Mal funcionamiento del motor eléctrico y su eliminación. Los principales tipos de averías en motores eléctricos y las causas de su aparición. Cuatro estrategias para el éxito
Cada año, los motores de gasolina son reemplazados cada vez más por motores eléctricos instalados en un nuevo tipo de automóvil llamado vehículos eléctricos. Sin embargo, al igual que los motores de combustión interna, los sistemas de propulsión eléctricos pueden averiarse y provocar problemas en el rendimiento del vehículo. La mayoría de los fallos de funcionamiento de los motores eléctricos se producen debido al desgaste severo de las piezas del mecanismo y al envejecimiento de los materiales, lo que se ve reforzado por el funcionamiento inadecuado de dicho vehículo. Los motivos de la aparición de problemas característicos pueden ser muchos, y a continuación te contamos algunos (los más comunes).
Causas del mal funcionamiento del motor eléctrico.
Todas las posibles averías del motor de un vehículo eléctrico se pueden dividir en mecánicas y eléctricas. Las causas de los problemas mecánicos incluyen deformaciones de la carcasa del motor eléctrico y de sus piezas individuales, aflojamiento de las fijaciones y daños en la superficie de los elementos constitutivos o en su forma. Además, el sobrecalentamiento de los cojinetes, las fugas de aceite y el ruido de funcionamiento anormal son problemas comunes. Las averías más típicas de la parte eléctrica incluyen cortocircuitos dentro de los devanados del motor eléctrico, así como entre ellos, cortocircuitos de los devanados a la carcasa y roturas en los devanados o en el circuito externo, es decir, en el suministro. cables y equipo de arranque.
Como resultado de la aparición de ciertos problemas, Pueden producirse las siguientes averías en el funcionamiento del vehículo: imposibilidad de arrancar el motor, calentamiento peligroso de los devanados, velocidad anormal del motor, ruidos no naturales (zumbidos o golpes), corriente desigual en las fases individuales.
Problemas típicos del motor
Consideremos con más detalle las averías de los motores eléctricos, identificando sus posibles causas.
Motor AC
Problema: cuando se conecta a la fuente de alimentación, el motor eléctrico no desarrolla la velocidad nominal y emite sonidos poco naturales, y cuando se gira el eje con la mano, se observa un funcionamiento desigual. Lo más probable es que la razón de este comportamiento sea una rotura en dos fases cuando se conectan los devanados del estator con un triángulo, o una rotura cuando se conecta una estrella.
Si el rotor del motor no gira, emite un fuerte zumbido y se calienta por encima del nivel permitido, podemos decir con confianza que la culpa es de la fase del estator. Cuando el motor zumba (especialmente al intentar arrancar) y el rotor gira al menos lentamente, la causa del problema suele ser una interrupción en la fase del rotor.
Sucede que con una carga nominal en el eje, el motor eléctrico funciona de manera estable, pero su velocidad de rotación es ligeramente menor que la nominal y la corriente en una de las fases del estator aumenta. Como regla general, esto es consecuencia de una falla de fase al conectar los devanados en triángulo.
Si al ralentí del motor eléctrico se produce un sobrecalentamiento local del acero activo del estator, esto significa que debido a daños en el aislamiento entre láminas o al quemado de los dientes debido a daños en el devanado, las láminas del núcleo del estator están cerrados entre sí.
Cuando el devanado del estator se sobrecalienta en ciertos lugares, cuando el motor no puede desarrollar el par nominal y zumba fuertemente, la causa de este fenómeno debe buscarse en un cortocircuito de vuelta de una fase del devanado del estator o un cortocircuito de interfase en los devanados.
Si todo el motor eléctrico se sobrecalienta de manera uniforme, entonces el ventilador del sistema de ventilación está defectuoso y el sobrecalentamiento de los cojinetes con lubricación anular se debe a la atracción unilateral de los rotores (debido al desgaste excesivo de la camisa) o al mal ajuste. del eje al revestimiento. Cuando un rodamiento se sobrecalienta y produce un ruido anormal, es probable que la causa sea la contaminación del lubricante, el desgaste excesivo de los elementos rodantes y las pistas, o la alineación imprecisa de los ejes de la unidad.
