Guia de diagnóstico de falhas elétricas em motores de indução trifásicos

Quando um motor de indução trifásico Se o motor começar a superaquecer, a desarmar repetidamente ou a consumir corrente de forma irregular, a substituição imediata das peças raramente é a melhor medida inicial. A equipe de manutenção precisa, em primeiro lugar, determinar se o problema se origina da fonte de alimentação, do enrolamento do estator, das conexões dos terminais ou das condições de operação.

Este guia é o ponto de partida na fábrica para um motor trifásico que esteja superaquecendo, desarmando, consumindo corrente irregular ou não conseguindo dar partida. Ele aborda as verificações necessárias antes da desmontagem do motor, incluindo tensão de alimentação, conexões dos terminais, corrente de fase, isolamento dos enrolamentos e carga operacional, e explica, em seguida, como decidir entre reparo, rebobinagem e substituição.

Quando os testes indicarem especificamente uma falha no enrolamento do estator, continue com nosso Guia detalhado sobre falhas nos enrolamentos de motores de indução trifásicos. Esse guia aborda falhas de aterramento e curtos-circuitos nos enrolamentos do estator, análise das causas-raíz, testes profissionais nos enrolamentos e a decisão de reparar ou substituir.

Sequência rápida de solução de problemas

Antes de desmontar o motor, realize as seguintes verificações nesta ordem:

1. Anote os sintomas e as condições em que ocorreu o problema.
2. Verifique a tensão e a corrente nas três fases.
3. Inspecione a caixa de terminais e as conexões visíveis.
4. Verifique o isolamento dos enrolamentos em relação ao chassi do motor.
5. Compare as correntes das três fases.
6. Compare a resistência dos enrolamentos entre as fases.
7. Inspecione o estator para verificar se há superaquecimento localizado ou danos no isolamento.
8. Determine se o dano permite o reparo, o rebobinamento ou a substituição do motor.

Não reinicie repetidamente os dispositivos de proteção nem reinicie um motor que esteja superaquecendo, consumindo corrente anormal ou apresentando sinais de danos no enrolamento. Um problema pontual de isolamento pode evoluir para uma falha mais extensa no estator.

1. Se você suspeitar de um falha de aterramento no enrolamento do estator

Deve-se investigar um falha de aterramento quando o motor apresentar disparos repetidos do dispositivo de proteção contra falha de aterramento, leituras anormais de isolamento, aumento da corrente, aquecimento localizado nos enrolamentos ou danos visíveis no isolamento nas extremidades dos enrolamentos ou nas ranhuras do estator.

Passo 1: Isolar o motor

Antes dos testes elétricos, o motor deve ser desenergizado e isolado de acordo com o procedimento de segurança elétrica do local. Os testes elétricos e a inspeção interna do motor devem ser realizados por pessoal qualificado.

Etapa 2: Inspecione o enrolamento visível e a área dos terminais

Verifique as extremidades do enrolamento, as saídas das ranhuras e a área dos terminais quanto a:

• isolamento queimado ou escurecido;
• isolamento rachado;
• umidade;
• poeira condutora ou contaminação;
• resíduo de óleo ou de processo;
• conexões dos terminais soltas ou danificadas;
• sinais de superaquecimento localizado.

Se houver uma área danificada visível, registre a localização antes de prosseguir com o trabalho. Isso pode ajudar a determinar se o problema se limita a uma seção acessível ou se se estende mais profundamente no enrolamento.

Etapa 3: Verificar o isolamento entre o enrolamento e a estrutura

Meça o estado do isolamento entre cada enrolamento de fase e a estrutura do motor. O teste de resistência de isolamento é comumente utilizado como uma verificação inicial na avaliação do estado do isolamento dos enrolamentos em relação ao terra. Orientações técnicas da EASA pode ser utilizado como referência para procedimentos profissionais de teste de motores.

Um resultado anormal não deve ser considerado como um diagnóstico definitivo. A equipe de manutenção também deve analisar a temperatura de operação, a contaminação, a exposição à umidade, eventos anteriores de sobrecarga e o ambiente de operação do motor.

Etapa 4: Descubra a causa do dano no isolamento

Caso seja confirmada uma falha de aterramento, investigue a causa da deterioração do isolamento antes de colocar o motor novamente em operação.

Resenha:

• temperatura ambiente;
• condição de resfriamento;
• infiltração de umidade;
• poeira ou contaminação condutiva;
• vibração mecânica;
• sobrecargas anteriores;
• danos físicos no enrolamento.

