Suggerimenti tecnici per la prova del motore elettrico

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Noi di ALL-TEST Pro ci impegniamo a fornirvi le informazioni e le conoscenze più recenti in materia di test motoristici.

Quando viene rilevato un guasto dell’avvolgimento dal centro di controllo del motore o dal sezionatore tramite MCA, è necessario eseguire un test sul motore, in quanto le misure di analisi del circuito del motore del valore di prova statico, dell’angolo di fase e della risposta di corrente/frequenza e dell’isolamento a terra possono rilevare anche i guasti del cavo.

Se il test dell’avvolgimento è buono sul motore, il cavo è difettoso; se il test migliora, ma il guasto persiste, si tratta di un guasto del cavo e dell’avvolgimento; se il test mostra gli stessi risultati sul motore, il guasto è negli avvolgimenti dello statore.

ALL-TEST Pro electric motor testing instruments testing in place and via bench testing

L’approccio multi-tecnologico alla diagnostica dei motori implica l’utilizzo di diverse tecnologie di test che si completano e si convalidano a vicenda. Ad esempio, il vostro tecnico delle vibrazioni sospetta un possibile problema al rotore in un’applicazione critica, ma il costo della sostituzione implica un’interruzione della produzione, laddove il costo del motore è ridotto rispetto ai costi sostenuti per l’applicazione del motore.
spegnimento.

In una situazione come questa, molte persone sarebbero riluttanti a chiedere la sostituzione, perché se la diagnosi è sbagliata, il costo è molto elevato. Pertanto, questo motore può essere sottoposto a guasti, a causa dell’incertezza della diagnosi. In questo caso, per mettere in pratica l’approccio multi-tecnologico, è necessario utilizzare l’analisi della firma elettrica (test sotto tensione) per confermare o escludere i risultati preliminari (rotore difettoso). Se è possibile ruotare l’albero del motore installato o scollegare rapidamente il carico, è possibile eseguire un test di analisi del circuito del motore (diseccitato) per valutare le condizioni del rotore, dello statore e dei collegamenti. Utilizzando l’approccio multitecnologico si avrà una maggiore fiducia nelle proprie scoperte e quindi un maggior grado di certezza di aver determinato il/i guasto/i reale/i.

Multi-Technology Approach to Motor Diagnostics

L’isolamento degli avvolgimenti si degrada nel tempo. L’MCA™ (Motor Circuit Analysis) rileva molto precocemente questi guasti in via di sviluppo, consentendo di intervenire prima che diventino catastrofici e comportino un’importante ricostruzione o sostituzione.

L’uso dell’analisi del circuito del motore (MCA™) può aiutare a identificare questi tipi di guasti all’avvolgimento interno. MCA™ è un metodo di prova deengerizzato e la prova può essere avviata dal Centro Controllo Motori (MCC) o direttamente sul motore.

Per un tecnico che valuta un motore, un megohmmetro è come un bracciale per la pressione sanguigna di un medico. È una misura che si deve fare. Fornisce informazioni importanti, e quando sono negative, sono negative. Ma si tratta di un test unidimensionale, che valuta solo l’integrità del sistema di isolamento a terra. Di per sé, non fornisce informazioni sufficienti per diagnosticare la salute motoria complessiva. Un valore elevato di meg-ohm non esclude problemi elettrici del motore, così come un valore normale della pressione sanguigna non esclude una malattia grave.

Inoltre, un test in meg-ohm non rileva i guasti intergiro negli avvolgimenti, non rileva i collegamenti difettosi, può non rilevare una fase aperta e non è assolutamente influenzato dai problemi del rotore. È quindi necessario misurare la resistenza di isolamento? Certo, ma riconosciamo che sono necessarie molte più informazioni per valutare la salute elettrica del motore. Combinando la resistenza di isolamento con altri test basati sulla corrente alternata, come l’analisi del circuito del motore, è possibile ottenere un quadro completo della salute elettrica del motore, sia per la risoluzione dei problemi che per il monitoraggio delle condizioni.

tech-tip-1-2019 MCA

Per i motori a induzione in c.a., i guasti agli avvolgimenti possono iniziare e terminare come cortocircuiti e cortocircuiti della bobina che non superano l’isolamento della parete di terra, indipendentemente dalla causa principale del guasto. I test di isolamento a terra rilevano solo i percorsi resistivi tra il nucleo dello statore e i conduttori adiacenti al nucleo dello statore.

L’analisi del circuito del motore (MCA™) è un test non distruttivo e privo di tensione che valuta le condizioni dei collegamenti, dello statore e del rotore del motore. Il test MCA™ può essere eseguito dal lato di uscita dell’avviatore o dell’azionamento del motore, quindi non è necessario aprire e scollegare i conduttori di fase del motore per i test di routine.

Limitation of Insulation to Ground Fault Detection

Un ohmmetro viene utilizzato per misurare la resistenza elettrica tra due punti. Un micro-ohmmetro viene utilizzato per misurare circuiti a bassa resistenza. Un megaohmmetro viene utilizzato per misurare i circuiti ad alta resistenza. L’unità di misura della resistenza è l’ohm.

Quando si testano i motori elettrici, è utile conoscere la resistenza di isolamento tra gli avvolgimenti del motore e la massa del telaio. Questo valore è normalmente dell’ordine di decine, centinaia o milioni di ohm.

Tuttavia, i guasti all’avvolgimento del motore possono verificarsi anche all’interno dell’avvolgimento e non sono rilevabili con i misuratori Meg o Micro-Ohm. Per questi tipi di test, è necessario utilizzare altri tipi di strumenti, come i tester per motori portatili, leggeri, tenuti in mano e privi di tensione offerti da ALL-TEST Pro.

ALL-TEST Pro fornisce strumenti di prova portatili, a batteria, progettati per valutare l’intero stato elettrico del motore. Ciò include il rilevamento dei cortocircuiti da bobina a bobina, da giro a giro e da fase a fase prima che diventino catastrofici. Questi strumenti aumentano l’efficienza della ricerca guasti, migliorano il programma di manutenzione dei motori elettrici e aiutano a evitare interruzioni di produzione non programmate.

tech-tip-3-2018 Resistance Issue

Quando viene implementato per la prima volta un programma di test dei motori MCA™ diseccitati, non è insolito che il 10-30% dei sistemi di motori testati presenti una o più condizioni di allarme quando il test viene eseguito dall’uscita dell’avviatore o dell’azionamento del motore. Quando un sistema motore si trova in una condizione di allarme, non significa necessariamente che il motore si guasterà o che dovrà essere fermato immediatamente, ma che i valori misurati hanno superato i limiti predeterminati.

Una delle prime considerazioni dovrebbe essere la criticità del motore. Ovviamente, i motori più critici devono avere una priorità maggiore rispetto a quelli meno critici. La seconda considerazione riguarda il tipo e la posizione dell’allarme (è legato ai collegamenti, al cavo, all’avvolgimento del motore, ecc.)

Blue electric motor ready to be tested

Il nostro ultimo suggerimento per l’analisi dei dati MCA™ ha affermato che non è raro, per i nuovi utenti che iniziano un programma di test dei motori MCA™, che una percentuale compresa tra il 10 e il 30% dei sistemi motore testati presenti qualche condizione di allarme. È importante notare che un sistema motore che presenta una condizione di allarme non deve essere condannato (o il motore sostituito), se il test è stato eseguito dal centro di controllo del motore (uscita dell’avviatore o dell’azionamento del motore). I collegamenti del motore e i cavi tra il punto di prova e il motore stesso possono essere la causa principale dell’allarme.

Pertanto, il passo successivo consiste nell’eseguire un altro test nel punto di connessione successivo, sia esso un sezionatore o il motore stesso, con i conduttori di fase in ingresso scollegati. Se la condizione di allarme si annulla, il problema è a monte del punto di misura. Se l’allarme persiste, si tratta del motore. Infine, i risultati dei test non ripetibili devono essere considerati sospetti e indagati ulteriormente.

data-analysis MCA

I nostri ultimi due consigli sull’analisi dei dati MCA™ hanno affermato che non è raro che i nuovi utenti che iniziano un programma di test dei motori MCA™ abbiano tra il 10 e il 30% dei sistemi motore testati che presentano qualche condizione di allarme. Il suggerimento 2 illustra l’importanza di eseguire ulteriori test per confermare la fonte dell’allarme. Cioè è legato ai collegamenti, ai cavi o agli avvolgimenti del motore?

Inoltre, per quanto riguarda i motori a induzione a corrente alternata con rotore a gabbia di scoiattolo <1000V, molti nuovi motori presentano uno sbilanciamento dell’induttanza e dell’impedenza, a causa della progettazione/costruzione del motore. Le misure MCA™ includono misure di impedenza e induttanza, ma il bilanciamento di fase non viene utilizzato per valutare le condizioni degli avvolgimenti del motore.

tech-tips-6-2018 MCA

Un’importante distinzione tra i misuratori RCL e i misuratori MCA™ è la capacità di esercitare completamente l’intero sistema di isolamento dell’avvolgimento. Utilizzando la sola resistenza, è possibile determinare la perdita I2R su un circuito, ma non è possibile determinare l’affidabilità elettrica del sistema, lo sviluppo di guasti agli avvolgimenti o l’efficienza. Anche l’induttanza, che è variabile a seconda della struttura dell’avvolgimento e della posizione del rotore rispetto all’avvolgimento*, non può essere utilizzata per questi scopi.

Purtroppo, i sistemi che utilizzano l’induttanza come base sono spesso destinati a fallire i buoni motori elettrici e gli avvolgimenti. Per ottenere le condizioni reali di un avvolgimento del motore, è necessario esaminare tutti i componenti del circuito del motore, tra cui la resistenza, l’impedenza, l’induttanza, la risposta in frequenza della corrente ad angolo di fase (I/F) e la resistenza di isolamento, DF e la capacità verso terra.

tech-tip-1-2019 MCA

L’analisi del circuito del motore (MCA™) è un metodo di controllo non distruttivo e privo di tensione per valutare lo stato elettrico completo di un motore.

Il valore di prova brevettato Static™ (TVS™) è calcolato dal test statico MCA™ trifase e viene utilizzato come valore di riferimento per il motore. I tipi più comuni di guasti nell’avvolgimento del rotore e dello statore modificano il TVS™. Il TVS™ viene analizzato per un certo periodo di tempo per rilevare i cambiamenti nelle condizioni dello statore e del rotore. Il TVS™ può essere utilizzato anche per confrontare motori della stessa identica produzione, per assicurarsi di ricevere motori di buona qualità.

tech-tip-2-2019 Test Value Static

I test tradizionali con il megaohmetro rilevano solo i guasti a terra. Non tutti i guasti agli avvolgimenti elettrici dei motori iniziano come guasti a terra. I guasti possono verificarsi tra le spire della stessa bobina, tra le bobine della stessa fase e tra le fasi. Se l’unico test del motore viene eseguito con un megaohmmetro, non si riuscirà a rilevare i guasti cruciali di statore e rotore.

L’analisi del circuito del motore fornisce una visione completa del motore in pochi minuti. Il test può essere avviato dal Motor Control Center (MCC) o direttamente dal motore.

L’analisi del circuito del motore è un metodo di controllo non distruttivo e privo di tensione per valutare lo stato elettrico completo di un motore.

tech-tip-5-2019 Motor Circuit Analysis

L’analisi del circuito del motore (MCA™) utilizza tre test unici IND, Dinamico (DYN) e Z-Fi per verificare l’isolamento dell’avvolgimento e la resistenza di isolamento a terra. Per testare l’isolamento della parete di terra si utilizzano il fattore di dissipazione (DF), la capacità (C) verso terra e la resistenza di isolamento verso terra (INS). La capacità è la capacità di un corpo, di un sistema, di un circuito o di un dispositivo di immagazzinare una carica elettrica. DF è il rapporto tra la perdita di potenza resistiva e la perdita di potenza reattiva del materiale isolante. Viene utilizzato per rilevare avvolgimenti contaminati o surriscaldati. Il motivo principale del test INS è la sicurezza. L’INS viene eseguito applicando un’elevata tensione continua tra i conduttori portatori di corrente diseccitati (avvolgimenti) e l’involucro della macchina o la terra.

La modalità di test IND è utilizzata per testare i motori a induzione trifase a gabbia di scoiattolo con tensione nominale inferiore a 1000V. Questa modalità di test esegue i test statici e DYN opzionali sull’isolamento dell’avvolgimento e sulla resistenza di isolamento a terra. Utilizzate il test IND durante la manutenzione di routine basata sulle condizioni (CBM) su apparecchiature che hanno un riferimento Test Value Static™ (TVS™) precedentemente memorizzato. I valori di riferimento TVS™ sono un modo semplice e veloce per determinare se le condizioni del motore stanno cambiando. Il test DYN può determinare le condizioni del rotore e dello statore se il motore è disaccoppiato dal carico azionato.

La modalità Z-Fi Test viene utilizzata su tutti i tipi di motori CA (di qualsiasi tensione), generatori e trasformatori. I test a bassa tensione eseguono automaticamente tutti i test statici: DF/C, INS, impedenza, induzione, angolo di fase, risposta in frequenza della corrente (I/F) e calcola un TVS. La modalità di test Z-Fi
deve essere utilizzato su tutte le apparecchiature a media o alta tensione (superiore a 1.000 V) e deve essere utilizzato su apparecchiature installate senza TVS™ di riferimento. Il motivo per cui il test Z-Fi viene utilizzato sui motori senza TVS precedente è che si vuole determinare lo stato di salute attuale del motore. Una volta generato un valore TVS™, è possibile iniziare ad analizzare i dati. Nella modalità di test Z-Fi non si esegue un test DYN (test dinamico di statore e rotore) perché il carico o l’azionamento è collegato al motore e il test non è pratico.

È possibile eseguire un test DYN in modalità Z-Fi? Il test DYN non è disponibile nella modalità di test Z-Fi. Consideratelo come una linea di base per scoprire le condizioni del motore senza un test di riferimento. Questa apparecchiatura è di solito già
installati senza la possibilità di far ruotare l’albero del motore, cioè collegati a un riduttore, a un sommergibile o a una pompa.

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IND Mode vs. Z-Fi

Tracciando gli asset del motore dalla “culla alla tomba”; che si tratti di manutenzione ordinaria, riavvolgimento o sostituzione, TVS™ tiene sotto controllo gli asset del motore e crea una cultura del “si può fare!” che è facile da adottare in qualsiasi struttura in cui siano presenti motori.

Qualsiasi variazione delle condizioni dell’isolamento dell’avvolgimento o del rotore si riflette sul TVS™. Un vantaggio tecnologico dell’implementazione e dell’uso del TVS™ è l’eliminazione degli errori causati dagli squilibri di induttanza che possono verificarsi a causa della posizione di un rotore a gabbia di scoiattolo. Il TVS™ è indipendente dalla posizione del rotore. ATP dispone degli unici strumenti di prova dei motori al mondo che forniscono un valore TVS™.

  • TVS™ inizia con un test di base o un test di ispezione in entrata sui motori di ricambio e di sostituzione.
  • I test TVS™ secondari e successivi devono essere eseguiti dopo l’installazione dell’apparecchiatura dal controllore di uscita o da qualsiasi punto facilmente accessibile. Le letture successive devono essere effettuate dalla stessa posizione e devono essere confrontate con il valore TVS™ installato.
  • Se il valore TVS™ remoto indica un problema, è necessario eseguire un altro test direttamente dal motore. Se il motore è a posto, sappiamo che il problema è il cablaggio del controllo. Se il motore è difettoso, in genere sappiamo che il motore è difettoso e il cablaggio è buono. Entrambe le cose potrebbero essere negative, ma è raro.

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AT7P Testing Motor
AT7P Testing from Control panel

Il test di resistenza in Motor Circuit Analysis™ (MCA™) viene utilizzato principalmente per individuare i collegamenti ad alta resistenza. Questi test vengono eseguiti direttamente sulla scatola di giunzione del motore. Un test di resistenza può rivelare un motore non collegato o giunti di saldatura freddi.

Un test di resistenza di fase eseguito in un Centro Controllo Motori (MCC) o presso un controllore verifica l’intero circuito del motore. Questo test può rivelare connessioni ad alta resistenza in scatole di giunzione intermedie, sezionatori locali e problemi nella scatola di giunzione del motore stessa. Questi collegamenti ad alta resistenza generano calore, non migliorano mai, peggiorano sempre e quasi sempre portano a perdite di produzione non programmate.

Oltre a danni termici puntuali e potenziali guasti fase-fase o fase-terra che possono causare costosi danni catastrofici, i collegamenti ad alta resistenza causano squilibri di tensione che a loro volta provocano il surriscaldamento del motore e una riduzione dell’efficienza operativa.

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MCA Resistance

L’analisi della firma elettrica (ESA) è un metodo di test sotto tensione in cui le forme d’onda di tensione e corrente vengono acquisite mentre il sistema del motore è in funzione per valutare lo stato di salute del sistema del motore. I test sotto tensione forniscono informazioni preziose per i motori a induzione e a corrente continua, i generatori, i motori a rotore avvolto, i motori sincroni, i motori delle macchine utensili e altro ancora.