Los golpes en los cojinetes de fricción y en los rodamientos se explican por un desgaste grave de las camisas o la destrucción de las orugas y los elementos rodantes, y el aumento de las vibraciones es consecuencia del desequilibrio del rotor debido a la interacción con poleas y acoplamientos, o como resultado de alineación inexacta de los ejes de la unidad y desalineación de las mitades del acoplamiento de conexión.
Un motor eléctrico de CC también puede tener sus propios fallos característicos:
Bajo una carga importante, es posible que la armadura de la máquina no gire y, si intenta girarla mediante una fuerza externa, el motor funcionará "escalonado". Motivos: mal contacto o rotura total del circuito de excitación, entre vueltas o cortocircuitos dentro del devanado de excitación independiente. En condiciones de valores nominales de voltaje de red y corriente de excitación, la velocidad de rotación del inducido puede ser menor o mayor que la norma establecida. En este caso, los culpables de esta situación son las escobillas, desplazadas de la posición neutra en el sentido de rotación del eje o contra él.
También puede ser que los cepillos de un signo chispeen un poco más fuerte que los cepillos de otro signo. Quizás las distancias entre las filas de escobillas a lo largo de la circunferencia del conmutador no sean las mismas, o haya un cortocircuito entre vueltas en los devanados de una de las "ventajas" principales o adicionales. Si las chispas de las escobillas también van acompañadas del ennegrecimiento de las placas del conmutador, que se encuentran a cierta distancia entre sí, lo más probable es que el culpable de esta situación sea un mal contacto o un cortocircuito en el devanado del inducido. Además, no se olvide de la posibilidad de que se rompa la bobina del inducido conectada a las placas ennegrecidas.
En los casos en que solo una de cada dos o tres placas del colector se oscurece, la causa del mal funcionamiento puede ser una compresión debilitada del colector o micanita que sobresale de las pistas aislantes. Las escobillas pueden producir chispas incluso con el calentamiento normal del motor y un aparato de escobillas en pleno funcionamiento, lo que se explica por un desgaste inaceptable del conmutador.
Las razones del aumento de chispas en las escobillas, el sobrecalentamiento del conmutador y el oscurecimiento de su mayor parte suelen ser las pistas de aislamiento (dicen que el conmutador “late”). Cuando el inducido del motor gira en diferentes direcciones, las escobillas también chispean con diferentes intensidades. La razón es solo una: el desplazamiento de los cepillos desde el centro.
Si se observa un aumento de chispas de las escobillas en el conmutador, entonces vale la pena verificar el ajuste de su ajuste, así como realizar diagnósticos para detectar defectos en la superficie de trabajo de las escobillas. Además, el motivo puede ser una presión desigual de las escobillas o su bloqueo en el portaescobillas. Naturalmente, si se detecta alguno de los problemas enumerados, es necesario eliminarlo adecuadamente, pero muy a menudo sólo los especialistas altamente calificados pueden hacerlo.
Solución de problemas del motor eléctrico.
La revisión cualitativa de motores eléctricos solo se puede realizar en empresas especializadas. Durante los trabajos de reparación rutinarios, se desmonta la unidad de potencia y posteriormente se reemplazan parcialmente las piezas desgastadas. Veamos el orden de realización de todas las acciones usando el ejemplo de un motor eléctrico asíncrono.
En la etapa inicial, utilizando un extractor de tornillos, retire la polea o la mitad del acoplamiento de la polea del motor eléctrico. Después de esto, debe desatornillar los tornillos que sujetan la carcasa del ventilador y retirarla. A continuación, utilizando el mismo extractor de tornillos, debe desenroscar el tornillo de bloqueo y quitar el ventilador. Si es necesario, se puede utilizar la misma herramienta para quitar los cojinetes del eje del motor y luego, desatornillando los pernos de fijación, quitar sus tapas.
