Teste online de motores com análise de assinaturas eléctricas

Teste On-Line de Motores Eléctricos 101

A Análise da Assinatura Eléctrica (ESA) é um método de teste em linha em que as formas de onda da tensão e da corrente são captadas enquanto o sistema do motor está a funcionar e depois, através de uma Transformada Rápida de Fourier (FFT), é feita uma análise espetral pelo software fornecido. A partir desta FFT, as falhas relacionadas com a alimentação de entrada, o circuito de controlo, o próprio motor e a carga accionada são detectadas e podem depois ser acompanhadas para fins de Manutenção Baseada na Condição/Manutenção Preditiva. O nosso instrumento SCE específico é de mão, portátil e funciona a pilhas.

Todos os sistemas de análise do SCE requerem informações sobre a placa de identificação do motor, nomeadamente a tensão, a velocidade de funcionamento, a corrente a plena carga e a potência (ou kW). Além disso, podem ser introduzidas informações opcionais, como a contagem de barras do rotor e de ranhuras do estator, números de rolamentos e informações sobre componentes de carga accionada, como a contagem de pás para uma ventoinha ou a contagem de dentes para uma aplicação de caixa de velocidades, para uma análise mais detalhada e precisa.

O teste em linha energizado fornecerá informações valiosas para motores AC de indução e DC, geradores, motores de rotor bobinado, motores síncronos, motores de máquinas-ferramenta, etc. Uma vez que o SCE é novo para muitas pessoas, o gráfico abaixo ilustra as capacidades de avaliação do SCE dos principais componentes de um sistema motor.

Efectua também a análise da qualidade da energia

• Registo de dados de qualidade de energia
• 3 canais de tensão e 4 canais de registo de corrente
• Captura de forma de onda de eventos ≥ ½ ciclo
• Deteção de eventos transitórios ≥ 8 microssegundos
• Registo de dados de energia – Análise harmónica até 63º (V & I)
• Gráficos de fasores – Modelos de relatórios pré-definidos e fáceis de utilizar
• Relatar poupanças de energia utilizando uma função antes e depois da análise

Testes em linha com análise de assinaturas eléctricas

ALL-TEST PRO OL II (ATPOL IITM)

• AEE
• Qualidade da energia
• Afundamentos e ondulações
• Captura de forma de onda
• Registo de dados de energia

Candidaturas bem sucedidas ao SCE

• Motores AC/DC
• Aplicações de acionamento do motor
• Geradores/Alternadores
• Motores de Tracção
• Motores de Máquinas-Ferramenta
• Caixas de velocidades
• Bombas e Ventiladores
• Para a fiabilidade
• Para o comissionamento
• Para Resolução de Problemas

A caixa de conexão ALL-SAFE PROTM permite que o técnico reúna dados de teste on-line sem abrir um painel energizado.

Deteção automatizada de falhas

O exemplo resumido abaixo é para um motor de indução AC com rotor em gaiola de esquilo

Os dados são recolhidos através de sondas portáteis de tensão e corrente ou de caixas de ligação permanentemente instaladas (ALL-SAFE PRO TM).

Os dados recolhidos são depois analisados pelo software fornecido.

Os alarmes são predefinidos e são fornecidos modelos de relatórios automáticos para motores de indução CA, síncronos e CC, bem como para transformadores.

A ondulação excessiva nesta forma de onda de tensão indica condensadores em falha neste acionamento de motor modulado por largura de impulso. Para mais informações sobre como testar accionamentos de motores PWM utilizando o ESA, envie um e-mail para [email protected]

Análise da potência de entrada

• Fator de potência
• Desequilíbrio de corrente e tensão
• Tensão RMS para a placa de identificação
• Fator de pico e de crista da tensão e da corrente
• Impedância de fase
• Potência (aparente, real e reactiva)
• Distorção harmónica total (tensão e corrente)

Análise da potência do motor

• Carga até à placa de identificação
• THDF (fator de desclassificação dos harmónicos do transformador)
• VDF (Fator de desclassificação da tensão)
• O produto de THDF e VDF pode ser utilizado para reduzir a potência
• Poder da procura
• Total de harmónicos de sequência negativa, positiva e zero
• Eficiência para motores AC de indução e DC
  • * Pode ser utilizado com o programa de software Motor Master+ do Departamento de Energia dos EUA para tomar decisões de reparação ou substituição. O MM+ também calcula o retorno do investimento em caso de atualização para um motor energeticamente eficiente.

