Análise de falhas no rotor de motores síncronos

Um grande motor síncrono de 8.000 HP, 13,2 kV, 200 RPM, que opera um compressor alternativo numa fábrica de produtos químicos, disparou com um aviso de “curto-circuito” durante o arranque, utilizando um Multilin® da General Electric, em 65 mili-segundos.

O motor foi testado utilizando várias tecnologias diferentes, incluindo testes de comparação de sobretensões, que não detectaram qualquer falha.

Foi então utilizado um ALL-TEST IV PRO™ para investigar o enrolamento e isolar a avaria.

Detalhes:

Localização: Fábrica Petroquímica do Centro-Oeste

Equipamento: Motor síncrono de 8.000 HP, 13,2 kV, 200 RPM em compressor alternativo

Sistemas afectados: 25% do ar comprimido da fábrica

Custo da falha: ~$125.000 por hora

Poupança: >$2,000,000

Leituras iniciais

O teste inicial deu os seguintes resultados:

Estas leituras indicavam claramente uma avaria (I/F e ângulo de fase). Para investigar melhor e isolar a falha, foram efectuadas leituras adicionais com o rotor movido alguns graus.

Defeitos encontrados no rotor do motor

Como observado, é muito provável que existam várias falhas no rotor do motor, uma vez que as leituras de falha seguem o reposicionamento do rotor. Além disso, as leituras de impedância e indutância não se seguem umas às outras, indicando que o enrolamento estava em mau estado (confirmado com base em testes de descarga parcial anteriores).

A conclusão inicial foi, com base na rapidez com que a proteção do motor disparou, que houve uma falha catastrófica do enrolamento do estator ou que houve um problema com um dos circuitos secundários. Com base em dois resultados do teste ALL-TEST IV PRO™, foram detectadas falhas definitivas na bobina do rotor.

Após a desmontagem para posterior resolução de problemas, verificou-se que quatro das 36 bobinas do rotor estavam completamente em curto-circuito e outras duas menos gravemente em curto-circuito. Para pôr o equipamento a funcionar, foram utilizadas quatro bobinas sobresselentes para pôr o motor a funcionar, enquanto se planeava rebobinar o motor durante a próxima paragem planeada.

Os testes dos controlos secundários (do rotor) revelaram danos causados pelo curto-circuito do rotor, que fez com que o motor se desligasse rapidamente. Este circuito foi igualmente reparado.

Prevenção de custos

O ALL-TEST IV PRO™ foi utilizado para identificar uma avaria que deixou o equipamento crítico fora de serviço durante mais de um dia, enquanto outro equipamento era utilizado para a resolução de problemas.

A falha só foi identificada quando o ALL-TEST IV PRO™ foi utilizado durante um período de 45 minutos. O tempo perdido foi responsável por vários milhões de dólares de perda de produção.

Numa falha subsequente, o ALL-TEST IV PRO™ foi utilizado para verificar se o motor se encontrava em condições aceitáveis antes do arranque e apenas necessitou de alguns minutos com resultados definitivos, permitindo que o motor voltasse a ser ligado rapidamente.

Conclusão

O ALL-TEST IV PRO™ permitiu uma visão completa do estado elétrico do motor, identificando se existiam falhas no rotor do motor com uma perda mínima de tempo na resolução de problemas.

Como o equipamento estava desligado, o único equipamento capaz de efetuar este tipo de teste era um analisador de circuitos de motores.

Os testes periódicos com o ALL-TEST IV PRO™ teriam identificado a falha que ocorre ao longo do tempo antes de qualquer outro tipo de método de teste.