Después de esto, debe desenroscar los pernos que sujetan los escudos de los cojinetes y quitar estos escudos con ligeros golpes de martillo a través de un espaciador de madera. Para evitar dañar el acero y los devanados, en el entrehierro se coloca un espaciador de cartón sobre el que se baja el rotor. El montaje del motor eléctrico se realiza en orden inverso.
Una vez finalizados los trabajos de reparación (los detalles dependen de la naturaleza de la avería), se debe probar el motor eléctrico. Para hacer esto, simplemente gire el rotor sujetando la polea, y si el montaje se realiza correctamente, la unidad debería girar fácilmente. Si todo es normal, el motor se instala en su lugar, se conecta a la red y se verifica su funcionamiento en modo inactivo, después de lo cual el motor se conecta al eje de la máquina y se prueba nuevamente. Veamos opciones para solucionar problemas de un motor eléctrico usando el ejemplo de algunas averías típicas.
Entonces, imaginemos que el motor no arranca por falta de tensión en la red, la máquina se apaga o los fusibles están fundidos. La presencia de voltaje se puede verificar usando un dispositivo especial: un voltímetro de CA con una escala de 500 V o usando un indicador de bajo voltaje. El problema se puede resolver reemplazando los fusibles quemados. ¡Nota!Si se funde al menos un fusible, el motor emitirá un zumbido característico.
Una ruptura de fase en el devanado del estator se puede detectar utilizando un megger, pero antes de hacerlo, se deben liberar todos los extremos de los devanados del motor. Si se detecta una rotura dentro de la fase de bobinado, el motor deberá enviarse a reparación profesional. Se considera que la norma aceptable para reducir la tensión en los terminales del motor al arrancarlo es el 30% del valor nominal, lo que se debe a pérdidas en la red, potencia insuficiente del transformador o sobrecarga del mismo.
Si nota una disminución en el voltaje en los terminales del motor eléctrico, debe reemplazar el transformador de suministro o aumentar la sección transversal de los cables de la línea de suministro. La falta de contacto de alimentación en uno de los devanados del estator (pérdida de fase) provoca un aumento de la corriente en los devanados del elemento y una disminución del número de revoluciones. Si deja el motor funcionando con dos devanados, simplemente se quemará.
Además de los problemas eléctricos enumerados, los motores eléctricos también pueden sufrir problemas mecánicos. Por tanto, el calentamiento excesivo de los cojinetes suele ser causado por un montaje inadecuado de estas piezas, una mala alineación del motor, contaminación de los cojinetes o desgaste excesivo de las bolas y rodillos.
En cualquier caso, antes de proceder a la acción directa, conviene realizar un diagnóstico completo del motor eléctrico y de las piezas que interactúan con él. El procedimiento de inspección comienza con la comprobación de la batería., y si está en buenas condiciones, entonces el siguiente paso es verificar la alimentación del circuito eléctrico del controlador (la computadora que controla la velocidad de rotación del motor eléctrico). Es muy posible que encuentre un cable roto en el camino desde la batería hasta la placa. La avería de una placa electrónica no ocurre con frecuencia, pero si existe la más mínima duda sobre su capacidad de servicio, es mejor evaluar visualmente de inmediato el estado de la pieza. Si se ha producido un fuerte calentamiento de los elementos del tablero, inmediatamente notarás zonas ennegrecidas e hinchadas con posibles fugas.
En el caso de que el propietario del vehículo tenga al menos conocimientos mínimos en el campo de la electrónica, podrá comprobar de forma independiente los fusibles, las piezas semiconductoras (como diodos y transistores), todos los contactos, las capacitancias y la calidad de la soldadura.