L’analisi del circuito del motore (MCA™) è un metodo di prova senza tensione per valutare lo stato di salute del motore e del circuito del motore. Questo metodo può essere avviato dal Centro Controllo Motori (MCC) o direttamente dal motore. Il vantaggio di eseguire il test dall’MCC è che viene valutata l’intera parte elettrica del sistema del motore, compresi i collegamenti e i cavi tra il punto di test e il motore.

ALL-TEST Pro produce i suoi strumenti ESA e MCA™ come unità discrete, portatili e a batteria, tutte estremamente trasportabili sul campo. Gli elementi di analisi e archiviazione dei dati sono basati su WINDOW e sono facilmente condivisibili tra computer. Oltre a fornire flessibilità a un reparto di affidabilità, l’uso di strumenti individuali offre agli utenti la possibilità di scegliere la quantità di tecnologia migliore per il loro programma di manutenzione dei motori elettrici. Entrambi gli strumenti e il software forniscono risposte rapide e affidabili, in modo che il personale e i responsabili della manutenzione possano prendere decisioni affidabili e mantenere il team di manutenzione al lavoro simultaneamente su diverse applicazioni del motore.

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Test sulla scatola di giunzione del motore: Come per molti motori, un modo semplice per testare il motore a sei conduttori consiste nell’accedere direttamente alla scatola di giunzione del motore. Dopo aver verificato che tutti i requisiti di Lock Out / Tag Out sono stati rispettati e che i cavi del motore sono stati controllati per verificare la presenza di tensione, la scatola di giunzione del motore può essere aperta in tutta sicurezza.

Se i conduttori del motore provenienti dal controllore e i fili interni del motore sono etichettati, prendere nota di questo collegamento. Se non sono contrassegnati, contrassegnarli con un nastro colorato o con un’altra identificazione in modo da poterli ricollegare correttamente al termine dei test.

Scollegare i cavi del motore dal motorino di avviamento dai fili interni del motore o dai terminali nella scatola.

I fili o i terminali interni del motore devono essere numerati da uno a sei. Come controllo, si dovrebbe essere in grado di verificare la continuità elettrica tra i terminali/fili 1-4, 2-5 e 3-6. Questi sono i fili di fase (A, B, C, o 1, 2, 3).

Per testare il motore nella configurazione WYE è necessario mettere in cortocircuito i terminali/fili numero 4, 5 e 6. I fili possono essere avvitati tra loro oppure si possono utilizzare ponticelli di cortocircuito di dimensioni significative. I tester possono quindi essere collegati ai morsetti/ fili numero 1, 2 e 3. In questa configurazione è necessario un solo test INS-terra.

I cavi 4, 5 e 6 devono essere collegati in cortocircuito. Questo può essere fatto con i ponticelli alla base dei contattori DELTA o WYE oppure il contattore WYE può essere forzato in qualche modo. Con questo cortocircuito lo strumento può essere collegato ai cavi 1, 2 e 3 alla Lo strumento può essere collegato ai cavi 1, 2 e 3 alla base del contattore RUN.

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ALL-TEST PRO 7™ porta la manutenzione predittiva nei test dei motori CC. Le attività di manutenzione preventiva dei motori CC, come l’ispezione del commutatore e delle spazzole e la lubrificazione, sono molto importanti per il loro funzionamento a lungo termine. Tuttavia, queste ispezioni non consentono di determinare le condizioni dell’avvolgimento elettrico o dell’isolamento. L’aggiunta di test elettrici periodici, come la misurazione della resistenza degli avvolgimenti e della resistenza dell’isolamento a terra (IRG), fornisce alcune indicazioni su possibili problemi di connessione e punti deboli nell’isolamento della parete di terra, ma non è ancora in grado di determinare lo stato generale dell’isolamento delle apparecchiature.
Strumento per il test dei motori ALL-TEST PRO 7L’aggiunta delle letture MCA™ ai test dei motori CC fornisce un’indicazione precoce dello sviluppo di problemi all’interno del sistema elettrico del motore, oltre a quelli rilevati con un misuratore di megaohm e ohm. I test MCA possono essere eseguiti rapidamente dal convertitore di frequenza e possono confermare o eliminare i guasti nelle macchine a corrente continua.

Diversi punti chiave determinano rapidamente le condizioni delle macchine in c.c.

  1. Leggere insieme l’avvolgimento di serie e l’avvolgimento d’armatura
  2. Test su motori e generatori
  3. La lettura I/F al di fuori dell’intervallo tra -15 e -50 indica un guasto all’avvolgimento
  4. Un aumento della resistenza dell’avvolgimento corretto per la temperatura, accompagnato da variazioni dell’impedenza, indica collegamenti allentati.
  5. Una diminuzione della resistenza corretta per la temperatura, accompagnata da cambiamenti nell’impedenza, nell’induttanza, nell’angolo di fase e nella risposta in frequenza della corrente (I/F), indica lo sviluppo di cortocircuiti dell’avvolgimento.
  6. Scostamenti dell’angolo di fase o dell’I/F superiori a 2 punti tra motori simili indicano la necessità di un’analisi completa MCA.
  7. Le variazioni della lettura MCA nel circuito di armatura tra gli intervalli di prova richiedono una prova di armatura da barra a barra.
  8. Le variazioni delle letture MCA nel circuito dell’indotto, prese di seguito, indicano la presenza di carbonio nell’indotto.

Seguendo queste semplici linee guida, l’utilizzo dell’AT7P™ consente di rilevare tempestivamente i guasti prima che la macchina CC si guasti durante il funzionamento. Gli intervalli di prova raccomandati devono essere almeno quelli indicati nella Tabella 1.

Tabella 1: Frequenza del motore CC

Una volta rilevato un guasto in fase di sviluppo, si raccomanda di ridurre gli intervalli di tempo tra i test fino a quando la macchina può essere rimossa per la riparazione. Si raccomanda di eseguire un test completo dell’indotto in concomitanza con le attività di manutenzione preventiva.

Conclusione

I test elettrici preventivi delle macchine a corrente continua sono molto più semplici grazie alla funzione di modalità DC dell’AT7P™. Sul grande display LCD retroilluminato vengono fornite procedure dettagliate e semplici da seguire, passo dopo passo, per rendere il test rapido e facile da eseguire dal convertitore di frequenza in meno di 5 minuti. Sono disponibili ulteriori test e funzioni per la ricerca guasti sul motore, per individuare rapidamente l’origine del problema. Le prove MCA™ migliorano notevolmente le prove su macchine a corrente continua, facendo risparmiare tempo e fornendo maggiori dettagli rispetto alle tecniche e ai metodi tradizionali.


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Suggerimento

Per il trending e l’analisi MCA dei motori elettrici trifase, allo strumento MCA sono collegati tre cavi motore. Quando vengono testati nuovi motori, il tecnico può incontrare motori con più cavi motore. Ciò consente di utilizzare i motori in molteplici applicazioni. Normalmente gli schemi di collegamento sono forniti dal produttore di apparecchiature originali (OEM). Questa guida viene fornita se il diagramma del produttore non è disponibile. Queste linee guida non sostituiscono i collegamenti OEM. In generale, le bobine utilizzano tutte uno schema di numerazione standard, quindi il collegamento per il test MCA è semplice. Si presume che il tecnico abbia competenze elettriche di base e l’accesso ai materiali di collegamento dei fili appropriati, come dadi per fili, bulloni spaccati, capicorda, viti o bulloni da macchina assortiti e materiali isolanti che possono essere necessari per effettuare collegamenti temporanei o permanenti ai motori in prova.

Gli avvolgimenti dei motori trifase hanno ciascuno un inizio di fase e una fine di fase. Queste fasi sono quindi collegate in una configurazione DELTA o WYE. Qualsiasi sbilanciamento nei risultati del test verrà evidenziato indipendentemente dalla configurazione collegata. Se il risultato del test deve essere utilizzato come dato di riferimento, tutti i test successivi devono essere eseguiti nella stessa configurazione a scopo di trend e comparazione. Una nota sulla configurazione del test può essere inserita nell’analisi informatica pertinente.
file di dati di test del software. Esempio: il software MCA PRO™.

Diagramma del motore a sei conduttori

Per testare il motore nella configurazione DELTA, l’inizio di ciascuna fase è collegato alla fine di un’altra e i conduttori del motore T1, T2 e T3 sono collegati a questa giunzione dei conduttori di fase. Collegare saldamente i cavi T1 a T6, T4 a T2 e T5 a T3 e utilizzare questi collegamenti come punti di prova 1, 2 e 3. Per collegare il motore in configurazione WYE, collegare saldamente le estremità delle fasi per formare un collegamento “wye” e isolare i conduttori T4, T5 e T6, quindi utilizzare l’inizio delle fasi come punti di prova 1, 2 e 3 come collegamenti di fase.

Schema del motore IEC a sei conduttori

Schema del motore a nove conduttori

I motori a nove conduttori provengono dagli OEM o dalle strutture di riparazione con alcuni collegamenti interni in configurazione DELTA o WYE. Per completare i collegamenti, collegare i conduttori del motore da T4 a T7, da T5 a T8 e da T6 a T9 con dadi per fili o altri mezzi adeguati e utilizzare i punti di prova del motore 1, 2 e 3 come collegamenti delle fasi.

Schema del motore IEC a nove conduttori


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Suggerimento

Per il trending e l’analisi MCA dei motori elettrici trifase, allo strumento MCA sono collegati tre cavi motore. Quando vengono testati nuovi motori, il tecnico può incontrare motori con più cavi motore. Ciò consente di utilizzare i motori in molteplici applicazioni. Normalmente gli schemi di collegamento sono forniti dal produttore di apparecchiature originali (OEM). Questa guida viene fornita se il diagramma del produttore non è disponibile. Queste linee guida non sostituiscono i collegamenti OEM. In generale, le bobine utilizzano tutte uno schema di numerazione standard, quindi il collegamento per il test MCA è semplice. Si presume che il tecnico abbia competenze elettriche di base e l’accesso ai materiali di collegamento dei fili appropriati, come dadi per fili, bulloni spaccati, capicorda, viti o bulloni da macchina assortiti e materiali isolanti che possono essere necessari per effettuare collegamenti temporanei o permanenti ai motori in prova.

Gli avvolgimenti dei motori trifase hanno ciascuno un inizio di fase e una fine di fase. Queste fasi sono quindi collegate in una configurazione DELTA o WYE. Qualsiasi sbilanciamento nei risultati del test verrà evidenziato indipendentemente dalla configurazione collegata. Se il risultato del test deve essere utilizzato come dato di riferimento, tutti i test successivi devono essere eseguiti nella stessa configurazione a scopo di trend e comparazione. Una nota sulla configurazione del test può essere inserita nell’analisi informatica pertinente.
file di dati di test del software. Esempio: il software MCA PRO™.

Diagramma del motore a dodici conduttori

12 conduttori Motore a triangolo e a delta

I motori a dodici conduttori offrono la massima flessibilità di qualsiasi altro motore. Possono essere collegati in configurazione WYE o DELTA e sono utilizzati per il funzionamento ad “alta” o “bassa” tensione o per operazioni a velocità multiple. Tuttavia, questa versatilità non complica la procedura di prova per il collaudo dei ricambi del motore o dei motori che rientrano dalla riparazione.

Schema del motore IEC a dodici conduttori

Motore a 12 conduttori IEC a corrente alternata e a triangolo

Per testare il motore in configurazione DELTA, collegare saldamente i conduttori T1 a T12, T2 a T10, T3 a T11, T4 a T7, T5 a T8 e T6 a T9. Quindi utilizzare le coppie contenenti T1, T2 e T3 come fasi 1, 2 e 3 per i test.

Per testare il motore in una configurazione WYE, collegare saldamente e isolare i conduttori T10, T11 e T12. Collegare quindi i conduttori T4 a T7, T5 a T8 e T6 a T9 e utilizzare 1, 2 e 3 come collegamenti di fase per il test.

Esistono altre configurazioni che possono essere applicate per applicazioni specifiche. Ad esempio: Avvio WYE, marcia DELTA, oppure per alta o bassa tensione. Per i test MCA, l’importanza principale è che tutte le bobine vengano testate durante il test e i collegamenti consigliati consentono di raggiungere questo obiettivo. Se viene rilevato uno squilibrio, è possibile testare le singole bobine come descritto di seguito.

Le singole fasi o bobine possono essere testate eseguendo misure monofase dall’inizio di una fase o bobina alla fine della stessa fase o bobina. Per esempio, in un motore a 12 conduttori collegato a DELTA, la fase A può essere misurata da 4 a 9, la fase B da 5 a 7 e la fase C da 6 a 8. Per un motore collegato a WYE, fase A 1-10, fase B 2-1, fase C 3-12. I singoli segmenti possono essere confrontati utilizzando le misure di fase singola delle singole bobine, 1-4, 2-5, 3-6, 7-10, 8-11, 9-12.


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Suggerimento

Come capire se il motore elettrico è difettoso

Cosa si fa quando un motore si guasta o scatta un azionamento? Quali strumenti utilizzate attualmente per determinare se il motore è “buono” o “cattivo”? Se siete come la maggior parte dei tecnici, probabilmente utilizzate un misuratore di megaohm e un multimetro digitale.

Esaminando un test effettivo su un motore installato in cui il convertitore di frequenza è intervenuto.
L’elettricista, utilizzando un misuratore di megaohm e un multimetro digitale, ha ottenuto questi risultati.

Quindi, cosa indica la condizione di questo motore? Sulla base di queste letture il problema è ovviamente dell’azionamento e non del motore, giusto? Quindi,
Cosa sostituirebbe il VFD o il motore? Il tecnico dell’assistenza si è affidato a un misuratore di megaohm con test di isolamento a terra, che indica che l’isolamento della parete di terra non presenta punti deboli a terra, e a un multimetro digitale (test di resistenza), che indica che c’è continuità negli avvolgimenti e che tutti i collegamenti sono buoni. Il tecnico dell’assistenza ha esaminato solo due fattori che influiscono sul motore. Entrambe le misurazioni dello strumento indicano che non c’è nulla di sbagliato nei componenti testati, ma non riescono a fornire un quadro completo delle condizioni del motore. Per quanto riguarda gli strumenti, il motore è in buone condizioni.

Questi metodi di test sono molto affidabili per determinare se il motore è “vivo” o “morto” (cioè in cortocircuito verso terra) o se ha problemi di connessione, ma non forniscono lo stato di salute attuale del motore. Avete sostituito l’azionamento o il motore?

Utilizzando la Motor Circuit Analysis™ (MCA™), ecco cosa ha scoperto lo stesso elettricista: eseguendo i test MCA™. L’angolo di fase (Fi) e la corrente/frequenza (I/F) non indicano alcuna evidenza di cortocircuiti esistenti o in via di sviluppo.

Se si sostituisce il motore, l’azienda ha un costo in termini di tempo e denaro, sia per il costo del motore che per il fatto che si dovrà sostituire l’azionamento quando si bloccherà di nuovo.

Lo stesso elettricista ha fatto scattare un motore identico su una linea diversa.

E adesso? È l’unità o il motore? Se avete detto Motore, avete ragione. Poiché queste letture sono identiche a quelle del motore precedente, si può pensare che il motore sia buono e che il guasto sia da ricercare nell’azionamento.

Gli strumenti MCA™ mostrano chiaramente squilibri sia nell’angolo di fase che nella risposta in frequenza della corrente, che sono indice di cortocircuiti dell’avvolgimento. In questo caso, quindi, il guasto è sicuramente nel motore.

Gli strumenti MCA™ offrono risposte rapide e affidabili sullo stato di salute dei motori.

– Test rapido in 3-5 minuti.
– Indicazioni facili sullo schermo.
– Le risposte vengono visualizzate sullo schermo come GOOD, BAD, WARN.
– Disponibile con APP telefonica o suite software MCA™.

Cosa misurano i vostri strumenti di prova del motore?

Che cos’è la tecnologia MCA™? L’MCA™ (Motor Circuit Analysis) è un metodo di prova a bassa tensione diseccitato che esercita il sistema di isolamento dell’avvolgimento del motore per valutare lo stato di salute dell’intero motore e del cablaggio associato.

**Ferrori della bobina di avvolgimento: da giro a giro e da bobina a bobina.

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La resistenza è una proprietà fondamentale della capacità di un materiale di resistere al flusso di elettricità che lo attraversa. L’unità di misura della resistenza è l’ohm e utilizza il simbolo greco omega (Ω) e il simbolo matematico è (R). Tutti i materiali presentano una certa resistenza; la maggior parte dei metalli ha una bassa resistenza e sono noti come conduttori. La resistenza specifica di un materiale è la resistività ed è rappresentata da). La resistenza di un materiale dipende dal tipo di materiale, dalla lunghezza e dalla forma del materiale. La resistenza di un oggetto o di un materiale determina la quantità di lavoro o di calore che si crea quando la corrente attraversa il materiale. Ad esempio, un materiale con un’elevata resistenza consumerà una grande quantità di energia quando la corrente lo attraverserà. La corrente che produce lavoro e crea calore è nota come corrente resistiva (Ir).

