CURSO DE DIAGNÓSTICO DE MOTORES ELÉTRICOS - 5

1. Diagnóstico de Motores Eléctricos 5 Tipos de anomalias elétricas e suas vibrações www.DMC.pt

2. PROGRAMA DE FORMAÇÃO 2020 Para mais informações ver www.dmc.pt

3. Distribuição de avarias em motores Típico até 4kV Típico acima de 4kV Outros 6% Outros 18% Avarias nas chumaceiras 13% Película de óleo Avarias no Estator 66% Avarias no rotor 6% Avarias mecânicas 51% Avarias no rotor 13% Avarias no Estator 25%

4. Sobre a DMC e aD4VIBequipamentos e serviços de manutenção preditiva Adaptamo-nos às suas necessidades ! Apoio técnico Relatórios

5. Tecnologias preditivas Vibrações Medição de tensão em veios Emissão acústica Análise de motores elétricos Termografia Ultrassons

6. Tecnologias corretivas Equilibragem no local Alinhamento de veios Proteção de rolamentos Calibração de cadeias de monitorização de vibrações

7. Conteúdo do curso (I) • 01 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Controlo de Condição de Motores Elétricos - uma perspetiva • 02 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Princípio de Funcionamento • 03 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Modos de Falha • 04 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Frequência das vibrações • 05 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Tipos de anomalias elétricas e suas vibrações • 06 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Tipos de anomalias mecânicas e suas vibrações • 07 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Pata coxa

8. Conteúdo do curso (II) • 08 Diagnóstico de Motores Eléctricos - A Análise de Corrente • 09 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Medição de tensão no Veio • 10 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Medição de Temperatura • 11 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Vibrações em motores DC • 12 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Proteção de rolamentos em motores accionados por variadores de frequência. • 13 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Introdução à ISO 20958:2013 - Análise de assinatura elétrica de motores de indução trifásicos • 14 Diagnóstico de Motores Elétricos pela técnica de comparação com modelo matemático – MCM

9. TIPOS DE ANOMALIASE VIBRAÇÕES • Mecânicas • Eléctricas • Excentricidade estática • Excentricidade dinâmica

10. Análise do espectro de vibrações • A tecnologia actual permite diferenciar os problemas de origem eléctrica dos problemas de origen mecânica. • O aspecto fundamental para diferenciar a origem destes problemas encontra-se na capacidade de análise com grande número de linhas espectrais de resolução e, em alguns casos, na capacidade de "zoom" do analizador FFT.

11. Análise do espectro de vibrações • É necessário visualizar claramente no espectro a actividade vibratória ao redor da frequência de rotação do rotor, distinguindo com nitidez a frequência correspondente ao dobro da frequência da rede dos harmónicos da velocidade de rotação do rotor • Uma boa resolução espectral tambem permitirá diferenciar problemas a alta frequência de origem eléctrica dos de origem mecânico, como seria o caso de um defeito mecânico num rolamento.

12. Recomendações sobre análise do espectro de vibração • Análise dinâmica do rotor na banda de 0 a 200 Hz, com 1600 linhas de resolução e 4 médias. Parametros de análise por bandas recomendados : • Velocidade do rotor, entre 0,8xRPM e 1,2xRPM • Frequência de rede, entre 49,5 Hz e 50,5 Hz • 2xFl (Frequência de rede), entre 99,5 Hz y 100,5 Hz

13. Recomendações sobre análise do espectro de vibração • Análise de excentricidade do rotor na banda de 0 a 3.000 Hz, (frequência de barras+400 Hz), com 3200 linhas de resolução e 4 médias. Parametros recomendados: • Velocidade do rotor, entre 0,8xRPM e 1,2xRPM • Frequência de rede, entre 49,5 Hz e 50,5 Hz • 2xFl (Frequência de Rede), entre 99,5 Hz e 100,5 Hz • Nº de Barras +/- 0,5 RPM do rotor • Nº de Barras +/- 2x Frequência de rede • Nº de Ranhuras +/- 0,5 RPM do rotor • Nº de Ranhuras +/- 2x Frequência de rede

14. Excentricidade estática forças electromagnéticas equilibradas • Existemduas zonas do entreferro onde o fluxo do campo magnético é máximo, no sitio onde os polos magnéticos tentamatrair o rotor para o estator. • Se o entreferro é igual nestesdois pontos, as forças magnéticas serãoiguais, opostas e equilibradas, resultando umbinário magnético torsional perfeito. N S

15. N força magnética equilibrada força desequilibrada S S N S força magnética equilibrada força desequilibrada S N N Excentricidade estática do rotor Para qualquer numero de pólos É gerada uma vibração a 2 x 50 Hz = 100 Hz

16. Excentricidade estática • A amplitude da vibração aumenta com a carga e desaparece quando se desliga o motor. • A não uniformidade do entreferro origina tambem uma vibração com uma frequência igual à frequência de passagem de barras FB, com bandas laterais a 100Hz. • As leituras de vibracão a 100 Hz são muito direccionais, a máxima vibração terá lugar no ponto de menor entreferro, já que aí a força magnética entre rotor e estator será maior

17. 100 Hz Excentricidade estática • As barras partidas do estator podem causar irregularidades, aquecimento localizado, que pode distorcer o estator por sí mesmo. Isto produz vibração por indução térmica que pode aumentar significativamente com o tempo de operação causando distorsão do estator e problemas no entreferro.

