos partes normalmente fijas, como un pie y una base, o una carcasa de cojinete y una máquina.

Al igual que con todas las demás fuentes de vibración, es importante saber cómo identificar la soltura y resolver el problema antes de que sea costoso. Un analizador o probador de vibraciones puede determinar si una máquina rotativa está suelta.

Impacto: desgaste acelerado de los componentes rotativos que causa fallas mecánicas

Instrumento de medición y diagnóstico: medidor de vibración Fluke 810

Importancia: alta

10) Desgaste del rodamiento

Los cojinetes defectuosos aumentan la fricción, emiten más calor y tienen una menor eficiencia energética debido a problemas mecánicos, lubricación o desgaste. Las fallas en los rodamientos pueden tener diferentes causas:

carga mayor que la carga nominal;
lubricación inadecuada o incorrecta;
sellos de rodamiento ineficientes;
desalineación del árbol;
ensamblaje defectuoso;
desgaste normal;
inducidos voltajes del eje.

Cuando ocurre la falla del rodamiento, tiene un efecto en cascada que aumenta significativamente el riesgo de falla del motor. El 13% de las fallas del motor se debe a fallas en los rodamientos y más del 60% de averías mecánicas en un sitio son atribuibles al desgaste de los rodamientos. Por lo tanto, es importante aprender a identificar las señales de advertencia de este problema.

Impacto: desgaste acelerado de los componentes rotativos que resulta en falla de rodadura

Instrumento de medición y diagnóstico: medidor de vibración Fluke 810

Importancia: alta
Factores relacionados con la instalación incorrecta

11) Soporte de pie tambaleante

Un soporte tambaleante significa que los pies de montaje de un motor o componente de transmisión no están nivelados o que la superficie de montaje sobre la que descansan los pies no es igual. Esta situación es fuente de muchas frustraciones, ya que el apriete de los pernos de montaje del pie induce más restricciones y desalineación. Los desequilibrios generalmente ocurren entre dos pernos de montaje colocados diagonalmente entre sí, de forma muy similar a una silla o mesa que tiende a balancearse en su diagonal. Hay dos tipos de soporte para pies tambaleantes:

paralelo: uno de los pies de montaje es más alto que los otros tres;
Angular: uno de los pies de montaje no es paralelo o "normal" a la superficie de montaje.

En ambos casos, el soporte tambaleante se debe a una irregularidad en los pies de montaje o el piso sobre el que descansan. De todos modos, es importante remediar la situación para lograr una buena alineación del árbol. Una herramienta láser de alineación de calidad generalmente identifica cualquier forma de soporte tambaleante en una máquina rotativa.

Impacto: desalineación de los componentes del accionamiento mecánico.

Instrumento de medición y diagnóstico: herramienta láser de alineación de árboles Fluke 830

Importancia: promedio

12) Restricción de canalización

Las restricciones de la tubería se refieren a nuevos esfuerzos, nuevas tensiones y nuevas fuerzas que afectan el resto del equipo y la infraestructura que se transmiten al motor y la transmisión y causan desalineación. El ejemplo más común es una combinación simple de motor / bomba, donde algo ejerce presión sobre las tuberías, como:

un movimiento de fundaciones;
una nueva válvula u otro componente;
un objeto llamativo, torciendo o simplemente presionando una tubería;
un soporte de tubería u otro elemento de soporte de pared, roto o faltante.

Estas fuerzas pueden ser angulares o escalonadas en la bomba, lo que a su vez provoca una desalineación del eje del motor o la bomba. Por lo tanto, es importante verificar regularmente la alineación de la máquina. De hecho, la alineación de precisión es un estado temporal que puede degradarse con el tiempo.

Impacto: desalineación del eje y tensiones inducidas en los componentes giratorios, que conducen a fallas prematuras.

Instrumento de medición y diagnóstico: herramienta láser de alineación de árboles Fluke 830

Importancia: baja

13) tensión del árbol

Cuando los voltajes del eje del motor exceden la capacidad de aislamiento de la grasa del rodamiento, pueden producirse corrientes dirigidas hacia el rodamiento externo y producir agujeros y surcos en las pistas del rodamiento. Este problema primero resulta en la aparición de un ruido acompañado de un sobrecalentamiento debido al hecho de que los cojinetes comienzan a perder su forma original y que los fragmentos de metal se mezclan con la grasa y agravan la fricción. Esto puede causar la destrucción del rodamiento en solo unos meses. Las fallas de rodadura son costosas tanto para la reparación del motor como para el tiempo de inactividad. Por lo tanto, es importante tomar medidas preventivas como medir la tensión del eje y la corriente de funcionamiento para anticipar problemas. El voltaje del eje está presente solo cuando el motor está energizado y funcionando. Se utiliza una sonda de escobillas de carbón para medir la tensión del eje durante la rotación de un motor.

Impacto: los arcos en las superficies de los cojinetes pueden provocar agujeros y estrías que causan una vibración excesiva y, en última instancia, un mal funcionamiento del cojinete

Instrumento de medición y diagnóstico: osciloscopio portátil 4, telescopios ScopeMeter aislados Fluke 190-204, con sensor de escobillas de carbón AEGIS para medir la tensión del eje.

Importancia: alta
Cuatro estrategias para el éxito.

Los sistemas de control del motor están presentes en procesos esenciales en todos los niveles de las líneas de producción. Las fallas de hardware tienen consecuencias financieras significativas para el reemplazo potencial de motores o piezas, así como el tiempo de inactividad del motor. Proporcionar a los ingenieros y técnicos de mantenimiento el conocimiento adecuado, priorizar la carga de trabajo y administrar el mantenimiento preventivo del motor y resolver problemas intermitentes y, a veces, difíciles de identificar pueden, en algunos casos, prevenir fallas relacionadas con el estrés. costos operativos y reducen el costo total del tiempo de inactividad.
Cuatro estrategias clave pueden resolver o incluso prevenir fallas prematuras de motores y componentes rotativos:

Documente las condiciones de funcionamiento, las especificaciones de la máquina y los rangos de tolerancia de rendimiento.
Capture y documente mediciones críticas durante la instalación, antes y después del mantenimiento, y de manera rutinaria.
Archive las mediciones de línea de base para facilitar el análisis de tendencias e identificar cambios en el estado.
Dibuje gráficos de medidas individuales para establecer una tendencia básica. Cualquier cambio en la tendencia de referencia de más de +/- 10% a 20% (o cualquier otro% dependiendo del rendimiento y la importancia de su sistema) requiere la identificación de la causa raíz, para comprender por qué esto El problema ocurre.



¡13 buenos consejos para verificar o seguir (dependiendo de la tecnología del motor instalada) para cualquier buena instalación del motor!
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