Cuando la salida de la ECU tiene voltaje de funcionamiento en el estado encendido, entonces, como regla general, la causa del mal funcionamiento debe buscarse en el propio motor eléctrico. La complejidad de reparar la unidad depende del mal funcionamiento específico y del tipo de mecanismo. Entonces, al examinar motores eléctricos de CA con potencia rotativa, en primer lugar, es necesario verificar las escobillas de contacto, ya que suelen ser la causa de averías en motores de este tipo. Después de esto, debes revisar los devanados en busca de roturas o cortocircuitos. En caso de rotura, el probador no mostrará ningún valor de resistencia y, en caso de cortocircuito, el indicador de resistencia corresponderá a cero o un ohmio.
Al descubrir un mal funcionamiento, por supuesto, es necesario eliminarlo. Esto se puede hacer reparando y reemplazando piezas defectuosas (por ejemplo, un cepillo) o reemplazando todo el motor por un análogo que funcione.
Los motores eléctricos asíncronos son más comunes que otros en la producción y se encuentran a menudo en la vida cotidiana. Con su ayuda se ponen en marcha diversas máquinas: tornos, fresadoras, afiladoras, mecanismos de elevación como ascensor o grúa, así como diversos tipos de ventiladores y campanas. Esta popularidad se debe al bajo costo, la simplicidad y la confiabilidad de este tipo de unidad. Pero sucede que incluso los equipos más simples se estropean. En este artículo veremos las averías típicas de los motores eléctricos asíncronos de jaula de ardilla.
Tipos de averías de motores asíncronos.
Las averías se pueden dividir en tres grupos:
El motor se calienta;
El eje no gira o no gira normalmente;
Hace ruido y vibra.
En este caso, todo el cuerpo del motor o algún lugar específico del mismo puede calentarse. Y es posible que el eje del motor eléctrico no se mueva en absoluto, que no desarrolle la velocidad normal, que sus cojinetes se sobrecalienten, emitan sonidos anormales para su funcionamiento o vibren.
Pero primero, refresque su memoria sobre su diseño, y la siguiente ilustración le ayudará con esto.
Las causas de las averías también se pueden dividir en dos grupos:
Eléctrico;
Mecánico.
La mayoría de las fallas se detectan comparando las corrientes de fase y la corriente nominal y otros instrumentos de medición. Veamos las fallas típicas.
El motor eléctrico no arranca.
Cuando se aplica voltaje, el motor no comienza a girar, no emite ningún sonido y el eje no "intenta" moverse. En primer lugar, compruebe si llega alimentación al motor. Esto se puede hacer abriendo el tablero del motor y midiendo dónde está conectado el cable de alimentación, o midiendo el voltaje en el interruptor de encendido, contactor, arrancador o disyuntor.
Sin embargo, si hay voltaje en los terminales del motor, entonces toda la línea es normal.
Al medir la tensión al inicio de la línea, automáticamente sólo sabrás que hay tensión suministrada, pero es posible que no llegue al usuario final por roturas de cables, malas conexiones en toda su longitud o por fallos y baja tensión. circuitos actuales.
Si está convencido de que llega tensión al motor, su diagnóstico posterior consiste en comprobar si los devanados están rotos. Es necesario verificar la integridad del devanado, por lo que al mismo tiempo verificará si hay averías en la carcasa. Puede hacer sonar los devanados y, pero dicha verificación no se considera precisa.
Para comprobar los devanados sin hacer sonar ni abrir el tablero del motor, se pueden utilizar pinzas amperimétricas. Para ello, mida la corriente en cada fase.
Si los devanados del motor están conectados por una estrella y dos devanados están rotos, no habrá corriente en ninguna de las fases. Si hay una rotura en uno de los devanados, encontrará que hay corriente en dos fases y aumenta. Cuando se conecta según un circuito delta, incluso si dos devanados se queman, la corriente fluirá en dos de los cables trifásicos.
Si hay una rotura en uno de los devanados, es posible que el motor no arranque bajo carga o que arranque, pero gire lentamente y vibre. A continuación se muestra un dispositivo para medir las vibraciones del motor.