18. Excentricidade estática 100 Hz Frequência Excentricidades estáticas provocam amplitudes elevadas a 2X Frequência da rede – 100 Hz Excentricidade estática provoca um Entre Ferros não uniforme e a vibração é direccional “Pata cocha” ou folgas nas chumaceiras podem provocar a excentricidade estática

19. Caso a alimentação seja cortada 100 Hz Frequência EXEMPLO

20. Caso a alimentação seja cortada A vibração a 100 Hz desaparece instantaneamente Frequência

21. Excentricidade estática do rotor Deve ser inferior a 5% da folga radial Desconfiar sempre de pata coxa

22. Outros sintomas de excentricidade estática Frequência de Passagem de Cavas (Fb) = Numero de Cavas do Estator x Velocidade de rotação do Rotor Bandas laterais a 100 Hz em torno da Frequência de Passagem de Cavas

23. TIPOS DE ANOMALIASE VIBRAÇÕES • Mecânicas • Eléctricas • Excentticidade estática • Excentricidade dinâmica

24. Excentricidade dinâmica • Ainda que o rotor esteja perfeitamente centrado no estator, pode suceder que não esteja perfeitamente redondo. • Neste caso, a vibração terá lugar à frequência de rotação do motor e desaparecerá no instante em que se desligue a alimentação eléctrica.

25. Num motor de dois pólos, um problema magnético no rotor, manifesta-se a duas vezes a frequência de deslizamento

26. 3000 RPM N S Rotor Excêntrico Num motor de dois pólos, uma excentricidade no rotor, manifesta-se a duas vezes a frequência de deslizamento (FPP)

27. Amplitude de oscilação de níveldepende da carga • Grandes oscilações em carga – motor a roncar • Pequenas e lentas ( um ciclo de escorregamento pode levar diversos minutos) oscilações em vazio

28. Excentricidade dinâmica • No entanto, o espectro de vibração de um motor com um rotor excêntrico tem outras características. • As forças de desequilibrio só aparecem quando as linhas de fluxo magnético estam alinhadas com o ponto de menor distância de entreferro. A vibração a 1xRPM estará modulada a uma frequência igual o número de polos vezes a frequência de deslizamento. • A carga de um motor determina a frequência de deslizamento, e só roda às RPM nominais da placa unicamente quando trabalha a plena carga.

29. Excentricidade dinâmica -Entre ferro variável- 100 Hz Fd Fd Um rotor excêntrico origina uma folga de entre-ferros variável (rotativa) o que origina vibrações pulsantes . Frequentemente necessita de uma grande resolução para separar os 100 Hz das harmónicas da velocidade de rotação. Valores comuns para frequência de deslizamento entre 20 e 50 CPM

30. 2 X a frequência de escorregamento Período de Rotação Vibrações em Rotor Excêntrico oscilação de amplitude de 1xRPM aduas vezes a frequência de escorregamento

31. Bandas Laterais ( Vibrações) Modulação de amplitude devida a excentricidade Velocidade de rotação Amplitude Banda Lateral Banda Lateral Frequência EXEMPLO 2x F. E. 2x F.Escorregamento

32. Excentricidade dinâmica • A não uniformidade do entreferro origina tambem uma vibração com uma frequência igual à frequência de passagem de barras FB, com bandas laterais a 1xRPM do rotor.

33. Amplitude de oscilação de níveldepende da carga • Grandes oscilações em carga – motor a roncar • Pequenas e lentas ( um ciclo de escorregamento pode levar diversos minutos) oscilações em vazio

34. Outros sintomas de excentricidade dinâmica Frequência de Passagem de Cavas (Fb) = numero de cavas do estator x Velocidade de rotação do Rotor Bandas laterais a 1 x RPM em torno da Frequência de Passagem de Cavas

35. Avarias Tipicas • Mecânicas • No rotor • No estator – não vibra • Alimentação

36. Desapertos no Estator N x 100 Hz • Estator Desapertado • Desaperto de bobines ou chapas

37. Fases Desequilibradas Bandas Laterais a 16,7 Hz em torno de 100 Hz Provoca vibrações excessiva a 100 Hz com bandas laterais a 1/3 de 50 Hz ( 16,7 Hz) Níveis de vibração a 100 Hz podem exceder 25 mm/s EXEMPLO

38. ISO 10816-3Critério de Avaliação Para máquinas eléctricas a rodar a mais de 600 RPM Para bombas a rodar a mais de 1200 RPM Para máquinas entre 15 kW e 50 MW a rodar a mais de 730 RPM Para velocidades inferiores aplica-se o critério de deslocamento

39. Limite recomendada para componente a 100 Hz • 2,5 mm/s RMS

40. + alguns ensaios e sintomas

41. Caso Prático I

42. Ruído típico de batimento. Caso Prático I Aumento dos níveis de vibração a acompanhar o aquecimento do motor. Oscilações de amplitude das harmónicas da velocidade de rotação.

43. Caso Prático I O batimento é provocado pela proximidade da 2.ª harmónica da velocidade de rotação , pela 2.ª harmónica da frequência da rede (100 Hz) e bandas laterais

44. Caso Prático I Bandas laterais a 2 x a frequência de deslizamento (0.52 Hz)

45. Sistemas de monitorização permanente Sistemas protetivos e preditivos Ex Transmissores de vibrações Monitorização permanente de vibrações Sistemas wireless Análise da assinatura de motores elétricos pela técnica do MCM Meggitt Vibro-Meter®

46. Equipamentos portáteis • Vibrometros • Analisadores de vibrações • Coletores de dados • Medidores de ultrassons • Sensores de vibrações

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

48. Esperamos que esta apresentação tenho sido interessante