La misura della resistenza prende il nome da Georg Simon Ohm, un fisico tedesco delXIX secolo che studiò la relazione tra tensione, corrente e resistenza. A lui si deve la formulazione della legge di Ohm, secondo la quale la resistenza di un circuito (R) è uguale alla tensione (E) applicata al circuito divisa per il flusso di corrente (I) attraverso il circuito. R = E/I

I materiali dei circuiti elettrici sono classificati come conduttori o isolanti.

I conduttori sono materiali che hanno elettroni legati in modo lasco nel guscio più esterno degli atomi che li compongono e offrono una resistenza minima al flusso di corrente. Gli elettroni fluiscono facilmente attraverso il materiale conduttivo. Esempi di conduttori sono rame, acciaio, ferro, bronzo e molti altri metalli.

Gli isolanti sono materiali che hanno elettroni molto legati nel guscio più esterno degli atomi che li compongono e resistono al libero flusso di corrente attraverso il materiale. Gli isolanti presentano un’elevata resistenza e limitano il flusso di elettroni. Ne sono un esempio la gomma, il vetro, il legno e molte materie plastiche.

Il principio fondamentale dell’elettricità è che la corrente percorre il percorso di minor resistenza, pertanto gli isolanti sono utilizzati per dirigere il flusso di corrente attraverso il percorso previsto e impedire il flusso di corrente attraverso percorsi indesiderati.

Nei motori i conduttori sono formati in bobine o avvolgimenti per creare il campo magnetico necessario a convertire l’energia elettrica in coppia meccanica. Per massimizzare l’intensità del campo magnetico, la corrente deve passare attraverso ogni giro dell’avvolgimento. Pertanto, i conduttori utilizzati per la costruzione degli avvolgimenti sono rivestiti da più strati di isolamento per dirigere la corrente attraverso l’avvolgimento. Questo isolamento viene definito isolamento dell’avvolgimento o del giro.

Quando l’isolamento tra i conduttori inizia a rompersi, la corrente non passa tra i conduttori finché la resistenza dell’isolamento non scende al di sotto della resistenza del materiale conduttore intorno al conduttore. Pertanto, la misurazione della resistenza dei singoli avvolgimenti rimarrà invariata fino al completo cedimento dell’isolamento.

La resistenza è direttamente proporzionale alla lunghezza complessiva del conduttore, alle dimensioni del conduttore (in millimetri circolari) e alla temperatura del conduttore. Ad esempio, è molto più facile che l’acqua scorra in un tubo largo e corto che in un tubo più stretto e lungo. La corrente che attraversa un conduttore elettrico reagisce allo stesso modo. La corrente fluirà molto più facilmente attraverso un filo grande e corto che attraverso un filo più stretto e lungo, perché il conduttore più grande oppone meno resistenza al flusso di elettroni rispetto al conduttore più piccolo.

Pertanto, quando
misurare la resistenza dell’avvolgimento
in un motore elettrico trifase diseccitato, qualsiasi sbilanciamento della resistenza è solitamente il risultato di problemi di connessione. La resistenza di tutte e tre le fasi deve essere bilanciata tra loro. Qualsiasi sbilanciamento del 5% è un avvertimento e indica la presenza di problemi nel circuito del motore.

Quando si esegue il test dall’MCC, uno sbilanciamento della resistenza può essere dovuto a qualsiasi collegamento nell’MCC (Motor Control Cabinet), al cablaggio o al motore stesso. È necessario eseguire ulteriori test progressivamente più vicini al motore per individuare i collegamenti che causano la resistenza sbilanciata.

Se le misure di resistenza sul motore sono bilanciate, si verifica che il problema è da qualche parte tra l’MCC e i cavi del motore. Se i valori di resistenza direttamente sul motore sono sbilanciati, ciò conferma la presenza di un problema all’interno del motore. Esempi di fattori che possono causare resistenze sbilanciate sono collegamenti allentati, saldature fredde nel motore o nell’MCC, fili sfilacciati o rotti, terminali sporchi o ossidazione dei collegamenti in qualsiasi punto del circuito del motore.

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MCA™ è un metodo collaudato sul campo, facile da usare e sicuro, per valutare le condizioni delle apparecchiature elettriche. mentre l’apparecchiatura è diseccitata. La premessa di base dell’MCA:
Nelle apparecchiature con bobine trifase, tutte le fasi devono essere identiche. Di conseguenza, tutte le caratteristiche elettriche dell’avvolgimento devono essere uguali. Se si verifica un cambiamento nelle condizioni dell’isolamento, non è mai positivo (gli avvolgimenti non si “aggiustano” da soli). Quindi, qualsiasi modifica al sistema di isolamento dell’avvolgimento è “negativa”. Le bobine di fase hanno due sistemi di isolamento separati e indipendenti Il sistema di isolamento della parete di terra e il sistema di isolamento dell’avvolgimento; le condizioni di un sistema di isolamento non indicano le condizioni dell’altro, pertanto ogni sistema di isolamento deve essere testato in modo approfondito e indipendente. Il sistema di isolamento della parete di terra isola le bobine dal telaio dell’apparecchiatura o da altre parti esposte dell’apparecchiatura, mentre il sistema di isolamento degli avvolgimenti dirige la corrente attraverso i conduttori per creare il campo magnetico. MCA™ esegue una serie di test su entrambi i sistemi di isolamento.

Isolamento della parete di terra: La rottura del sistema di isolamento della parete di terra è un problema di sicurezza e richiede un intervento immediato. MCA™ misura la resistenza dell’isolamento a terra per individuare eventuali punti deboli nell’isolamento della parete di terra, ma non fornisce le condizioni generali dell’isolamento. Il fattore di dissipazione (DF) e la lettura della capacità verso terra (CTG) forniscono ulteriori indicazioni sulle condizioni generali del sistema di isolamento della parete di terra, ma nessuna di queste fornisce indicazioni sul sistema di isolamento dell’avvolgimento.

Isolamento degli avvolgimenti: Un guasto al sistema di isolamento degli avvolgimenti provoca un cortocircuito tra i tunnel degli avvolgimenti, con conseguente indebolimento del campo magnetico, sbilanciamento del flusso di corrente, aumento del riscaldamento ed eventuale guasto atrofico dell’apparecchiatura. MCA™ esegue un test in serie applicando una bassa tensione CA e CC agli avvolgimenti trifase mentre il motore è diseccitato. La tensione CC misura la resistenza dell’avvolgimento utilizzando conduttori Kelvin appositamente progettati per fornire misure di resistenza dell’avvolgimento molto accurate per identificare i problemi di connessione.

Quando l’isolamento dell’avvolgimento inizia a degradarsi, si verifica un cambiamento nella composizione chimica del materiale isolante che circonda i conduttori. La corrente alternata che attraversa gli avvolgimenti esercita l’intero isolamento dell’avvolgimento. I piccolissimi cambiamenti che si verificano a causa della composizione chimica vengono misurati e valutati. Analizzando la quantità e le relazioni, è possibile identificare le cause e la gravità dei guasti agli avvolgimenti in via di sviluppo e raccomandare le azioni corrette.

MCA™ può essere utilizzato per:
1) Ispezioni in entrata su tutti i motori nuovi e riparati
2) Test dei ricambi
3) Test di preinstallazione
4) Risoluzione dei problemi
5) Test di manutenzione predittiva di routine

Test MCA
Test statico – verifica tutti e tre gli avvolgimenti dei motori CA, eseguendo una serie di test a diverse frequenze su tutte e tre le fasi degli avvolgimenti del motore dai conduttori di linea del motore, T1, T2, T3. I risultati del test vengono inseriti in un algoritmo proprietario per creare il Test Value Static (TVS). Il TVS è un numero adimensionale che serve come valore di riferimento per definire le condizioni dell’apparecchiatura. Qualsiasi variazione di questo valore > 3% indica un guasto. Questo valore può essere confrontato con quello di altre apparecchiature identiche (che devono avere la stessa potenza, la stessa velocità, le stesse dimensioni del telaio e lo stesso produttore).

Test dinamico – viene eseguito su motori a induzione a gabbia di scoiattolo < 1000 V. Mentre l’albero del motore viene fatto ruotare manualmente in modo fluido e lento, vengono create le firme dello statore e del rotore. Le firme dello statore e del rotore vengono analizzate automaticamente per identificare e segnalare i guasti del rotore o dello statore.

Test di confronto delle fasi – verifica le bobine trifase in tutti i tipi di apparecchiature trifase, compresi motori, generatori e trasformatori. Il test di confronto di fase o “Z” misura la resistenza dell’avvolgimento CC (R), l’impedenza (Z), l’induttanza (L), l’angolo di fase (Fi) e la risposta in frequenza della corrente (I/F).

I risultati dei test vengono registrati e forniti per determinare eventuali differenze nelle fasi. Queste differenze vengono confrontate con linee guida prestabilite create grazie a molti anni di test sul campo delle condizioni dell’isolamento degli avvolgimenti. Questi valori possono essere analizzati nel tempo, utilizzati per determinare il tipo e la gravità del guasto in via di sviluppo e fornire una stima del tempo mancante al guasto.

Le seguenti linee guida sono state sviluppate grazie a oltre 35 anni di test sul campo, ma sono semplicemente delle linee guida e rappresentano un buon punto di partenza; tuttavia, come per tutte le linee guida, il fallimento non si verificherà immediatamente se queste linee guida vengono superate.


Le procedure di base per i test MCA™ vengono eseguite su apparecchiature nuove per valutare le condizioni dei nuovi motori e stabilire valori di riferimento per i test futuri. Le nuove linee di base vengono stabilite dal centro di controllo motori (MCC) una volta installato un motore. Tutte le letture future possono essere effettuate se tutte le misurazioni dall’MCC sono bilanciate, se tutti i collegamenti nel circuito del motore sono stretti e se l’isolamento degli avvolgimenti che circonda i conduttori di tutte le fasi è in buone condizioni. Se si verifica uno squilibrio, possono essere necessarie analisi ed eventualmente ulteriori test per valutare il tipo e la gravità del guasto. I test in corrente alternata misurano l’impedenza (Z), l’induttanza (L), l’angolo di fase (Fi) e la risposta in frequenza della corrente (I/F) per valutare le condizioni dell’isolamento dell’avvolgimento.

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L’esperienza ha dimostrato che il 20-40% dei sistemi motore testati può presentare una qualche condizione di allarme. Il fatto che un motore abbia superato i limiti di allarme in MCA Basic™ o MCA PRO™ non significa necessariamente che il motore si guasti o che debba essere fermato immediatamente. Per oltre 30 anni il personale dedicato di ALL-TEST Pro ha raccolto dati e risorse per determinare quando è più probabile che un motore si guasti sui più comuni motori trifase a gabbia di scoiattolo. Alcuni motori possono avere una struttura speciale che può far sì che i valori misurati non rientrino nei limiti standard, ma funzionino comunque correttamente. In alcuni casi, anche un motore nuovo di zecca può ricevere un allarme di induttanza e impedenza a causa del rapporto barra rotore/avvolgimento. I seguenti suggerimenti per l’analisi vi aiuteranno a determinare quando un motore deve essere condannato e deve essere messo fuori servizio.

Non condannare mai un motore dal Centro Controllo Motori (MCC). Cavi difettosi e connessioni inadeguate tra il test point e il motore possono causare letture sbilanciate e produrre un allarme. Se viene ricevuto un allarme dal Centro Controllo Motori, è necessario eseguire un altro test direttamente presso il Centro Controllo Motori.

il motore con i conduttori del motore scollegati dai cavi del motore dal sistema MCC. Se l’allarme permane, è possibile escludere un problema con i cavi e i collegamenti dell’MCC e indagare ulteriormente sul motore. Se l’allarme si annulla, è necessario ispezionare i cavi e i collegamenti del motore per individuare eventuali guasti.

Un altro aspetto da considerare è il tipo di guasti identificati durante un test. I cortocircuiti degli avvolgimenti sono generalmente più gravi dei guasti di contaminazione o del rotore. I guasti del motore in fase di sviluppo sono segnalati innanzitutto dalle variazioni tra il valore TVS di base e un nuovo valore TVS ottenuto, dalla firma dello statore o dagli squilibri dell’angolo di fase (Fi) e della risposta in frequenza della corrente (I/F). I motori che presentano questi errori devono essere presi in considerazione prima dei motori con errori di induttanza/impedenza o resistenza.

Un motore non dovrebbe mai essere condannato da un solo test. Se c’è una tensione residua sul motore, si può ottenere un risultato che potrebbe indicare un allarme di avvertimento o cattivo. Si consiglia di eseguire una seconda e persino una terza prova del motore per verificare gli allarmi. È inoltre importante isolare il motore da eventuali tensioni indotte da altre apparecchiature elettriche durante l’esecuzione del test. Una tensione indotta sul motore può causare letture incoerenti e inaffidabili che non si ripetono. È importante non condannare un motore che fornisce letture irripetibili per questo motivo.

I motori a induzione possono essere definiti come un trasformatore con un secondario rotante. Questo perché la potenza viene indotta dal circuito elettrico dello statore al circuito elettrico del rotore. La corrente alternata trifase viene applicata agli avvolgimenti dello statore e crea un campo magnetico che ruota intorno allo statore a velocità costante. La velocità è determinata dal numero di poli e dalla frequenza applicata. Questo campo magnetico che ruota intorno allo statore induce un campo elettromagnetico (forza elettromotrice) nella parte elettrica (gabbia di scoiattolo) del rotore. L’interazione tra i campi magnetici dello statore e del rotore converte l’energia elettrica in coppia meccanica. Questa breve discussione descrive questi principi e il loro impatto sulle misure MCA™.

Induttanza
L’induttanza è definita come la proprietà di un circuito o di un sistema elettrico che si oppone a qualsiasi variazione di corrente. L’induttanza è rappresentata dal simbolo L e le unità sono misurate in Henry. La quantità di induttanza di una bobina dipende dalla sua struttura fisica. Le cinque caratteristiche fisiche che determinano l’induttanza di una bobina sono:
1) Il numero di spire della bobina; l’induttanza aumenta con il quadrato dell’aumento del numero di spire.
2) Diametro della bobina; l’induttanza è direttamente proporzionale all’area della sezione trasversale.
3) Lunghezza della bobina; l’induttanza è inversamente proporzionale alla lunghezza della bobina. Più i giri si allungano
sono separati, minore è l’induttanza.
4) Numero di strati nella bobina; maggiore è il numero di strati, maggiore è l’induttanza.
5) Permeabilità del materiale del nucleo; maggiore è la permeabilità del nucleo, maggiore è l’induttanza.

Esistono due tipi di induttanze:
1. L’autoinduttanza è definita come l’induzione di un campo elettromagnetico (tensione) in un conduttore di corrente, quando la corrente che attraversa il conduttore cambia. Il campo magnetico è creato dalla corrente nel circuito stesso e induce una tensione nello stesso circuito. Un induttore immagazzina energia sotto forma di campi magnetici e si oppone a una variazione di corrente.

2. L’induttanza reciproca è il CEM che si crea quando il campo magnetico, creato dalla corrente che scorre in un circuito, interseca i conduttori di un altro circuito. La legge di Faradays afferma che quando un campo magnetico variabile proveniente dal circuito primario interseca i conduttori del circuito secondario, induce una tensione nel circuito secondario.
Il trasformatore è uno dei dispositivi elettrici più semplici e rappresenta forse il miglior esempio di induttanza reciproca. Il circuito con la sorgente CA è il lato primario del trasformatore. Il circuito in cui viene indotto il campo magnetico è il secondario. Un trasformatore presenta tutti i principi dell’induttanza reciproca. I trasformatori cambiano efficacemente la tensione da un circuito all’altro cambiando il numero di spire in ciascun circuito.

Ad esempio, se la bobina primaria ha meno spire di quella secondaria, il campo magnetico nella secondaria sarà più forte di quello della primaria e la tensione indotta nella secondaria aumenterà. Si tratta di un trasformatore step-up.

Equazione 1: Rapporto del trasformatore – Vp/Vs = Np/Ns

Vp = Tensione primaria Np = Numero di giri nel primario
Vs = Tensione secondaria Ns = Numero di spire nel secondario

Motori a induzione CA
Definendo il motore a induzione CA come un trasformatore, l’avvolgimento dello statore funge da primario del trasformatore e stabilisce principalmente l’autoinduttanza. Durante il funzionamento di, il campo magnetico rotante si basa sulla legge di Faraday dell’induttanza reciproca per indurre un campo elettromagnetico nella parte elettrica del rotore, che è la gabbia di scoiattolo. La gabbia di scoiattolo è costituita da barre fuse o fabbricate (barre del rotore) che forniscono il percorso della corrente necessario per l’induttanza reciproca.

