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Nov 12, 2023

Aumentate la durata prevista dei motori con gli azionamenti a frequenza variabile Clean Power

Dal motore proviene un continuo sibilo e ringhio. Questo preoccupante rumore rimbombante aumenta lentamente ogni giorno a livello microscopico. Questo è il sintomo che i cuscinetti iniziano a cedere

Dal motore proviene un continuo sibilo e ringhio. Questo preoccupante rumore rimbombante aumenta lentamente ogni giorno a livello microscopico. Questo è il sintomo che i cuscinetti iniziano a erodersi. Gli esperti di motori hanno affermato che il 50% dei guasti ai motori sono causati da difetti dei cuscinetti.

Le cause principali dei cedimenti dei cuscinetti (80%) sono di natura meccanica, di cui:

Questi problemi possono essere gestiti con la dovuta cura e un piano di manutenzione efficace. Esistono altre fonti di problemi ai cuscinetti, come gli azionamenti a frequenza variabile (VFD), le correnti indotte nei cuscinetti (che richiedono alcune azioni per evitare l'invecchiamento precoce) e i guasti del motore.

Da quando sono stati introdotti per la prima volta, oltre 40 anni fa, i VFD hanno avuto un impatto drammatico sul settore. Attraverso l'uso dell'elettronica di potenza, consentono un controllo preciso della coppia e della velocità del motore, adattando il movimento erogato all'esatta necessità. Gli utenti beneficiano di un risparmio energetico e di conseguenza subiscono meno stress sulla trasmissione/trasmissione del motore.

Storicamente, i vantaggi della tecnologia VFD hanno avuto un costo. I VFD non all'avanguardia presentano inconvenienti quali armoniche, interferenze elettromagnetiche (EMI), tensione delta su tempo delta (dv/dt), che richiedono l'uso di filtri ingombranti e limitano la lunghezza dei cavi.

I fenomeni meno compresi in molte applicazioni sono le correnti elettriche che viaggiano attraverso i cuscinetti del motore, comunemente chiamate correnti dei cuscinetti. Le correnti nei cuscinetti sono la causa principale della vaiolatura, delle scanalature e della formazione di ghiaccio sui cuscinetti a sfere e sulle relative piste.

I cuscinetti dei motori elettrici sono progettati per 100.000 ore di funzionamento. Si tratta di oltre 11 anni di utilizzo quotidiano continuo. Quando i cuscinetti si guastano (50% dei guasti ai motori), la conseguenza non è solo il costo della riparazione.

La prima conseguenza è la manutenzione non pianificata e il costo della perdita di produzione. Esiste anche il potenziale danno ai carichi meccanici e ai giunti fissati all'albero del motore. Ciò può verificarsi come risultato diretto del cedimento del cuscinetto o durante la manutenzione reattiva eseguita dopo il cedimento.

Per quanto riguarda la manutenzione reattiva, diversi studi hanno dimostrato che il 28% dei lavoratori ha maggiori probabilità di avere un incidente sul lavoro mentre esegue la manutenzione reattiva rispetto alla manutenzione proattiva.

I tempi di inattività della produzione associati a una manutenzione non pianificata e reattiva hanno conseguenze negative tra cui perdita di produzione, scadenze non rispettate, perdita di entrate, aumento dei costi del personale per compensare la perdita di produzione e il costo delle riparazioni stesse.

La tensione di modo comune è definita come la tensione tra il punto neutro del motore e la messa a terra del sistema. La tensione dal neutro a terra (tensione di modo comune) può essere calcolata in termini di tensione fase-terra come somma media delle tre tensioni.

Per un motore trifase alimentato con un segnale di tensione trifase, quando il sistema è ben bilanciato, questi tre segnali di tensione hanno teoricamente la stessa ampiezza con uno sfasamento di 120 gradi. In questo scenario, un motore a corrente alternata (CA) bilanciata deve essere azionato da una sorgente CA trifase bilanciata e la tensione di modo comune sarà zero.

Quando un motore è azionato da un normale VFD, la commutazione rapida dei transistor bipolari a gate isolato (IGBT) genera tre segnali di modulazione di larghezza di impulso (PWM) ad alta frequenza. Essendo sbilanciati, sono la fonte di una differenza di tensione (tensione di modo comune) diversa da zero tra il punto neutro del motore e la messa a terra del sistema.

La struttura del motore CA, combinata con questo segnale PWM ad alta frequenza, rende le capacità parassite del motore (note anche come capacità parassite) non trascurabili.

Il circuito di capacità parassita è la sorgente di una tensione all'albero quando il motore gira e la tensione di modo comune non è nulla. L'alta frequenza del PWM può far sì che questa tensione dell'albero generi scintille e archi attraverso il lubrificante del cuscinetto, con conseguente vaiolatura e scanalatura sulle piste dei cuscinetti.