Análise do motor

• Frequência de linha
• Velocidade de corrida
• Frequência de passagem do pólo
• Saúde do rotor
• Folga de ar (excentricidade estática e dinâmica)
• Desvio/desequilíbrio
• Estator elétrico
• Mecânica do estator
• Estado da ligação de fase

O software de análise fornece uma função de comparação em que um espetro pode ser sobreposto a outro para efeitos de comparação. A figura abaixo mostra o espetro FFT de um motor em vazio e depois a 75% de carga. Os pequenos picos a azul de cada lado do grande pico azul situam-se no que se designa por Frequência de Passagem do Pólo. Estes picos são causados por várias barras de rotor partidas.

Análise da carga

O sistema mecânico pode ser analisado depois de as informações serem introduzidas no software

• Ligação direta
• Caixa de velocidades
• Com cinto
• Lâmina do ventilador
• Impulsor

Mais informações sobre On-Line Analysis

Uma das operações primárias do software ATPOL II consiste em efetuar um processo de desmodulação do sinal portador da linha de alimentação, de modo a fornecer um meio altamente sensível e seletivo de extrair sinais de corrente da carga do motor. Esta desmodulação do sinal de corrente bruta remove o grande componente de frequência de linha para permitir uma relação sinal-ruído muito melhorada para os componentes que causam a modulação, como a velocidade de funcionamento, a passagem da correia, a engrenagem da engrenagem, etc.

São reveladas numerosas indicações de desempenho nos domínios do tempo e da frequência que fornecem as informações necessárias para determinar a “saúde” do motor e o impacto da carga fornecida. Isto permite “ver” a verdadeira velocidade de funcionamento, a frequência de escorregamento do motor, a frequência da malha da engrenagem, os componentes da unidade de tração e as velocidades de rotação das engrenagens.

Para separar as várias frequências, é utilizada uma Transformada Rápida de Fourier (FFT) e o espetro de frequências resultante é apresentado no ecrã. Os picos deste espetro correspondem às velocidades de rotação dos diferentes componentes da máquina. Por exemplo, no caso de uma ventoinha accionada por um motor elétrico através de uma correia, os picos correspondem à velocidade do motor, à frequência de passagem dos pólos, à velocidade da ventoinha e à velocidade da correia. Se for utilizada uma caixa de velocidades em vez de uma transmissão por correia, aparecerão picos espectrais na velocidade de rotação das engrenagens e nas frequências de engrenamento das engrenagens.

As alturas destes picos espectrais dependem de duas coisas: o nível global de corrente para o motor e a amplitude das perturbações mecânicas provenientes da máquina e sentidas pelo motor. As perturbações mecânicas começam como variações de binário e acabam no motor como pequenas variações de velocidade que, por sua vez, causam as pequenas flutuações de corrente que estão a ser medidas. Para uma condição de velocidade global constante, uma alteração na altura do pico de velocidade da ventoinha, por exemplo, indicaria uma deterioração na condição mecânica da ventoinha. Ao observar estas alterações, podem ser facilmente identificadas falhas como desequilíbrio, desalinhamento, polia de acionamento gasta ou um rolamento defeituoso. Por conseguinte, após a recolha periódica de dados, o indicador de frequência é utilizado para monitorizar máquinas accionadas por motores eléctricos, a fim de fornecer um aviso prévio de potencial degradação.

A principal diferença entre a Análise da Assinatura da Corrente do Motor (MCSA) e a Análise da Assinatura Eléctrica (ESA) é que com a MCSA a FFT é feita apenas na forma de onda da corrente e não na tensão. Isto torna mais difícil distinguir fácil e rapidamente os problemas relacionados com a energia de entrada dos problemas do motor e da carga accionada. Com o SCE, é possível ver a FFT da corrente e da tensão no mesmo ecrã. Assim, é apenas uma questão de comparar os espectros FFT da tensão e da corrente para determinar a origem da falha.

Geralmente, se o pico for dominante nos espectros de tensão, então a fonte deste pico está a chegar ao motor. Se o pico for dominante nos espectros de corrente, então a fonte está relacionada com o motor ou com a carga.

Padrões de falhas do SCE

Tipo de avaria:

Mecânica do estator: CF = RS x ranhuras do estator com bandas laterais LF

Excentricidade estática CF = RS x Barras do rotor com bandas laterais LF e 2LF

Desequilíbrio/desalinhamento mecânico É utilizado um algoritmo próprio

Excentricidade dinâmica CF = RS x Barras do rotor Bandas laterais LF e 2LF com bandas laterais RS

Elétrico do estator (curtos) CF = RS x ranhuras do estator Bandas laterais LF com bandas laterais RS

CF= Frequência central RS = Velocidade de marcha LF = Frequência de linha