Reattanza induttiva (XL)
Per definizione, l’induttanza si oppone a una variazione di corrente; questa opposizione alla variazione di corrente riduce il flusso di corrente attraverso il conduttore ed è nota come reattanza induttiva. X si misura in ohm.
Equazione 2: Reattanza induttiva – XL = 2πfL
Dove: f = frequenza L = induttanza
Pertanto, se la frequenza applicata o l’induttanza auto o reciproca aumentano, la XL aumenterà.

Impedenza (Z)
L’impedenza è la resistenza complessiva di un circuito ed è composta da resistenza CC, reattanza induttiva e reattanza capacitiva. Il simbolo dell’impedenza è Z e le unità di misura sono gli ohm (Ω).

Nei motori a induzione in corrente alternata, la R (resistenza) è prodotta dalla resistenza dell’avvolgimento dello statore, mentre la XC (reattanza capacitiva) deriva dall’eventuale C (capacità), creata dal materiale isolante tra i conduttori dell’avvolgimento dello statore. Tuttavia, la maggior parte dello Z deriva dal grande contributo dell’induttanza creata dall’autoinduttanza delle bobine dello statore e dalla mutua induttanza tra le bobine dello statore e le barre del rotore.

Analisi del circuito del motore™ ( MCA™)
Motor Circuit Analysis™ applica una serie di segnali CA e CC a bassa tensione agli avvolgimenti dello statore del motore. Se le bobine sono tutte uguali, la risposta a questi segnali dovrebbe essere la stessa o “bilanciata”. In genere, qualsiasi variazione delle condizioni dell’isolamento dell’avvolgimento provoca la variazione di uno o più di questi valori misurati. Tuttavia, a causa del design e della posizione del rotore all’interno dello statore, i risultati dell’MCA™ mostreranno uno squilibrio nelle misure di L (induttanza) e Z (impedenza) nelle fasi anche su motori in perfette condizioni. Il software MCA™ e l’AT7™ forniranno un’indicazione “WARN” quando uno qualsiasi dei valori L o Z della fase si discosta di oltre il 5% dalla media delle tre fasi. Questo WARN non indica necessariamente un guasto in corso o esistente, ma potrebbe essere il risultato della “Posizione del rotore”, che viene trattata nel test di riposizionamento del rotore riportato di seguito.

Quando si testa un motore attualmente installato in una macchina, è buona norma eseguire il test direttamente sull’armadio di controllo del motore (MCC). Non solo si verifica lo stato di salute del motore, ma si verifica anche l’eventuale presenza di problemi nel gruppo di cablaggio del motore e nei punti di collegamento al sistema MCC e al motore. Se si riceve un allarme durante l’esecuzione di un test con uno degli strumenti ALL TEST Pro diseccitati presso il Centro Controllo Motori, la procedura successiva consiste nell’eseguire un test direttamente sul motore con i cavi del motore scollegati.
A seconda che l’allarme si azzeri o rimanga, è possibile individuare la posizione dell’allarme tra l’MCC e il motore. Se un allarme viene ricevuto dall’MCC ed è coerente con il motore, è confermato che il motore è la causa principale del problema. Se si riceve un allarme sul sistema MCC e questo si annulla direttamente sul motore, la causa dell’allarme si trova tra il sistema MCC e i cavi del motore.

Alcuni potenziali problemi potrebbero essere:
– Sfilacciamento e indebolimento del materiale isolante del cavo
– Connessioni scadenti o allentate sul sistema MCC o sul motore
– Contattori contaminati/ossidati presso l’MCC
Ricordate sempre di eseguire più test in ogni luogo per confermare la ripetibilità e l’accuratezza dei risultati.

Per decenni, ALL TEST Pro è stato un pioniere del settore nell’offrire strumenti facili da usare, portatili e alimentati a batteria per tutte le esigenze di prova dei motori diseccitati. In alcune strutture può essere piuttosto difficile trovare una presa di corrente standard a 120 volt a cui collegare un dispositivo, ancor più se è necessaria una prolunga per raggiungere il luogo in cui si eseguono i test.
Batteria della tastiera AT7La cosa più importante da ricordare con uno strumento a batteria è di tenerlo completamente carico quando non viene utilizzato. Può sembrare semplice, ma non c’è niente di più frustrante che dover effettuare un test del motore, ma dover aspettare perché la batteria è completamente scarica.

Per questo motivo si consiglia di tenere lo strumento sul caricabatterie quando non viene utilizzato. La batteria si scarica lentamente quando è inattiva, quindi se non si utilizza lo strumento per un periodo prolungato la batteria si scarica completamente e non si accende. Mentre lo strumento è collegato al caricabatterie in dotazione, il circuito di carica dello strumento si attiva automaticamente quando la batteria scende al di sotto della soglia preimpostata. Ciò significa che la batteria non è alimentata se è completamente carica. Le batterie agli ioni di litio non sviluppano memoria e non richiedono una scarica completa prima della ricarica. Per aumentare la durata della batteria si consiglia di eseguire più frequentemente scariche parziali invece di una scarica completa. Assicurarsi di utilizzare solo il caricabatterie in dotazione con lo strumento, poiché l’uso di un caricabatterie aftermarket o di terze parti può danneggiare il circuito di carica e o la batteria se il caricabatterie ha una polarità o una tensione di alimentazione errata.

Molti motori elettrici a media e alta tensione sono dotati di un banco di condensatori o di un limitatore di sovratensione per proteggere le apparecchiature da sovratensioni transitorie impreviste dovute a fulmini esterni, eventi di commutazione interni o altre sovratensioni transitorie. Questi dispositivi sono fondamentali per proteggere le apparecchiature che potrebbero essere facilmente danneggiate da questi sbalzi di tensione. Quando si esegue un test del motore con uno dei tester per motori diseccitati della linea ALL TEST Pro, è particolarmente importante che questi banchi di condensatori o scaricatori di sovratensione siano scollegati e isolati dal motore.

Questi condensatori e scaricatori di sovratensione filtrano i risultati dei test e creano letture errate e incoerenti che possono portare a false diagnosi del motore. Quando si testa un motore con un banco di condensatori o uno scaricatore di sovratensione, si raccomanda di eseguire il test direttamente sul motore con i cavi del motore in ingresso scollegati. È anche possibile scollegare i cavi del motore dal lato del carico del banco di condensatori o dello scaricatore di sovratensione e condurre un test del motore in quel punto. Prima di condannare un motore, ricordate sempre di eseguire più test per verificare la coerenza dei risultati. Per maggiori dettagli sui criteri di condanna, consultare il manuale Analisi del circuito del motore.

L’MCA (Motor Circuit Analysis) non solo è un ottimo modo per determinare i guasti agli avvolgimenti di un motore nella fase iniziale, ma può anche essere utilizzato per individuare l’esatta posizione di un guasto in un sistema di motori, dal MCC (Motor Control Center) fino al motore. Uno dei fattori più importanti per individuare i guasti in fase iniziale è l’esecuzione di due test di base al momento dell’installazione del motore. Il primo test di base deve essere eseguito direttamente sul motore, completamente scollegato da qualsiasi cavo del motore o altra apparecchiatura. I test futuri possono quindi essere confrontati con questo test di base e seguirne l’andamento per individuare eventuali cambiamenti che indichino un guasto del motore.

Una volta che il motore è stato installato nella macchina, è necessario eseguire un secondo test di riferimento direttamente dal sistema MCC. In questo modo si stabilisce un test di riferimento per tutto il percorso dall’MCC al motore e si può fare riferimento ai test futuri.

Con entrambi i test di base sarà abbastanza semplice determinare l’esatta posizione di un guasto se un motore sta iniziando a guastarsi o se interviene in modo intermittente un azionamento o un interruttore automatico. Per prima cosa è necessario eseguire un test direttamente presso l’MCC e poi confrontarlo con il test di riferimento iniziale dell’MCC.

Se si riscontra una deviazione tra i risultati del test o se sullo schermo dei risultati viene visualizzato un indicatore WARN o BAD, il tecnico deve eseguire un test direttamente sul motore con i cavi del motore scollegati. Se si riscontra ancora una deviazione tra il nuovo test e il test di base iniziale eseguito direttamente sul motore o un indicatore WARN o BAD, il tecnico può concludere che il motore è la causa principale del guasto e deve essere affrontato in modo appropriato. Se la deviazione tra i test si annulla e non vengono rilevati indicatori WARN o BAD, è possibile indagare ulteriormente sui cavi del motore e sui punti di connessione al sistema MCC fino a individuare il problema principale.

(MCA™) Motor Circuit Analysis™ elimina le congetture sui motori ricostruiti e nuovi. Eseguendo un rapido test del motore, della durata di meno di 3 minuti, non appena il motore arriva, potete stare tranquilli sapendo che il motore è perfettamente sano e funzionerà correttamente una volta installato oppure potete rifiutare il motore direttamente al molo di spedizione se non soddisfa i vostri criteri.

A seconda dell’applicazione, l’installazione di un motore può richiedere fino a un’intera giornata di lavoro, pertanto l’esecuzione di un test prima dell’installazione elimina la possibilità che il motore non funzioni correttamente. Il processo e gli obiettivi sono gli stessi sia per i motori riavvolti che per quelli nuovi: risparmiare tempo, garantire la sicurezza, installare il ricambio al primo colpo e migliorare il morale. Non dovrete mai più affrontare la fatica di un’installazione difficile del motore per poi doverlo estrarre perché il motore scatta non appena viene applicata l’alimentazione. Attuando questa singola strategia, la vostra azienda risparmierà denaro ed eviterà inutili lavori supplementari dovuti all’installazione e alla disinstallazione di un motore difettoso.

MCA™ viene utilizzato per testare i motori in entrata e in uscita (nuovi e usati). I cartellini motore con le informazioni MCA™ favoriscono la comunicazione tra i fornitori e i clienti e il personale addetto alla manutenzione. MCA™ determina la salute e lo stato del motore, eliminando l’ambiguità dell’inventario del motore, sia che si tratti di un motore in uscita (dal fornitore o dal cliente), sia che si tratti di un motore in entrata per lo stock o per l’uso immediato.

(MCA™) Motor Circuit Analysis™ elimina le congetture sui motori ricostruiti e nuovi. Eseguendo un rapido test del motore, della durata di meno di 3 minuti, non appena il motore arriva, potete stare tranquilli sapendo che il motore è perfettamente sano e funzionerà correttamente una volta installato oppure potete rifiutare il motore direttamente al molo di spedizione se non soddisfa i vostri criteri.

Già negli anni ’60 molte aziende si sono rese conto che, monitorando regolarmente le condizioni operative delle apparecchiature rotanti, è possibile ottenere un preavviso di problemi operativi o di altro tipo che potrebbero compromettere l’efficienza del funzionamento. Questo allarme precoce offre il tempo di mettere fuori servizio la macchina e di effettuare piccole riparazioni e regolazioni prima che si verifichino guasti catastrofici.

Questa filosofia di manutenzione, denominata Manutenzione Predittiva (PdM), si è intensificata a partire dai primi anni ’80, con l’introduzione di raccoglitori di dati basati su microprocessori. Molte caratteristiche operative delle macchine, come la temperatura, la pressione, lo stato dell’olio, le vibrazioni e le prestazioni, possono essere analizzate per identificare i cambiamenti. Tuttavia, una delle lacune più evidenti della manutenzione predittiva è stata l’incapacità di identificare facilmente e con precisione i guasti all’interno delle apparecchiature elettriche, come motori, trasformatori, solenoidi e altre apparecchiature simili. Una delle ragioni principali è la mancanza di strumenti di manutenzione predittiva facili da usare per testare i motori o altre apparecchiature elettriche.

AT34 in busta trasparente per il test del motore

 

Gli strumenti di manutenzione predittiva devono essere:
– A mano
– Facile da usare
– Fornire risposte di facile comprensione

Implementazione della manutenzione predittiva L’implementazione di un programma di manutenzione predittiva di successo richiede una comprensione completa del processo di PdM.AT5 esegue il test MCA sul motore Una manutenzione predittiva di successo consiste in tre fasi: rilevamento, analisi e correzione.

Rilevamento La fase di rilevamento prevede il monitoraggio periodico delle caratteristiche operative dell’apparecchiatura selezionata. Questi valori vengono analizzati, confrontati con i dati registrati in precedenza da quella macchina o da macchine simili, quindi confrontati con standard prestabiliti o pubblicati e/o esaminati per verificare eventuali modifiche.

Durante la fase di rilevamento, il processo di raccolta dei dati deve avvenire in modo rapido e attento, con l’intento di
monitorare il maggior numero possibile di macchine. Quando viene rilevata una modifica, possono essere necessari ulteriori dati, per
determinare la causa del cambiamento di condizione della macchina. Questo viene fatto durante la fase di analisi.

Nella maggior parte dei casi, i dati di Motor Circuit Analysis™ (MCA™) acquisiti durante la fase di rilevamento possono essere sufficienti per
identificare lo sviluppo di cortocircuiti o altri problemi di avvolgimento. Ma a volte è necessario eseguire ulteriori dati o test.
per identificare il problema con maggiore precisione.

Di solito è una perdita di tempo eseguire questi test per un’analisi più dettagliata durante il processo di rilevamento, in quanto rallenta il processo di rilevamento. I reparti di manutenzione predittiva più esperti hanno riconosciuto l’importanza di separare questi due processi.

Test ESA con ATPOL IIAnalisi Il processo di analisi comporta l’esecuzione di test aggiuntivi e forse di tipo diverso rispetto al processo di rilevamento. Questo test aggiuntivo può richiedere lo scollegamento del motore dal carico, la rotazione dell’albero o la separazione dei cavi del motore e richiede più tempo per l’acquisizione dei dati. Poiché di solito solo poche macchine durante l’ispezione di rilevamento presentano cambiamenti significativi, di solito è più efficace in termini di tempo prendere solo i dati necessari per identificare un cambiamento durante il processo di rilevamento e poi tornare indietro per un esame più dettagliato una volta rilevato un cambiamento.

Tuttavia, se il sito dell’impianto è remoto o ha altre limitazioni di accesso, ciò può giustificare l’acquisizione di dati più dettagliati durante il processo di rilevamento.

Correzione La fase di correzione consiste nel correggere ed eliminare il problema che ha innescato l’analisi. Può essere necessario pulire il motore, stringere i collegamenti o riavvolgere completamente il motore. Il tipo esatto di correzione e riparazione viene determinato dall’analisi.

L’investimento finanziario per implementare un processo di collaudo MCA™ parte da un minimo di 5.500 dollari USA, a seconda del tipo di motore e delle vostre esigenze. L’affidabilità delle apparecchiature rotanti sarà migliorata grazie all’individuazione precoce dei difetti, quando l’azienda potrà pianificare e programmare l’interruzione, anziché subire il dolore di un guasto al macchinario quando meno ce lo si aspetta. Migliorerete la produttività del personale di manutenzione dotando i vostri tecnici degli strumenti corretti per svolgere il loro lavoro in modo efficiente, sicuro e preciso.

Il motore e il cablaggio associato presentano fattori di servizio da considerare per l’ambiente di processo, così come l’apparecchiatura utilizzata per monitorare il tempo di attività.

Le variabili da considerare per la sostituzione del motore e del cablaggio sono le temperature dell’ambiente operativo, le condizioni del processo (umido, secco, sporco, ecc.) e il carico del processo. La temperatura ambiente dell’impianto può aumentare durante la fase di processo dell’attività. Con il tempo il calore si trasferisce ad altre parti del motore. Le classificazioni dell’isolamento del motore aiutano a determinare i requisiti per l’isolamento ottimale del motore per operare a una temperatura nominale per un ciclo di vita operativo specifico. Si tratta dell’aumento della temperatura al di sopra della temperatura ambiente del processo fino a un massimo.

Un determinato valore nominale non significa che un motore elettrico funzionerà per sempre, ma piuttosto che l’isolamento utilizzato sull’avvolgimento del motore non dovrebbe cedere a determinate temperature e quindi invecchiare e degradarsi normalmente nel corso della vita del motore. A un certo punto l’isolamento raggiunge un punto in cui la tensione applicata non è più in grado di essere contenuta e può verificarsi un cortocircuito o un avvolgimento aperto. La NEMA (National Electric Manufactures Association) sviluppa standard tecnici per le apparecchiature elettriche e classifica i motori come classi da A a H. Un motore elettrico di classe A ha una temperatura più bassa (105 gradi centigradi) e H (180 gradi C) è la temperatura più alta con aumenti di temperatura specifici e punti caldi (punto centrale dell’avvolgimento del motore in cui la temperatura è più alta). L’isolamento del motore adatto all’ambiente è fondamentale per garantire l’operatività. L’equazione di Arrhenius afferma che i tassi di reazione chimica raddoppiano per ogni aumento di temperatura di 10° C. Il funzionamento dei motori a temperature superiori a quelle massime consentite comporta un rapido deterioramento della durata dell’isolamento e della vita del motore.

Le condizioni ambientali hanno un impatto diretto sui motori. Il motore e il cablaggio giusti contribuiscono a garantire l’operatività. Per comprendere, tracciare o analizzare le condizioni di motori e cavi, ATP raccomanda l’uso della tecnologia MCA™.