Reparar o ponto danificado sem corrigir a condição de funcionamento pode apenas adiar outra falha.

2. Se você suspeitar de um curto-circuito no enrolamento do estator

Deve-se investigar um curto-circuito no enrolamento quando o motor apresentar corrente de fase desigual, aquecimento excessivo, torque reduzido, disparos repetidos por sobrecarga, isolamento queimado ou dificuldade para dar a partida.

Uma falha limitada entre espiras pode não parar o motor imediatamente. O motor pode continuar funcionando enquanto a corrente aumenta e se acumula calor adicional na área do enrolamento afetada. Por esse motivo, a rotação normal do eixo, por si só, não é suficiente para confirmar que o enrolamento está em boas condições.

Passo 1: Compare as correntes das três fases

Registre a corrente nas três fases em condições operacionais comparáveis.

Se uma fase apresentar uma diferença significativa em relação às outras, continue investigando tanto o motor quanto o fornecimento de energia elétrica que o alimenta. O desequilíbrio de corrente é um sinal de alerta útil, mas não deve ser utilizado isoladamente para confirmar um curto-circuito no enrolamento interno.

Etapa 2: Inspecionar o enrolamento do estator

Procure por:

• isolamento do enrolamento escurecido;
• áreas queimadas;
• isolamento carbonizado;
• verniz danificado;
• sinais localizados de calor excessivo.

A localização e a extensão da descoloração podem ajudar a determinar se o dano se limita a uma pequena seção do enrolamento ou se afetou uma área maior.

Etapa 3: Comparar a resistência do enrolamento

Meça e compare a resistência dos enrolamentos trifásicos.

A comparação entre as fases é mais útil do que analisar uma única leitura de resistência isoladamente. Uma diferença significativa pode indicar um problema no enrolamento ou na conexão que exija uma inspeção mais detalhada.

Etapa 4: Avaliar a extensão dos danos

Caso a suspeita de falha não possa ser confirmada por meio das verificações visuais, de isolamento e de resistência habituais, podem ser necessários testes profissionais adicionais nos enrolamentos antes de se decidir pela reparação ou pelo rebobinamento.

A decisão fundamental é determinar se o dano é localizado ou se o superaquecimento já afetou uma seção maior do enrolamento do estator.

3. Falha de aterramento x curto-circuito no enrolamento: verificação rápida

Esta tabela serve como uma primeira referência para a solução de problemas. O diagnóstico final deve basear-se em medições reais, no estado dos enrolamentos e no histórico de operação do motor.

4. Verifique a fonte de alimentação antes de remover o motor

Não presuma que o motor esteja com defeito antes de verificar a alimentação elétrica de entrada.

Medir e analisar:

• tensão entre fases;
• corrente nas três fases;
• frequência;
• conexões dos terminais;
• perda de fase;
• configurações de proteção;
• carga operacional real.

Um terminal solto, um desequilíbrio na alimentação ou uma carga acionada anormal podem causar sintomas semelhantes aos de um problema interno no motor e também podem contribuir para o superaquecimento do enrolamento.

Sempre que possível, registre as condições elétricas antes de desconectar o motor. Isso fornece evidências úteis para determinar se a falha está dentro do motor ou em outro ponto do sistema de acionamento.

5. Decida: consertar, rebobinar ou substituir?

Depois que a falha for identificada, avalie tanto a extensão do dano quanto a importância do motor para o processo de produção.

Considere a possibilidade de fazer um conserto local quando:

• a área afetada é limitada;
• o condutor do enrolamento não está gravemente queimado;
• o isolamento ao redor permaneça em condições de uso;
• é possível identificar claramente o local da falha e acessá-lo.

Considere rebobinar quando:

• várias espiras ou bobinas estão danificadas;
• o enrolamento sofreu um superaquecimento significativo;
• A deterioração do isolamento é generalizada.

Considere a substituição quando:

• ocorreram falhas no enrolamento repetidamente;
• o tempo de inatividade para reparos é inaceitável;
• o motor existente não é mais adequado para a aplicação;
• os requisitos elétricos ou mecânicos foram alterados;
• é necessário um nível de eficiência ou tipo de motor diferente.

No caso de equipamentos de produção, o custo do reparo deve ser considerado em conjunto com o tempo de inatividade, o estado atual do motor e o risco de outra parada não planejada.