Motor Circuit Analysis™ verifica tutti i cablaggi, le connessioni e il motore elettrico, senza conoscenze elettriche avanzate, senza l’uso di più punti di test e senza tempi eccessivi (test del motore al controllo del motore o al motore in meno di 3 minuti). MCA™ è in grado di determinare lo stato di salute del motore (rotore e avvolgimenti), i problemi di cablaggio e connessione, i problemi di VFD e altri problemi che causano guasti, arresti, funzionamento intermittente dei motori e problemi di processo. MCA™ è l’unica tecnologia elettrica al mondo, brevettata e testata sul campo, in grado di individuare i primi guasti agli avvolgimenti di motori, generatori, trasformatori o qualsiasi bobina nelle fasi iniziali, prima che inizino a causare problemi.

MCA™ esercita in modo completo il sistema di isolamento degli avvolgimenti per identificare
le lievi modifiche del sistema di isolamento dell’avvolgimento che si verificano nel tempo. Per determinare lo stato di salute dell’avvolgimento, MCA™ effettua molteplici misure elettriche standard di resistenza, induttanza, impedenza, risposta in frequenza della moneta, angolo di fase, fattore di dissipazione, resistenza e capacità verso terra per valutare sia l’avvolgimento che i sistemi di isolamento della parete di terra. MCA™ utilizza un algoritmo proprietario per creare un unico valore, TVS, che definisce le condizioni del sistema di avvolgimento e del rotore. Le variazioni del TVS indicano cambiamenti nel motore e nel suo stato di salute. Il test dinamico brevettato MCA™ può essere eseguito semplicemente ruotando manualmente il rotore del motore mentre il motore è diseccitato per creare la (firma dinamica del rotore) e lo statore (firma dinamica dello statore). Questo test può essere eseguito presso l’impianto per determinare lo stato del rotore e dell’avvolgimento in 3 condizioni: OK, Attenzione o Scorretto. MCA™ valuta automaticamente le condizioni del motore utilizzando istruzioni facili da seguire sullo schermo. Il test dei motori in remoto dall’MCC individua i guasti che si sviluppano nel cablaggio, nel motore o anche nel controllore.
Il test dei motori a distanza dall’MCC individua i guasti che si sviluppano nel cablaggio, nel motore o anche nel controllore.

Le apparecchiature elettriche che operano in un ambiente esplosivo devono essere progettate in modo da evitare archi elettrici o alte temperature che potrebbero essere fonte di accensione in questa atmosfera. I motori progettati per operare in questi ambienti hanno generalmente una classificazione antideflagrante. I motori scelti per queste applicazioni devono garantire che la temperatura superficiale massima del motore selezionato sia inferiore alla temperatura di accensione dell’area in cui è collocato.

Nell’industria, tutte le atmosfere esplosive e infiammabili sono state classificate in zone per i motori IEC e in Divisione, Classe e Gruppo per i motori NEMA. In entrambi i casi, le considerazioni dipendono dalla temperatura e dalla natura del materiale esplosivo o infiammabile vicino al quale il motore dovrebbe funzionare.

È compito dell’utente finale assicurarsi che il motore sia installato, mantenuto e fatto funzionare in modo da non costituire un rischio di accensione nella zona specificata. Un’area di interesse è la scelta del motore XP corretto per il funzionamento con i VFD. Quando si utilizzano motori XP su VFD, i motori possono sfidare o addirittura sovvertire molte delle funzioni di protezione integrate nei motori XP. Ad esempio, i motori che funzionano correttamente con ingressi sinusoidali a 50 o 60 Hz potrebbero non mantenere le stesse caratteristiche operative quando sono collegati a un VFD.

Le variazioni delle caratteristiche operative del motore sono causate dalle forme d’onda della tensione di uscita create dalla modulazione PWM (pulse-width modulation) che controlla e varia la velocità del motore. L’uscita degli azionamenti crea forti aumenti di tensione che possono essere riflessi a causa dei lunghi percorsi dei cavi dall’azionamento al motore. Queste tensioni riflesse possono causare una tensione ai terminali del motore (fino al 250% superiore) rispetto alla tensione di alimentazione. Inoltre, il segnale PWM crea delle armoniche nella tensione fornita al motore, causando un ulteriore riscaldamento interno.

Al diminuire della velocità del motore si verifica un ulteriore aumento della temperatura superficiale. Ciò è dovuto alla diminuzione del flusso d’aria di raffreddamento proveniente dalla ventola di raffreddamento. La prima legge dei ventilatori è che la portata volumetrica è direttamente proporzionale alla velocità dell’albero. Pertanto, se il ventilatore è collegato direttamente al rotore del motore, il flusso d’aria attraverso il motore diminuirà proporzionalmente alla diminuzione della velocità dell’albero. I motori XP che possono essere classificati per funzionare in un’area pericolosa alla velocità nominale possono causare condizioni pericolose quando vengono fatti funzionare a velocità ridotte.

Qualsiasi condizione che comporti un aumento della temperatura superficiale può creare problemi in atmosfere esplosive. Se è necessario un VFD per un motore XP, è necessario selezionare la combinazione motore e VFD appropriata. Il funzionamento dei motori XP con i VFD inizia con la selezione della corretta combinazione motore/azionamento che tiene conto delle condizioni ambientali, della tensione di alimentazione, della frequenza, della velocità e del carico del motore, del tipo di carico nonché della zona e del gruppo. È importante utilizzare solo motori XP certificati per il funzionamento a velocità variabile entro le temperature e gli intervalli di velocità della zona pericolosa in cui sono collocati.

Configurazione del cablaggio per motore con sensori termici interni

Figura: Configurazione del cablaggio del motore con sensori termici interni

Una caratteristica di protezione comune ai motori XP è rappresentata dai sensori di temperatura interni agli avvolgimenti del motore, che arrestano il motore in caso di sovratemperatura. Se il motore raggiunge il limite di temperatura predeterminato, si spegne. Quando il motore si raffredda, i sensori termici possono resettarsi automaticamente o devono essere resettati manualmente. Se i sovraccarichi termici devono essere ripristinati manualmente, l’utente saprà perché il motore si è guastato; tuttavia, con i ripristini automatici, il guasto dell’arresto sarà sconosciuto e il motore funzionerà di nuovo.

MCA™ (Motor Circuit Analysis™) confermerà le condizioni dell’avvolgimento del motore e verificherà che gli interventi del VFD siano causati dagli interventi termici e non dal degrado dell’isolamento dell’avvolgimento. L’esecuzione di un test statico e il confronto tra il TVS attuale e l’RVS possono confermare rapidamente le condizioni generali del motore. Un test dinamico eseguito ruotando manualmente l’albero fornirà una valutazione più approfondita delle parti elettriche del rotore e dello statore. Un test di confronto di fase o Z può valutare rapidamente le condizioni dell’isolamento dell’avvolgimento.

I motori invecchiano in modo diverso in base all’applicazione, al carico, all’utilizzo, alle temperature ambientali dell’impianto, all’umidità e ai problemi di contaminazione legati al processo dei motori. I problemi più comuni di guasto del motore sono i cuscinetti, l’avvolgimento dello statore e il rotore.

Negli ultimi cinquant’anni i programmi di manutenzione predittiva (PdM) hanno assunto un ruolo di primo piano negli impianti con una vasta popolazione di apparecchiature rotanti. La maggior parte delle macchine di questi impianti è azionata da motori elettrici. Tuttavia, la maggior parte delle tecnologie PdM non è in grado di valutare le condizioni della parte elettrica dei motori.

I motori più comuni utilizzati in queste applicazioni sono i motori a induzione a corrente alternata a gabbia di scoiattolo trifase, in genere < con tensione di alimentazione di 1000V. Questi sono i motori che il TVS™ è stato progettato per testare, valutare e segnalare rapidamente le condizioni della parte elettrica di questi motori. Il TVS è l’unico metodo disponibile per realizzare questa importantissima fase di rilevamento del processo PdM.

TVS™ è un metodo di prova brevettato all’interno di MCA™ che
utilizza le varie misure collaudate (da oltre 35 anni sul campo) per identificare le condizioni dell’isolamento che circonda i conduttori che compongono
le bobine del sistema di avvolgimento del motore o i problemi del rotore. TVS™ traccia la vita di un bene motore dal ricevimento, all’installazione, alla dismissione o alla riparazione (dalla culla alla tomba). TVS™ è l’acronimo di TEST VALUE STATIC™, una misura ottenuta dopo l’esecuzione di un test statico MCA™. Questo numero, se confrontato con un test di base, è un potente indicatore della presenza di guasti nella parte elettrica del rotore, degli avvolgimenti dello statore o di entrambi. Il test TVS™ iniziale viene convertito in RVS, o Valore Statico di Riferimento.

L’RVS è il numero con cui vengono confrontati i futuri numeri TVS™. I valori RVS possono essere salvati per ogni singolo motore nello strumento o caricati nel software MCA™ per l’archiviazione e l’analisi.

Stabilendo il TVS™ medio per motori noti e di buona qualità dello stesso tipo di motore (produttore, modello, con le stesse tolleranze di fabbricazione, ecc.) si possono valutare le condizioni di tutti i motori nuovi o ricostruiti identici.

Quando un nuovo numero TVS™ rispetto al numero RVS varia di oltre il 3%, lo strumento o il software MCA™ forniscono un’indicazione di avvertimento. Un’avvertenza indica che le condizioni del motore stanno iniziando a degradarsi, e ciò potrebbe riguardare l’isolamento degli avvolgimenti o il sistema elettrico del rotore.

Se l’attuale TVS™ si discosta dall’RVS di > 5%, lo strumento o il software MCA™ forniranno una condizione “Bad” che indica che si è verificato un grave degrado nella parte elettrica dell’avvolgimento del motore o nel sistema del rotore.

Test statico – è un test brevettato che esegue una serie di misure a bassa tensione su tutte e tre le fasi dei motori a induzione a gabbia di scoiattolo a 5 diverse frequenze per definire le condizioni del motore con un unico numero. I risultati della serie di questi test sono l’input per un algoritmo proprietario che crea un singolo numero che è il Test Value Static™ (TVS™). Il TVS™ definisce le condizioni della parte elettrica del sistema di isolamento degli avvolgimenti del motore e della parte elettrica del rotore a gabbia di scoiattolo.


Test dinamico
– è un test brevettato che misura e registra l’impedenza di ciascuna fase mentre il rotore del motore viene fatto ruotare manualmente in modo regolare e lento. L’utente ruota manualmente l’albero in modo uniforme con l’aiuto di un segnale acustico automatico trasmesso dallo strumento per mantenere la cadenza della velocità di rotazione. La % di variazione dell’impedenza viene calcolata dallo strumento mentre il rotore viene ruotato manualmente. Le firme dello statore e del rotore visualizzano le variazioni per ciascuna fase durante la rotazione del rotore. Questo test è in grado di determinare se il guasto che si sviluppa è localizzato nel sistema di isolamento dell’avvolgimento (statore) o nel sistema elettrico del rotore (rotore) o in entrambi. A differenza della prova statica, le prove dinamiche possono valutare le condizioni dei motori asincroni a gabbia di scoiattolo trifase con un’unica prova.

Gli esclusivi metodi brevettati del test “statico” e del test “dinamico” hanno eliminato gli errori associati alle posizioni relative dei rotori e dei campi statorici, eliminando così la necessità di eseguire ulteriori “test compensati del rotore” per confermare il guasto.

Il test industriale (IND) (sullo strumento ) consente di accedere ai test statici, dinamici, di resistenza di isolamento a terra (IRG), DF (fattore di dissipazione) e di capacità a terra (CTG). I motori non devono mai essere condannati utilizzando un solo TVS™.

IND (Industrial Test) – sono una serie di test eseguiti all’interno della suite tecnologica MCA™ che accede a tutte le misure necessarie per valutare in modo rapido e completo le condizioni dei motori asincroni trifase a gabbia di scoiattolo < 1000V. Il test IND fornisce le schermate e le istruzioni per eseguire il test statico e dinamico. Questo test può essere eseguito come parte dell’intero controllo dello stato di salute del motore o per isolare e localizzare i guasti in via di sviluppo, se i risultati del test lo richiedono.

Il test IND fornisce anche i display e le istruzioni per testare e valutare l’isolamento della parete di terra (GWI). La combinazione della resistenza di isolamento (IRG) e della capacità (CTG) verso terra con il fattore di dissipazione fornisce una valutazione più completa delle condizioni del GWI rispetto alla misurazione dell’IRG da sola.

https://alltestpro.com/resources/tech-tips.html#1607023307349-49097e7c-539b


Come utilizzare TVS™ Static:

Prova statica “RVS Solo” – È la prova statica eseguita direttamente sul motore. Tutti i motori nuovi e ricostruiti devono essere sottoposti alla serie completa di test IND, tra cui un test statico e dinamico, prima di accettare il motore dal fornitore o dalla struttura di riparazione.

Il test dinamico confermerà che il motore è in condizioni “buone” o individuerà i guasti nelle sezioni elettriche dello statore o del rotore. Se il test dinamico è positivo, si conferma che il motore è in “buone” condizioni. Questo test viene salvato come REF.

Qualsiasi variazione delle condizioni elettriche del motore si rifletterà in una variazione del TVS. Tutti i test futuri del motore richiedono semplicemente l’esecuzione del test statico e il confronto del TVS™ risultante con l’RVS memorizzato per quel motore; se il TVS™ attuale < 3% la condizione del motore è la stessa di quando è stato eseguito l’RVS. Se i risultati sono 3%≥ TVS™ < 5%, si sta verificando un degrado nella parte elettrica del motore. Se il TVS™ >5% dall’RVS viene rilevato un guasto grave, nel rotore o nello statore. A questo punto è necessario eseguire un test dinamico per determinare se il degrado si verifica nello statore o nel rotore.

Test statico remoto “RVS Remote” – Prima di inserire un motore in un sistema. È necessario eseguire un test statico e confrontarlo con l’RVS “Solo”. Se la variazione è < 3%, la condizione è la stessa di quando era nuovo. Dopo la messa in servizio del motore, eseguire un test statico dall’MCC (centro di controllo motore) e salvare come REF, questo è il valore “remoto” di RVS. Questo nuovo valore includerà gli effetti di tutti i componenti del Centro Controllo Motori e del cablaggio dal Centro Controllo Motori al motore. (Nota: questo non conferma che il cablaggio o i componenti elettrici del Centro Controllo Motori siano esenti da guasti, ma definisce le condizioni dell’intero sistema elettrico (dal Centro Controllo Motori al motore).
Ora tutte le letture future possono essere effettuate dallo stesso punto dell’MCC in cui è stato raccolto il telecomando RVS. Confrontare questi valori di “corrente” con la RVS remota memorizzata, utilizzando le stesse linee guida >3% e > 5% per valutare l’intero sistema elettrico dall’MCC al motore.

Se il guasto si sviluppa isolando il motore o il cablaggio, è sufficiente eseguire un test statico sul motore e confrontarlo con l’RVS Solo. Se questi valori sono inferiori a <3%, il guasto riguarda il cablaggio o la parte elettrica del sistema MCC. Tuttavia, se il TVS™ “corrente” >3% dall’RVS solo, allora si sta sviluppando un guasto all’interno del motore. A questo punto si consiglia di eseguire un test dinamico per isolare il guasto al rotore o allo statore.

Il TVS™ è un potente strumento di valutazione dei motori. Il TVS™ consente di risparmiare tempo quando viene implementato. TVS™ porta l’affidabilità dei processi operativi a un livello superiore, identificando rapidamente e su base continua i cambiamenti negli asset del motore.

Il metodo brevettato MCA™ di ATP è l’unica azienda al mondo in grado di individuare costantemente i guasti agli avvolgimenti nelle fasi iniziali, è portatile e collaudato sul campo da oltre 35 anni. I clienti di ATP sono dislocati in tutto il mondo e comprendono aziende governative, militari, Fortune 100 e 500 che si affidano agli strumenti MCA™ per mantenere le loro attività senza intoppi, eseguendo controlli non distruttivi nel modo più sicuro possibile.

Nelle apparecchiature con avvolgimenti trifase, tutte le fasi devono essere identiche (stesso numero di spire, stessa dimensione del filo, diametro della bobina, ecc. Se si verifica un cambiamento in una qualsiasi di queste caratteristiche, il cambiamento non è mai positivo (gli avvolgimenti non si riparano da soli), poiché si sta verificando una degradazione.

Analizzando l’entità e le relazioni del cambiamento è possibile identificare la causa del degrado. Una volta note la causa e la gravità del degrado, è possibile determinare l’azione necessaria.

In un motore trifase sano, tutte le misure degli avvolgimenti devono essere bilanciate.
Tutti equilibrati = Buono
Uno o più squilibri = non buono

Cosa fate voi quando un motore si guasta?
Quali strumenti utilizzate attualmente per determinare se il motore è “buono” o “cattivo”?
Se siete come la maggior parte delle persone, probabilmente avete un misuratore di Meg-ohm e un multimetro digitale.

 

Esaminiamo un test effettivo su un motore installato in cui il convertitore di frequenza è intervenuto.

– Cosa direbbe delle condizioni di questo motore?
– Avete sostituito l’azionamento o il motore?

Utilizzando Motor Circuit Analysis™ (MCA™), l’elettricista ha trovato questo risultato.

Se si sostituisce il motore, l’azienda ha un costo in termini di tempo e denaro, sia per il costo del motore sia per la sostituzione o la riparazione dell’azionamento quando si blocca di nuovo.

Indovinate un po’? Lo stesso elettricista ha fatto scattare un motore identico su una linea diversa.

Utilizzando Motor Circuit Analysis™ (MCA™), ecco cosa ha trovato lo stesso elettricista.

Cosa direbbe delle condizioni di questo motore?
Se avete detto: “Il motore è cattivo”, avete ragione.

ALL-TEST Pro si impegna a garantire l’affidabilità dei motori sul campo e a massimizzare la produttività dei team di manutenzione ovunque. Le nostre apparecchiature sono utilizzate in istituzioni commerciali, governative e militari in tutto il mondo. Le applicazioni comprendono motori elettrici CA/CC, trasformatori di trasmissione e distribuzione, motori di macchine utensili, servomotori, motori di trazione CA/CC e altro ancora.

(Schermate di esempio del software e dello strumento. Non rappresentano quanto discusso in precedenza).

Assicuratevi che i vostri processi funzionino al massimo delle prestazioni prima di premere di nuovo il pulsante di riavvio.

I sovraccarichi del motore si verificano quando i motori assorbono una corrente eccessiva. Il problema principale della corrente in eccesso è la creazione di calore che degrada l’isolamento dei conduttori che creano il campo magnetico dello statore. Il continuo degrado dell’isolamento dell’avvolgimento provoca il cedimento dell’isolamento e l’eventuale guasto del motore.

È importante riconoscere l’esistenza di una condizione di sovraccarico, ma è altrettanto importante determinare e correggere la causa del sovraccarico prima di tentare di riavviare il motore che è intervenuto.

Le ragioni per cui i motori assorbono corrente in eccesso sono molteplici, ma possono essere classificate come meccaniche, elettriche o legate al carico.

I problemi meccanici includono (ma non si limitano a) sbilanciamento della massa, disallineamento dell’albero o dei cuscinetti, cinghie troppo strette o allentate. Questi guasti sono le fonti più comuni di vibrazioni associate alle apparecchiature rotanti. Circa il 30% delle volte, quando queste sorgenti sono presenti, creano una condizione di risonanza. La risonanza si verifica quando la frequenza di una forza oscillante è vicina alla frequenza naturale di un sistema di molle. La risonanza è un’enorme sottrazione di energia e comporta un maggiore carico per il motore.

I problemi elettrici possono essere una causa dell’alimentazione in entrata, come il disadattamento della tensione (sovratensione o sottotensione), lo squilibrio della tensione o un contenuto armonico eccessivo. Il degrado o la rottura dell’isolamento degli avvolgimenti può causare guasti intermittenti. Poiché l’isolamento elettrico ha un coefficiente di temperatura negativo, questi guasti scompaiono dopo l’arresto del motore e il raffreddamento dell’isolamento. Problemi elettrici del rotore, come eccentricità statica o dinamica, barre del rotore incrinate o rotte o vuoti di fusione, causano il funzionamento del rotore al di sotto della velocità nominale, riducendo la controelettricità creata dall’azione di rotazione del rotore e causando un aumento della corrente del rotore.

Anche i problemi di processo o di carico, come un flusso eccessivo, la cavitazione o la risonanza del flusso, causano un funzionamento del rotore al di sotto della velocità nominale, che provoca un aumento della corrente del rotore del motore, creando una condizione di sovraccarico.

Per proteggersi da questi guasti, i controllori del motore sono dotati di relè di protezione (sovraccarichi) che rimuovono automaticamente l’alimentazione dal motore per evitare che questi guasti causino un guasto catastrofico del motore. Nella maggior parte delle applicazioni, lo scatto del motore è la prima indicazione di un problema nel sistema del motore.

In questo caso, gli operatori possono tentare di riavviare il motore per 3 volte prima di contattare la manutenzione. Tuttavia, a seconda della causa del sovraccarico, questi riavvii possono aggravare il problema e causare ulteriori danni al motore o guasti catastrofici. Il riavvio del motore non risolve la causa della corrente in eccesso.


ALL-TEST PRO 7™
è uno strumento portatile di facile utilizzo che consente di effettuare un esame completo e approfondito del sistema motore dal Centro Controllo Motori (MCC) in meno di 3 minuti. Questi test assicurano che il motore sia “sicuro” per il riavvio. Questo strumento valuta rapidamente le condizioni dell’isolamento della parete di terra, dell’avvolgimento e di eventuali problemi del rotore, valuta le condizioni del motore e le visualizza sullo schermo dello strumento in una delle tre condizioni “Buono”, “Avvertito” o “Cattivo”.

ATPOL III 656x624Dopo il riavvio del motore, o anche prima che il motore intervenga, il
ATPOL III™
può essere utilizzato per valutare l’intero sistema motore, dall’alimentazione in ingresso all’intero processo. ATPOL III™ utilizza la tensione e la corrente del motore per analizzare completamente l’intero sistema del motore durante il funzionamento sotto carico. L’ATPOL III™ esegue un’acquisizione simultanea dei dati di tutte e tre le fasi di tensione e corrente per valutare rapidamente eventuali problemi di alimentazione che possono causare l’aumento della corrente del motore. Inoltre, esegue una conversione A/D della tensione e della corrente del motore che viene caricata nel software ESA per valutare le condizioni elettriche e meccaniche del motore e quelle della macchina azionata.

Dopo aver ripristinato i sovraccarichi, l’operatore riavvia il motore. Se il motore funziona correttamente, di solito la situazione è chiusa. Tuttavia, il motivo per cui il motore è intervenuto è ancora sconosciuto e potrebbe causare ulteriori interventi in futuro. In genere, ogni intervento successivo si verifica a intervalli ridotti, indicando un ulteriore degrado delle condizioni dei motori. Tuttavia, prima di riavviare il motore, è necessario eseguire alcuni controlli meccanici ed elettrici di base.

Procedure consigliate in caso di intervento imprevisto del motore o controlli di base da eseguire prima di tentare di riavviare i motori in panne:

– Il controllo meccanico consiste nel far ruotare l’albero: L’albero accoppiato ruota liberamente?

In caso contrario, stabilire se è il motore o la macchina azionata che impedisce all’albero del sistema motore di ruotare liberamente, separando il giunto e ruotando ciascun elemento rotante della macchina. Se uno dei due alberi non ruota, correggere il guasto prima di tentare un riavvio. Se una delle due macchine non ruota liberamente, sospettare il cuscinetto.

– Controlli elettrici

Utilizzare ALL-TEST PRO 7™ per eseguire tutti i test statici e i test di resistenza di isolamento a terra (IRG) dall’MCC. Se viene rilevato un guasto dal sistema MCC, ripetere il test direttamente sul motore. Sul motore eseguire il test statico, IRG, fattore di dissipazione (DF) e capacità verso terra. Se il valore statico di prova (TVS) si discosta di oltre il 5% dal valore statico di riferimento (RVS), eseguire un test dinamico. Se il TVS è <3% dalla media e DF e IRG rientrano nell’intervallo consigliato, il guasto è nel cablaggio o nel controllore.

Dopo aver riavviato il motore, eseguire un test sotto tensione utilizzando ATPOL III™ per valutare le condizioni meccaniche ed elettriche dell’intero sistema del motore. Questi test di un minuto determinano la qualità dell’alimentazione in ingresso, le condizioni elettriche e meccaniche del motore, le condizioni meccaniche delle macchine azionate e qualsiasi anomalia del processo, come cavitazione, problemi di gioco della girante della pompa o risonanza del flusso.

Il software ESA analizza quindi automaticamente i risultati dei test caricati per valutare e riportare le condizioni dell’intero sistema motore in un rapporto di più pagine di facile comprensione che fornisce le condizioni elettriche e meccaniche del motore e della macchina azionata.

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Un sistema a cinghia può essere valutato inserendo le informazioni relative alle dimensioni della puleggia e alla circonferenza del nastro nel software
Electrical Signature Analysis (ESA).
Il software ESA calcola automaticamente la frequenza del nastro e genera dei cursori che aiutano a valutare le condizioni del sistema a cinghia. Un sistema a cinghie non installato correttamente può causare problemi quali disallineamento, usura delle pulegge e delle cinghie e può portare alla rottura dei cuscinetti. Questi risultati possono essere analizzati nel tempo. L’ESA valuta gli spettri di corrente e tensione utilizzando una trasformata rapida di Fourier (FFT), che converte la forma d’onda temporale in uno spettro di frequenza. La FFT evidenzia l’ampiezza e le frequenze per identificare i problemi della cinghia e della puleggia.

Risorse correlate:

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Casi di studio

Analisi della firma elettrica (ESA)
Per saperne di più sul metodo di test ESA e su come viene utilizzato dagli strumenti per il test dei motori di ALL-TEST Pro.

Current Spectrum (RMS) chart for tech tip 6

A titolo di esempio, i dati a bassa frequenza sopra riportati si riferiscono a un ventilatore azionato da un motore a induzione da 150kW, 400V, 260A, 1485RPM. Il picco etichettato BLT è la frequenza del nastro, ovvero la sua velocità. Inoltre, esistono multipli del BLT, che vengono mostrati in entrambi gli spettri. Gli spettri inferiori mostrano il picco della frequenza di linea e la presenza di bande laterali su entrambi i lati della frequenza di linea che si trovano alla frequenza BLT.

L’approccio multi-tecnologico alla diagnostica dei motori implica l’utilizzo di diverse tecnologie di test che si completano e si convalidano a vicenda. Ad esempio, il tecnico che si occupa di vibrazioni sospetta un possibile problema al rotore in un’applicazione critica, ma il costo della sostituzione comporta un’interruzione della produzione, mentre il costo del motore è ridotto rispetto ai costi sostenuti per l’interruzione.

In una situazione come questa, molte persone sarebbero riluttanti a chiedere la sostituzione, perché se la diagnosi è sbagliata, il costo è molto elevato. Pertanto, questo motore può essere portato al fallimento, a causa dell’incertezza della diagnosi. In questo caso, per mettere in pratica l’approccio multi-tecnologico, si utilizza l’analisi della firma elettrica (test sotto tensione) per confermare o escludere i risultati preliminari (rotore difettoso). Se è possibile ruotare l’albero del motore installato o scollegare rapidamente il carico, è possibile eseguire un test di analisi del circuito del motore (diseccitato) per valutare le condizioni del rotore, dello statore e dei collegamenti. Utilizzando l’approccio multitecnologico si avrà una maggiore fiducia nelle proprie scoperte e quindi un maggior grado di certezza di aver determinato il/i guasto/i reale/i.

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tech-tip-5 ESA Multitechnology Approach

I motori sono progettati per funzionare tra il 50 e il 100% del carico nominale. La migliore efficienza operativa per la maggior parte dei motori è pari a circa il 75% del carico nominale. Il fattore di potenza (PF) è una misura che consente di determinare rapidamente la quantità di carico su un motore. In genere, i motori con un basso PF durante il funzionamento normale sono sovradimensionati per l’applicazione corrente e il loro funzionamento costerà di più rispetto a un motore più correttamente dimensionato. I motori che funzionano con un basso PF contribuiranno ad abbassare il PF del sistema, il che potrebbe comportare costi elevati per il PF da parte delle aziende di distribuzione e una maggiore perdita di energia all’interno del motore. L’utilizzo del PF per dimensionare correttamente i motori nell’impianto si tradurrà in una maggiore affidabilità elettrica e in un minore spreco di energia.

L’Analisi della Firma Elettrica (ESA) valuta sia la tensione che la corrente, fornendo un’ampia visione dello stato di salute del sistema motore che include la qualità dell’alimentazione in ingresso. La combinazione di queste informazioni con la conoscenza dell’applicazione può indicare le opportunità di risparmio energetico.

Risorse correlate:

Casi di studio

Analisi della firma elettrica (ESA)
Per saperne di più sul metodo di test ESA e su come viene utilizzato dagli strumenti per il test dei motori di ALL-TEST Pro.

tech-tip-2-2018 Low Power Factor

Un guasto meccanico dello statore si verifica quando il nucleo dello statore si allenta all’interno del telaio del motore o se gli avvolgimenti si allentano tra le cave dello statore. Un nucleo o un avvolgimento dello statore allentato per un certo periodo di tempo causerà una rottura del sistema di isolamento dell’avvolgimento o del sistema di isolamento a terra. L’analisi della firma elettrica (ESA) valuta gli spettri di corrente e tensione utilizzando una trasformata rapida di Fourier (FFT), che converte la forma d’onda temporale in uno spettro di frequenza. La FFT evidenzia le ampiezze e le frequenze che identificano i guasti meccanici, come ad esempio i problemi dello statore.

Quando ci sono picchi alla stessa frequenza negli spettri di corrente e tensione, questi sono correlati alla potenza in ingresso. Quando si verificano picchi solo nella corrente e non nella tensione, il guasto proviene dal motore o dal carico azionato. Nell’esempio ESA a destra, un problema meccanico dello statore è indicato dalle bande laterali della frequenza di linea della velocità di funzionamento moltiplicate per il numero di slot dello statore. Le frecce rosse identificano i picchi di frequenza meccanica dello statore nello spettro di corrente e non nella tensione.

Risorse correlate:

Casi di studio

Analisi della firma elettrica (ESA)
Per saperne di più sul metodo di test ESA e su come viene utilizzato dagli strumenti per il test dei motori di ALL-TEST Pro.

L’eccentricità statica (traferro) è un difetto che si crea quando il rotore non si trova nel centro magnetico dello statore. L’eccentricità statica può causare un aumento della corrente di esercizio, surriscaldamento, perdite di energia e sovraccarico dei cuscinetti. L’analisi della firma elettrica (ESA) valuta gli spettri di corrente e tensione utilizzando una trasformata rapida di Fourier (FFT), che converte le forme d’onda temporali in uno spettro di frequenza. La FFT evidenzia le ampiezze e le frequenze che identificano i difetti, come l’eccentricità statica.

Quando ci sono picchi alla stessa frequenza negli spettri ad alta frequenza della corrente e della tensione, essi sono correlati alla potenza in ingresso. Quando si verificano picchi solo nella corrente e non nella tensione, il guasto proviene dal motore o dal carico azionato. Nell’esempio ESA sopra riportato, un problema di eccentricità statica è indicato dalla frequenza di linea (50 Hz) e dalle bande laterali a doppia frequenza di linea della velocità di funzionamento moltiplicate per il numero di barre del rotore. Le frecce rosse identificano i picchi di frequenza dell’eccentricità statica nello spettro di corrente e non nella tensione.

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Casi di studio

Analisi della firma elettrica (ESA)
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Il software ESA conferma il problema dell’eccentricità statica (traferro).

Un guasto alla barra del rotore rotta o fratturata può verificarsi in caso di avviamenti eccessivi, carichi elevati, processi di produzione, ecc. Quando la barra del rotore si rompe, non c’è più un percorso per il passaggio della corrente. Questo crea uno stress sulle barre vicine sotto forma di aumento della corrente e del calore. Alla fine queste barre del rotore si guastano con il tempo. L’analisi della firma elettrica (ESA) valuta gli spettri di corrente e tensione utilizzando una trasformata rapida di Fourier (FFT), che converte la forma d’onda temporale in uno spettro di frequenza. La FFT evidenzia l’ampiezza e le frequenze per identificare i guasti meccanici, come le barre del rotore rotte o fratturate.

In genere, le barre del rotore rotte o fratturate si manifestano come bande laterali della frequenza di linea (LF) ad alta frequenza di passaggio del polo (PPF). La PPF viene calcolata utilizzando la velocità sincrona meno la velocità di marcia per il numero di poli. In questo campione ESA ci sono bande laterali PPF spaziate intorno a LF (3600 RPM o 60 Hz) nello spettro -1 attuale.

Esempio di motore CA:
460 V, 1200 giri/min (velocità sincrona), motore a 6 poli, 1183,1 giri/min (velocità di marcia), 60 Hz (LF).
1200 giri/min. velocità sincrona – 1183,1 giri/min. velocità di marcia = 16,9 giri/min.
16,9 RPM x 6 (numero di poli) = 101,4 RPM o per lavorare in hertz utilizzare 101,4RPM / 60 secondi = 1,69 Hz
PPF = 101,4 giri/minuto o 1,69 Hz

Le vibrazioni e gli infrarossi possono indicare un problema iniziale. Grazie alla tecnologia ESA, è possibile individuare il problema effettivo del motore o verificarne le condizioni.