Para uma análise mais aprofundada sobre como são confirmadas as falhas de aterramento e os curtos-circuitos nos enrolamentos, incluindo evidências de testes profissionais e causas de falhas recorrentes, leia o Guia sobre falhas nos enrolamentos de motores de indução trifásicos.

6. Evite que a falha se repita verificando a seleção do motor

Um motor de reposição não deve ser escolhido apenas com base na potência nominal original em kW.

Antes de encomendar um novo motor elétrico industrial, confirme:

• potência nominal;
• tensão;
• frequência;
• pólos ou velocidade exigida;
• dever;
• método de inicialização;
• temperatura ambiente;
• altitude de instalação;
• grau de proteção;
• características de carga;
• se é necessário operar com frequência variável.

Para acionamentos industriais convencionais de velocidade fixa, a Yaoda oferece seu Motor de indução IE3 linha, bem como séries de motores de maior eficiência para projetos com diferentes requisitos de eficiência.

As aplicações que exigem regulação de velocidade devem ser equipadas com um motor projetado para operação com conversor. A Yaoda’s motor de frequência variável Essa série atende a uma exigência operacional diferente daquela de um motor padrão de velocidade fixa.

Locais perigosos exigem uma série adequada de motores com proteção contra explosão e não devem ser tratados como aplicações comuns de motores de uso geral simplesmente porque a potência e o tamanho do quadro são semelhantes.

7. Mantenha um registro simples de manutenção

No caso de motores utilizados em bombas, ventiladores, compressores, transportadores e equipamentos de produção, os registros periódicos de operação facilitam muito a solução de problemas.

Entre as informações úteis estão:

• tensão de fase;
• corrente de fase;
• resistência de isolamento;
• resistência do enrolamento;
• temperatura do motor;
• vibração;
• horário de funcionamento;
• histórico de disparos de proteção.

A tendência costuma ser mais útil do que uma leitura isolada.

A diminuição gradual da resistência de isolamento, o aumento do desequilíbrio da corrente de fase ou o aumento da temperatura de operação podem ser sinais precoces de que é necessária uma inspeção mais aprofundada.

Informações básicas sobre características elétricas e desempenho de fabricação e testes de motores também pode ajudar a definir o que deve ser verificado durante o comissionamento e a manutenção do motor em campo.

8. Lista de verificação de informações sobre a substituição do motor

Caso seja necessária uma substituição, evite enviar uma solicitação de cotação que diga apenas:

"Preciso de um motor trifásico de 30 kW."

Para uma correspondência mais precisa do modelo, forneça:

• modelo de motor existente;
• potência nominal;
• tensão;
• frequência;
• pólos ou velocidade nominal;
• tamanho do quadro;
• disposição de montagem;
• dimensões do eixo;
• grau de proteção;
• método de inicialização;
• aplicação;
• quantidade.

No caso de uma instalação já existente, envie também uma foto nítida da placa de identificação e o desenho original da instalação ou o desenho dimensional, se disponível.

Isso permite que o motor de reposição seja verificado quanto à compatibilidade elétrica e mecânica antes da produção.

Lista de verificação final para solução de problemas

Quando um motor de indução trifásico apresentar comportamento elétrico anormal, siga a seguinte sequência:

1. Registre os sintomas operacionais antes de desmontar o motor.
2. Interrompa as tentativas repetidas de reinicialização se o motor estiver superaquecendo ou desligando.
3. Verifique a tensão e a corrente nas três fases.
4. Inspecione os terminais e o isolamento visível dos enrolamentos.
5. Verifique o isolamento dos enrolamentos em relação ao chassi do motor.
6. Compare a resistência dos enrolamentos entre as fases.
7. Determine se o dano é localizado ou generalizado.
8. Decida se é mais adequado consertar, rebobinar ou substituir.
9. Corrija o problema subjacente de operação ou das condições de aplicação do motor antes de colocar o motor novamente em operação.

Um processo estruturado de diagnóstico de falhas ajuda as equipes de manutenção a evitar substituições desnecessárias, ao mesmo tempo em que reduz o risco de reparar apenas o sintoma visível e deixar a causa original sem solução.

Para um projeto de substituição ou de um novo motor, forneça a placa de identificação do motor existente, juntamente com a potência, tensão, frequência, número de pólos ou velocidade necessários, o tipo de montagem e as condições de operação, para que a configuração do motor possa ser verificada antes da produção.