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Analisi della firma elettrica (ESA)
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La norma IEC definisce i cali di tensione, gli sbalzi e le interruzioni come una variazione della tensione RMS (radice quadratica media) inferiore al 90%, al 110% e al 10% della tensione nominale o di un riferimento scorrevole, rispettivamente.

Tensione nominale: Il termine “nominale” significa “nominato”. La tensione effettiva a cui funziona un circuito può variare rispetto alla tensione nominale entro un intervallo che consente un funzionamento soddisfacente delle apparecchiature.

Cali di tensione: i cali di tensione sono una riduzione temporanea della tensione RMS del 10% o più rispetto alla tensione nominale. La diminuzione dura da mezzo ciclo a diversi secondi. Mentre la sottotensione è una caduta che dura più di 1 minuto e può essere causata da circuiti sovraccarichi o da conduttori sottodimensionati.

Swell di tensione: sono l’opposto dei cali e sono definiti come un aumento momentaneo della tensione RMS del 10% o più al di sopra dell’intervallo di tensione raccomandato dall’apparecchiatura per un periodo compreso tra 1/2 ciclo e 1 minuto, come definito nello standard IEC 61000-4-30.

Transienti di tensione: sono definiti come picchi di breve durata di energia elettrica e sono il risultato dell’improvviso rilascio in un circuito di energia precedentemente immagazzinata nel circuito elettrico o indotta nel circuito da altri mezzi. I transitori si differenziano dalle mareggiate per la loro maggiore entità e la loro minore durata.

I transitori possono variare da pochi volt a diverse migliaia di volt e durare da microsecondi a qualche millisecondo. I transitori possono essere di entrambe le polarità e possono avere un’energia additiva o sottrattiva rispetto alla forma d’onda originale. I transitori si dividono in due categorie facilmente identificabili: oscillatori e impulsivi.

Il “transitorio oscillatorio” è il transitorio più comune e talvolta viene descritto come un “transitorio squillante”. Questo tipo di transitori è caratterizzato da deviazioni sopra e sotto la normale tensione di linea.

 

L’altro tipo, il “transitorio impulsivo”, è più facilmente spiegabile come un evento a “singolo impulso”, ed è caratterizzato dal fatto che più del 77% di un impulso è al di sopra della tensione di linea. Un fulmine può essere composto da più transitori di questo tipo.

 

 

 

I transitori possono essere generati internamente o provenire da fonti esterne. Il meno comune dei due è rappresentato dai transitori generati dall’esterno.

Sorgenti generate dall’esterno: Il fulmine è il più noto transitorio di tensione generato dall’esterno. Questi transitori possono non provenire direttamente dal fulmine che colpisce la linea elettrica, ma sono normalmente indotti nel sistema di alimentazione quando un fulmine colpisce una linea elettrica. Altri transitori generati dall’esterno possono derivare dalle normali operazioni di servizio, come la commutazione dei carichi dell’impianto, l’azionamento dei sezionatori sui circuiti eccitati, l’accensione o lo spegnimento dei banchi di condensatori, le operazioni di richiusura o il cambio di rubinetto dei trasformatori. Anche i collegamenti inadeguati o allentati nel sistema di distribuzione possono generare transitori.

Sorgenti generate internamente: La maggior parte dei transitori viene generata all’interno dell’impianto, a causa dell’accensione e dello spegnimento dei dispositivi, delle scariche e degli archi elettrici. L’accensione e lo spegnimento di carichi induttivi come i motori producono una tensione transitoria. Anche i motori di bassa potenza (5 HP) possono produrre transitori superiori a 1000V. L’elettricità statica, definita scarica elettrostatica (ESD), può generare oltre 20.000 V transitori.

L’arco elettrico causato da contatti difettosi di interruttori, commutatori e contattori può produrre un arco quando la tensione salta una fessura creata dal collegamento difettoso.

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Analisi della firma elettrica (ESA)
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Effetti delle variazioni di tensione:

Dispositivi elettronici: le apparecchiature elettriche ed elettroniche possono funzionare in modo irregolare e sono continuamente sollecitate da centinaia di transitori che si verificano ogni giorno sulla rete di alimentazione attraverso le operazioni di commutazione di carichi induttivi come condizionatori, motori di ascensori e trasformatori. I transitori di commutazione possono verificarsi anche in seguito all’interruzione di correnti di cortocircuito (come la rottura di fusibili).

Sebbene i transitori di commutazione siano di entità inferiore rispetto a quelli da fulmine, si verificano con maggiore frequenza e i guasti alle apparecchiature si verificano inaspettatamente e spesso con un certo ritardo; il degrado dei componenti elettronici all’interno dell’apparecchiatura è accelerato a causa delle continue sollecitazioni causate da questi transitori di commutazione.

Motori: funzionano a temperature elevate in presenza di tensioni transitorie, che portano a un rapido degrado dell’isolamento degli avvolgimenti e a un eventuale guasto catastrofico.

Illuminazione: Le tensioni transitorie causano guasti precoci a tutti i tipi di luci, compresi i guasti prematuri dell’alimentatore o della lampadina nei sistemi fluorescenti.

Apparecchiature di distribuzione: l’attività transitoria degrada le superfici di contatto di interruttori, sezionatori e interruttori automatici. Una forte attività transitoria può provocare “scatti di disturbo” e il surriscaldamento dei trasformatori.

Individuazione delle tensioni transitorie: Le tensioni transitorie non sono facili da individuare. Le tensioni transitorie sono normalmente intermittenti e sono provocate da eventi casuali. Le condizioni atmosferiche, altre apparecchiature rotanti che funzionano in modo intermittente o simultaneo possono innescare tensioni transitorie, insieme a elementi accessori di supporto benigni come luci, apparecchiature per ufficio, HVAC, possono creare tensioni transitorie in loco che influiscono sulle vostre attività.

ATPOL III 656x624ATPOL III™ è il più potente analizzatore portatile per motori sotto tensione disponibile sul mercato, che può essere utilizzato anche per individuare e valutare in modo rapido e semplice tensioni, cali, sbalzi e transitori utilizzando le funzioni di monitoraggio della potenza dello strumento.

ATPOL III™ aiuta a localizzare questi transitori registrando l’evento in modo che possa essere isolato ed eliminato prima che possa influenzare negativamente il processo o danneggiare le apparecchiature controllate. Gli eventi transitori vengono catturati utilizzando livelli di trigger programmati di valori assoluti o relativi. L’ATPOL III™ monitora continuamente gli eventi mentre un processo è sotto carico, campiona ogni canale di ingresso a intervalli di 8µsec e cattura e memorizza qualsiasi evento che superi il livello di attivazione. Qualsiasi anomalia viene rilevata durante il monitoraggio della tensione e della corrente. Continuerà a catturare l’evento della forma d’onda per 50 msec a partire da 1 ciclo prima che si verifichi l’evento transitorio. L’ATPOL III™ acquisisce i dati durante il ciclo di funzionamento e rileva il calo e il rigonfiamento, il rilevamento dei transitori e il consumo energetico.

Ogni evento transitorio viene registrato e comprende l’ora, il segnale, la durata e la misura peggiore dell’evento, nonché un ciclo precedente e uno successivo al picco di oscillazione o di abbassamento.

Inoltre, crea un registro degli eventi transitori che riporta tutte le informazioni pertinenti del transitorio. Il registro degli eventi consente di individuare e valutare questi eventi in modo rapido e semplice. I dati acquisiti possono essere caricati sul software PSM per la visualizzazione e la stampa dei grafici. Questa funzione è estremamente utile per individuare eventi periodici non ripetitivi che non sono facilmente identificabili con l’analisi della firma elettrica (ESA). Se si preferisce un’analisi in tempo reale durante l’esecuzione del test, lo strumento può essere collegato in remoto a un computer portatile per la visualizzazione della forma d’onda o degli eventi.

Poiché gli eventi transitori non sono correlati al processo, non saranno riconosciuti con l’ESA, ma ogni analisi degli eventi transitori identificherà e registrerà i momenti in cui si verificano i transitori, che potranno poi essere collegati a fattori esterni all’impianto.

I transitori possono essere dimostrati riavviando un sistema sospetto (luci, grandi apparecchiature da ufficio, HVAC, ecc.) e monitorando gli eventi transitori che influenzano il processo. Questi test aiutano a evitare il degrado cronico, i guasti latenti e i guasti catastrofici delle apparecchiature e assicurano che le apparecchiature rotanti funzionino come previsto.

Occorre inoltre tenere conto di eventi esterni causati da condizioni meteorologiche o da altri sbalzi o cali di tensione, come il consumo di energia in una struttura vicina, la mancanza di energia disponibile da parte di un’azienda elettrica o altri eventi. Di solito si tratta di interruzioni intermittenti che devono essere registrate per poter essere discusse con il fornitore di energia elettrica. La modalità Power Quality di ATPOL III™ registra e analizza l’energia in ingresso, semplificando la discussione con i dati: numero di eventi, ora del problema, asset interessati e relativi requisiti di lavoro.

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Lo squilibrio di tensione tra le fasi influisce sul funzionamento di un motore elettrico. Un motore elettrico può essere declassato quando funziona con squilibri inferiori al 5%. Gli effetti dello squilibrio di tensione sono:

  1. Riduzione del rotore bloccato e delle coppie di rottura per l’applicazione.
  2. Leggera riduzione della velocità a pieno carico.
  3. Anche la corrente mostrerà uno sbilanciamento significativo legato al progetto specifico del motore.
  4. Possono verificarsi temperature di esercizio significative. Ad esempio, uno sbilanciamento della tensione del 3,5% comporta un aumento della temperatura del 25%.
tech-tip-1-2016 Voltage Unbalance

Una delle cause principali dei guasti prematuri dei motori elettrici e degli isolamenti è la contaminazione. Una parte fondamentale, spesso trascurata, di qualsiasi programma di manutenzione dei motori elettrici è la pulizia del motore. I passaggi dell’aria, la ventola e le superfici del motore devono essere puliti periodicamente. L’accumulo di contaminazione su queste superfici riduce la capacità del motore elettrico di raffreddarsi, con conseguente riduzione della durata dell’isolamento. L’area intorno all’albero del motore deve essere mantenuta pulita per ridurre la possibilità di contaminazione anche nei cuscinetti. Il monitoraggio delle condizioni dell’isolamento elettrico con l’analisi del circuito del motore consente di rilevare tempestivamente l’accumulo di contaminazione all’interno del motore elettrico sugli avvolgimenti.

tech-tip-2-2016 Motor Cleanliness

Lo stoccaggio delle macchine elettriche (motori e generatori) influisce sulla durata dell’apparecchiatura. Nel corso del tempo, condizioni quali umidità, sporcizia, polvere, roditori e vibrazioni generali avranno un impatto negativo sulle condizioni elettriche e meccaniche dell’apparecchiatura.

Quando si immagazzinano macchine per un periodo di tempo significativo, è necessario tenere conto di una serie di requisiti:

  1. Conservare i motori elettrici lontano da fonti di vibrazioni significative, contaminazione e umidità.
  2. Ruotare l’albero del motore almeno trimestralmente, se non mensilmente.
  3. Se l’area di stoccaggio raggiunge il punto di rugiada, installare riscaldatori o deumidificatori per evitare la condensa.
  4. Eseguire periodicamente l’analisi del circuito del motore™ per verificare che non si sia verificato un degrado dell’avvolgimento. Alcuni stabilimenti appongono su ogni motore un cartellino che riporta le ultime date delle ispezioni sulle condizioni del motore, con colori diversi che rappresentano il calendario di rotazione dell’albero (verde per il primo mese di ogni trimestre, rosso per il secondo mese e giallo per il terzo).
tech-tip-4-2017 Motor & Generator Storage

Un certo numero di condizioni di guasto può causare l’intervento di un convertitore di frequenza variabile (VFD). I cortocircuiti degli avvolgimenti correlati al VFD possono verificarsi nei giri finali delle bobine del motore elettrico tra i singoli conduttori. Questo tipo di guasto non può essere rilevato con un tester di resistenza di isolamento o un Ohm-metro e il motore può continuare a funzionare in modo soddisfacente in bypass per qualche tempo. Anche i guasti del VFD, la tensione di ingresso e i guasti dei cavi causano interventi indesiderati. Se l’alimentazione in ingresso è soddisfacente (+/- 10% rispetto alla tensione nominale del VFD), controllare gli avvolgimenti e i cavi del motore con l’analisi del circuito del motore per isolare la posizione del guasto (motore, azionamento o cavo). Questa pratica ridurrà i tempi di risoluzione dei problemi in termini di ore (o più), evitando costosi fermi macchina non programmati delle apparecchiature associate.

tech-tip-6-2107 Variable Frequency Drive

Il SOFT FOOT si verifica sulle macchine quando i piedi delle macchine e la piattaforma su cui sono montate non sono sullo stesso piano. Nei motori elettrici il piede morbido distorce il telaio che a sua volta può distorcere il campo magnetico dello statore. Questo crea uno squilibrio delle forze elettriche tra il rotore e il campo magnetico dello statore. Questi guasti sono spesso diagnosticati dal personale addetto alle vibrazioni come traferri ineguali o eccentricità statica (dagli utenti dell’Electrical Signature Analysis – ESA). Il piede molle statico si controlla meglio utilizzando un comparatore per determinare la quantità di piede molle e spessimetri per determinare il tipo di piede molle.

Il piede morbido dinamico richiede un metodo di test più dettagliato. Il piede molle nei motori può causare la rottura prematura dei cuscinetti e l’allentamento e la rottura delle barre del rotore. ESA identifica rapidamente e facilmente il piede molle statico e dinamico.

Il piede molle statico può essere rilevato utilizzando la modalità di test dinamica dell’analisi del circuito del motore diseccitato.

How "soft foot" can damage electric motors over time

Come regola generale, il funzionamento di un motore a più di 10°C al di sopra della classe di isolamento nominale del motore può ridurne la durata della metà. Il calore eccessivo accelera il degrado del sistema di isolamento del motore. Il riscaldamento di un motore può essere causato da sovraccarico, avviamenti troppo frequenti, temperatura ambiente elevata, per citarne alcuni. Ad esempio, un motore con un sistema di isolamento di classe F è classificato per 155°C. Se il motore supera questa temperatura di oltre 10°C, la durata del sistema di isolamento può essere dimezzata.

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I sistemi di isolamento per avvolgimenti e motori seguono l’equazione di Arrenius: La velocità di una reazione chimica raddoppia per ogni aumento di temperatura di 10° C. Poiché i sistemi di isolamento sono dielettrici, seguono queste regole. Ciò significa che la durata di un motore diminuisce del 50% per ogni aumento di 10° C della sua temperatura.

Molti motori elettrici utilizzano la convezione termica per mantenere il motore freddo. Maggiore è la superficie di contatto, maggiore è la capacità di trasferimento del calore. Le alette sulla carcassa del motore aumentano la superficie dell’alloggiamento del motore, aumentando le capacità di dissipazione del calore del motore e massimizzando così la durata dei sistemi di isolamento del motore.

La presenza di accumuli sulla parte esterna del motore limita la capacità del motore di dissipare adeguatamente il calore, riducendo drasticamente la durata del sistema di isolamento del motore e la vita del motore stesso.

tech-tip-7-2018

La fase singola è una condizione che si verifica quando una delle tre fasi che forniscono tensione a un motore trifase viene a mancare. In questo caso, la corrente che attraversa le due gambe rimanenti può arrivare a 1,73 volte (173%) il FLA normale (vedere la figura a destra).

In questa condizione, la corrente in eccesso che scorre negli altri avvolgimenti ne provoca il surriscaldamento. Ciò potrebbe danneggiare in modo permanente l’isolamento dell’avvolgimento e causare un incendio all’interno del motore. È necessario prestare attenzione affinché i sovraccarichi del motore siano dimensionati in modo da evitare questa condizione.

tech-tip-6 Single Phasing

Prima di eseguire qualsiasi test elettrico o elettronico, è importante verificare il funzionamento del vostro
strumento.

Ad esempio, prima di utilizzare un voltmetro per verificare la presenza di tensioni pericolose per la vita, è buona norma per la manutenzione verificare che la lettura sia corretta prima di utilizzarlo per assicurarne la funzionalità. Allo stesso modo, è buona norma controllare gli strumenti di prova dei motori elettrici e i cavi di prova per verificarne la solidità e la funzionalità prima di portarli sul campo. L’ideale è l’uso di un motore di prova, come il motore dimostrativo ALL-TEST Pro, in condizioni note.

La funzionalità può essere provata anche semplicemente mettendo in cortocircuito i puntali di prova collegando le clip a un pezzo comune di metallo grezzo.
Sulla maggior parte degli strumenti ALL-TEST Pro, il test di isolamento Meg Ohm viene eseguito tra il puntale blu #2 e il puntale giallo di terra. Con entrambi i conduttori liberi, o aperti, la lettura dovrebbe essere fuori scala alta (>XXX Mohms). Con i conduttori collegati a un pezzo di metallo comune (in cortocircuito), la lettura dovrebbe essere prossima allo zero.

Con tutti e tre i puntali (nero, blu e rosso) collegati a un pezzo di metallo comune (in cortocircuito) e qualsiasi test automatico eseguito,
Le resistenze di fase devono essere pari a zero.

Instrument Functionality Check

Con la conferma della funzionalità dello strumento, si può essere certi che qualsiasi lettura anomala riscontrata sul campo abbia origine nel test.
oggetto.

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Il fattore di dissipazione è un test elettrico che aiuta a definire le condizioni generali di un materiale isolante.

Un materiale dielettrico è un materiale che è uno scarso conduttore di elettricità ma un efficiente sostenitore di un campo elettrostatico. Quando un materiale isolante è sottoposto a un campo elettrostatico, le cariche elettriche opposte nel materiale dielettrico formano dei di-poli.

Un condensatore è un dispositivo elettrico che immagazzina una carica elettrica collocando un materiale dielettrico tra due piastre conduttrici. Il sistema di isolamento Groundwall (GWI) tra gli avvolgimenti e il telaio del motore crea un condensatore naturale. Il metodo tradizionale di verifica del GWI consiste nel misurare il valore della resistenza a terra. Si tratta di una misura molto valida per identificare i punti deboli dell’isolamento, ma non riesce a definire le condizioni generali dell’intero sistema GWI.

Il fattore di dissipazione fornisce ulteriori informazioni sulle condizioni generali del GWI.

Nella forma più semplice, quando un materiale dielettrico è sottoposto a un campo CC, i dipoli nel dielettrico si spostano e si allineano in modo tale che l’estremità negativa del dipolo sia attratta verso la piastra positiva e l’estremità positiva del dipolo sia attratta verso la piastra negativa. Una parte della corrente che passa dalla sorgente alle piastre conduttrici allineerà i dipoli e creerà perdite sotto forma di calore, mentre una parte della corrente si disperderà attraverso il dielettrico. Queste correnti sono resistive e consumano energia: si tratta della corrente resistivaIR. La parte restante della corrente è immagazzinata nelle piastre di corrente e sarà immagazzinata e scaricata nel sistema: questa corrente è la corrente capacitivaIC.

Se sottoposti a un campo di corrente alternata, questi dipoli si spostano periodicamente quando la polarità del campo elettrostatico passa da positiva a negativa. Questo spostamento dei dipoli crea calore e consuma energia.

In parole povere, le correnti che spostano i dipoli e le perdite attraverso il dielettrico sonoIR resistive, la corrente che viene immagazzinata per mantenere i dipoli allineati èIC capacitiva.

Il fattore di dissipazione è il rapporto tra la corrente resistivaIR e la corrente capacitivaIC. Questo test è ampiamente utilizzato su apparecchiature elettriche come motori elettrici, trasformatori, interruttori, generatori e cablaggi per determinare le proprietà capacitive del materiale isolante degli avvolgimenti e dei conduttori. Quando il GWI si degrada nel tempo, diventa più resistivo e la quantità diIR aumenta. La contaminazione dell’isolamento modifica nuovamente la costante dielettrica del GWI, facendo sì che la corrente alternata diventi più resistiva e meno capacitiva; ciò provoca anche un aumento del fattore di dissipazione. Il fattore di dissipazione di un isolamento nuovo e pulito è solitamente compreso tra il 3 e il 5%; un DF superiore al 6% indica un cambiamento nelle condizioni dell’isolamento dell’apparecchiatura.

La presenza di umidità o contaminanti nel GWI o addirittura nell’isolamento che circonda gli avvolgimenti provoca un’alterazione della composizione chimica del materiale dielettrico utilizzato come isolante dell’apparecchiatura. Queste modifiche comportano una variazione del DF e della capacità verso terra. Un aumento del fattore di dissipazione indica un cambiamento nelle condizioni generali dell’isolamento; il confronto tra DF e capacità a terra aiuta a determinare le condizioni dei sistemi di isolamento nel tempo. La misurazione del fattore di dissipazione a temperature troppo alte o troppo basse può dare luogo a risultati sbilanciati e introdurre errori di calcolo. Lo standard IEEE 286-2000 raccomanda di eseguire i test a una temperatura ambiente di 77 gradi Fahrenheit o 25 gradi Celsius.

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Se un motore è stato smontato per qualsiasi motivo, si raccomanda di verificare lo stato di salute del sistema di avvolgimento del motore prima del montaggio. Ad esempio, dopo la sostituzione di un cuscinetto, la rimozione del rotore per l’ispezione, la pulizia dell’avvolgimento o persino il riavvolgimento completo dello statore, è sempre una buona idea testare lo statore per individuare eventuali guasti prima di riassemblarlo. La linea di strumenti diseccitati di ALL-TEST Pro è perfetta per questo scopo, ma ci sono alcuni aspetti che devono essere presi in considerazione quando si analizzano i risultati del test.

AT34 su motore demo

Quando il rotore viene rimosso dal motore, viene eliminato anche lo sbilanciamento dell’induttanza reciproca, causato da eventuali variazioni nel rapporto barra rotore/avvolgimento.
Pertanto, l’unica parte del sistema di avvolgimento del motore che risponde al segnale CA proveniente dallo strumento è l’autoinduttanza degli avvolgimenti dello statore e del ferro posteriore.

Ciò significa che i criteri di tolleranza ai guasti di un motore non assemblato dovrebbero essere più severi di quelli di un motore completamente assemblato. Si raccomanda di attenersi alla tabella delle tolleranze del motore non assemblato riportata di seguito.

Grafico dei risultati del test AT34

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Uno dei modi più semplici per evitare guasti prematuri ai motori elettrici è quello di mantenerli puliti e privi di contaminanti estranei. Molti motori elettrici sono raffreddati a ventola. Quando i contaminanti iniziano ad accumularsi intorno al motore, il flusso d’aria si restringe e riduce la capacità della ventola di raffreddare il motore, riducendo drasticamente la durata dell’isolamento dell’avvolgimento a causa dell’aumento del calore.

Quando si esegue un test del motore con Motor Circuit Analysis™ (MCA), uno dei primi indicatori di un motore contaminato è l’aumento del fattore di dissipazione, ovvero l’aumento dell’inefficienza di un materiale isolante. Il materiale isolante del sistema Ground Wall Insulation agisce come un condensatore naturale. Quando al circuito viene applicata una tensione, gli elettroni immagazzinati all’interno del materiale isolante sono capacitivi. Gli elettroni che scorrono attraverso il materiale isolante sono resistivi e provocano una dispersione di corrente. La resistenza elettrica è una misura della difficoltà di passaggio di una corrente elettrica attraverso una sostanza o un materiale, e quindi con una maggiore resistenza in un circuito, l’elettricità scorrerà meno attraverso il circuito.

Quando i contaminanti interagiscono con il materiale isolante, quest’ultimo inizia a rompersi, consentendo il passaggio di un maggior numero di elettroni attraverso il sistema isolante e facendo aumentare il fattore di dissipazione.

Il fattore di dissipazione di un motore sano è in genere compreso tra il 3 e il 5%; qualsiasi valore superiore al 6% indica che il materiale isolante inizia a essere contaminato e che è necessario adottare procedure di pulizia adeguate.

Gruppo di vecchi motori sporchi

Anche l’area intorno all’albero del motore deve essere mantenuta pulita per ridurre la possibilità di contaminazione all’interno del motore. I contaminanti possono anche influire negativamente sui cuscinetti del motore. Il materiale estraneo che si infiltra nei cuscinetti può rompere il grasso dei cuscinetti, causandone il cedimento prematuro e la contaminazione dell’avvolgimento dello statore. Implementando la Motor Circuit Analysis™ in un programma di manutenzione, è possibile individuare facilmente la contaminazione degli avvolgimenti, in modo da prevenire i guasti dei motori elettrici e garantire i tempi di attività.

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Un aspetto tipicamente trascurato è il modo in cui vengono conservati i motori di ricambio. Col tempo, l’umidità, la sporcizia, la polvere e persino le vibrazioni generali provenienti da altre fonti possono avere un impatto negativo sulle condizioni elettriche e meccaniche dei motori immagazzinati. I motori conservati devono essere puliti periodicamente per garantire il corretto funzionamento al momento dell’installazione. L’albero del motore deve essere ruotato periodicamente per evitare che il grasso all’interno dei cuscinetti si secchi o si separi. Si consiglia di ruotare l’albero una volta al mese, ma come minimo l’albero del motore dovrebbe essere ruotato trimestralmente.

L’elevata umidità in un magazzino può anche avere un impatto negativo sul sistema di isolamento del motore. La condensa può depositarsi direttamente sugli avvolgimenti, iniziando a degradare il materiale isolante e causando un guasto prematuro del motore una volta installato nella macchina. Se l’area di stoccaggio raggiunge il punto di rugiada, è necessario installare riscaldatori o deumidificatori per evitare la condensa.

Le targhette del motore sono una componente importante della conservazione. Le targhette del motore devono riportare i dati generali del motore, la data di ricevimento in magazzino e i requisiti di manutenzione del motore, come le letture mensili o trimestrali di rotazione dell’albero, isolamento e resistenza. Al cartellino possono essere aggiunte altre variabili di manutenzione e misurazione, a seconda dei criteri e della strumentazione di prova utilizzati dall’impianto di stoccaggio.

Prima dell’installazione del motore immagazzinato, ALL-TEST Pro consiglia di eseguire un test Motor Circuit Analysis™ (MCA™) per verificare che non si sia verificato un degrado dell’avvolgimento durante la permanenza del motore nel magazzino. Questo test può anche essere utilizzato come test di base da confrontare e a cui fare riferimento in futuro mentre il motore è in magazzino o dopo l’installazione del motore di ricambio.

Qualsiasi variazione del TVS indica una modifica degli avvolgimenti del motore, della messa a terra, del rotore, del cablaggio, ecc. Il test iniziale deve indicare che tutte e tre le fasi del motore sono simmetriche e non indicano alcuna contaminazione o guasto a terra. Un valore di test TVS™ può essere confrontato con test futuri sullo stesso motore e qualsiasi deviazione tra i valori indica un cambiamento nel sistema del motore dovuto a un guasto del motore in via di sviluppo.

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Angolo di fase. Definizione tecnica dell’angolo di fase di un’onda periodica: Il numero di unità di misura angolari adeguate tra un punto dell’onda e un punto di riferimento. Quindi, in base alla definizione, il picco positivo di una forma d’onda avrebbe un angolo di fase di 90° rispetto al punto di riferimento della linea temporale zero.

Ma in pratica cosa significa?

Figura 1: Forma d’onda temporale

L’energia elettrica alternata è l’energia elettrica standard utilizzata in tutto il mondo ed è definita come un flusso di cariche elettriche che cambiano periodicamente direzione. La Figura 1 mostra la carica elettrica che si muove dalla linea temporale 0 da sinistra a destra. A partire dal tempo zero, con il passare del tempo la carica aumenta fino a un valore “massimo positivo”, poi diminuisce passando per il punto di incrocio 0 fino a raggiungere un valore massimo °negativo, per poi tornare al punto di incrocio 0. La quantità di carica è la
tensione
(E o V) con l’unità di misura dei volt. La tensione cambia continuamente e ripetutamente da un massimo positivo a un massimo negativo.

 

Figura 2: Un ciclo

Una tensione crescente provoca una maggiore
corrente
Quando la tensione passa da positiva a negativa, la corrente (I) scorre in direzione opposta. Le unità di misura della corrente sono gli ampere e presentano un andamento simile. Un cambiamento completo della carica da 0 al massimo positivo, al massimo negativo e di nuovo a 0 è un ciclo.

Questa visualizzazione è chiamata forma d’onda temporale e rappresenta il valore istantaneo della tensione o della corrente in un determinato momento. Quando questo processo si ripete, fluisce corrente alternata.

 

Il tempo necessario per completare un ciclo è chiamato periodo.

Figura 3: 1 ciclo ha 360 gradi

Ogni ciclo ha 360 gradi.

L’opposizione al flusso di corrente in un circuito elettrico è la resistenza (R), misurata in unità di ohm.

Legge di Ohm: fornisce la relazione tra le tre variabili elettriche di base: tensione (E), corrente (I) e resistenza (R) in un circuito elettrico in corrente continua.

E = I/R

1 volt crea 1 ampere di corrente attraverso una resistenza di 1 ohm. Tuttavia, nei circuiti in corrente alternata, poiché la tensione cambia periodicamente, la corrente la seguirà. Nei circuiti in corrente alternata, quindi, la legge di Ohm di base non si applica, poiché le variazioni di tensione e corrente introducono un’ulteriore opposizione alla corrente, nota come reattanza, come risultato di qualsiasi induttanza (L) o capacità (C) nel circuito.

Induttanza: è la proprietà di un circuito elettrico di opporsi a una variazione di corrente; le unità di misura dell’induttanza sono gli Henry. L’induttanza immagazzina energia in un campo magnetico quando la corrente del circuito aumenta e la restituisce al circuito quando la corrente diminuisce, cercando di mantenere una corrente costante nel circuito. Poiché nei circuiti in corrente alternata la corrente cambia periodicamente, qualsiasi induttanza nel circuito si oppone alla corrente e crea una reattanza o (opposizione a questa variazione di corrente) nota come reattanza induttiva (XL). XL dipende dalla quantità di induttanza del circuito e dalla frequenza del segnale applicato. L’unità di misura diXL è l’ohm e fa sì che la corrente sia in ritardo rispetto alla tensione di ¼ di ciclo o900.

XL = 2ΩfL

Capacità: è la proprietà di un circuito elettrico che si oppone a una variazione di tensione; le unità di misura della capacità sono i Farad. La capacità immagazzina energia in un circuito elettrico sotto forma di cariche immagazzinate su piastre elettriche separate da un materiale isolante. Quando la tensione in un circuito aumenta, più elettroni vengono immagazzinati sulle piastre; quando la tensione diminuisce, gli elettroni immagazzinati si scaricano nel circuito nel tentativo di mantenere la tensione a un livello costante. Poiché la tensione in un circuito in corrente alternata cambia periodicamente, qualsiasi capacità nel circuito creerà una reattanza o (opposizione alla tensione che cambia) nota come reattanza capacitiva (XC). Le unità di misura di XC sono gli ohm e fanno sì che la tensione ritardi di 90° rispetto alla corrente.
Le unità di misura di XC sono gli ohm e dipendono dalla quantità di capacità nel circuito e dalla frequenza della tensione applicata.
XC = 1/(2ΩfC)


La frequenza
è una misura del numero di eventi che si verificano in un determinato periodo di tempo.

F= # eventi/tempo

Angolo di fase: Un uso comune degli angoli di fase è quello di misurare il ritardo temporale tra 2 o più eventi periodici che hanno lo stesso periodo. Poiché l’inverso del tempo (T) è la frequenza (F), gli eventi periodici che hanno la stessa frequenza richiedono la stessa quantità di tempo per completare l’evento.

T=1/F

Tuttavia, il fatto che impieghino la stessa quantità di tempo per eseguire l’evento e abbiano la stessa frequenza non significa che inizino e finiscano nello stesso momento.

 

L’angolo di fase indica il ritardo tra questi eventi in gradi. Ad esempio, un angolo di fase di 90° significa che gli eventi sono separati da ¼ di ciclo. Poiché l’induttanza fa sì che la corrente ritardi di 90° rispetto alla tensione, se il periodo dell’onda è di 4 secondi la frequenza sarà di .25 hertz. Pertanto, la corrente sarebbe ritardata di 1 secondo o di 90°.

La teoria elettrica di base afferma:
In un circuito puramente resistivo , la corrente e la tensione sono in fase, il che significa che entrambe le forme d’onda della tensione e della corrente raggiungono i loro picchi massimi positivi e negativi e l’attraversamento dello 0 nello stesso momento.

In un circuito puramente induttivo la tensione precede la corrente di 90°, il che significa che la tensione raggiunge i suoi valori massimi e minimi 90° prima della corrente.

In un circuito puramente capacitivo la corrente precede la tensione di 90°, il che significa che la corrente raggiunge i suoi valori massimi e minimi 90° prima della tensione.

In che modo MCA™ utilizza l’angolo di fase?

se l’angolo di fase è di 0° il circuito in esame è puramente resistivo. Tuttavia, poiché un motore utilizza bobine di statore per creare il campo magnetico, è induttivo. Ma le bobine sono costituite da conduttori che sono resistivi e sono rivestite da una pellicola di smalto che è capacitiva. Pertanto, l’angolo di fase di ciascuna fase dipenderà dalla relazione di queste tre proprietà elettriche.

Nei motori trifase tutte le bobine devono essere identiche e avere lo stesso angolo di fase. Se l’isolamento tra i conduttori inizia a degradarsi, l’induttanza o la capacità cambiano. L’angolo di fase o il ritardo temporale tra la corrente e la tensione sarà una delle prime misure a cambiare con variazioni anche minime di L o C.

L’esperienza ha dimostrato che un’indicazione precoce del degrado dell’isolamento dei sistemi di avvolgimento si ha quando l’angolo di fase di una fase si discosta di oltre 2 gradi dall’angolo di fase medio di tutte e tre le fasi.

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