Si los devanados están en buenas condiciones, y la corriente durante la medición aumenta y la máquina se avería o se funde el fusible, es probable que el eje o el actuador accionado por ella esté atascado. Si esto es posible, después de desconectar la alimentación, intente girar el eje con la mano y deberá desconectarlo del mecanismo accionado.
Cuando determine que es el eje del motor el que no gira, revise los cojinetes. Los motores eléctricos están equipados con cojinetes lisos o de rodamiento. Se verifica la presencia de lubricación en los casquillos desgastados (cojinetes deslizantes), si los casquillos no tienen defectos externos, es posible simplemente lubricarlos, habiéndolos limpiado previamente de polvo, astillas y otros contaminantes. Pero esto rara vez sucede, y este método de reparación es más relevante para motores de electrodomésticos de baja potencia. En los motores potentes, los rodamientos suelen cambiarse simplemente.
Los problemas de baja velocidad, calentamiento, inmovilidad del eje y mayor desgaste de los rodamientos pueden estar asociados con una carga desigual en el eje, su desalineación, deformación y flexión. Si los dos primeros casos pueden corregirse mediante la instalación correcta del eje o actuador, así como reduciendo la carga, entonces la deformación y hundimiento de la parte media del eje requiere su reemplazo o reparaciones complejas. Esto ocurre especialmente en motores eléctricos potentes con ejes largos.
Cuando uno de los cojinetes se desgasta, el eje a menudo "muerde". En este caso, como resultado de la expansión del metal debido al calentamiento durante la fricción, el eje puede comenzar a girar al principio, pero no alcanzar la velocidad máxima y, en un caso particularmente avanzado, se detendrá por completo.
Los rodamientos también requieren un reabastecimiento regular de lubricante y se desgastan durante el funcionamiento, especialmente rápidamente si hay poco lubricante o está contaminado.
El motor se está calentando
La primera razón por la que el motor se calienta son los problemas con el sistema de refrigeración. En este caso, la carcasa del motor se calienta por completo. La mayoría de los motores están enfriados por aire. Para ello, las carcasas se fabrican con aletas y en un lado del eje se instala un ventilador de refrigeración, cuyo flujo de aire se dirige mediante una carcasa a lo largo de las nervaduras.
Si el ventilador se daña o, por ejemplo, sale disparado del eje, surge un problema de sobrecalentamiento. Los motores potentes utilizan un sistema de refrigeración líquida. Además, hay motores sin ventilador, refrigerados por convección natural.
Si el ventilador está normal, debe continuar con el diagnóstico.
Cuando el motor se caliente, comprobar el calentamiento de los cojinetes. Para hacer esto, sienta con la mano la superficie de la carcasa desde el lado de la cubierta posterior (donde no hay ejes giratorios que sobresalgan; la seguridad es primordial).
Si las tapas de los cojinetes están más calientes que otras partes de la superficie de la carcasa, es necesario verificar la presencia y el estado del lubricante en ellas y, cuando utilice camisas, reemplazarlas.
Si reemplazar la grasa en los rodamientos de bolas no corrige la situación, también se deben reemplazar.
Durante los cortocircuitos entre vueltas se observa calentamiento local de la carcasa, una situación en la que una parte de ella está claramente más caliente que todas las demás. En tales casos, el diagnóstico se realiza mediante pinzas amperimétricas: se comparan las corrientes en las fases. Si en una de las fases la corriente excede claramente las corrientes en las otras fases, entonces se confirma el mal funcionamiento de los devanados del motor. En este caso la reparación consiste en el rebobinado parcial o total del estator.
También puede producirse un mayor calentamiento de un motor eléctrico asíncrono cuando las placas del estator sufren un cortocircuito.
El motor vibra, hace ruido y hace ruidos anormales.
El ruido del motor también puede deberse al desgaste de los cojinetes. Probablemente hayas notado que, al igual que los electrodomésticos de la cocina, esta es la razón. Las vibraciones del eje ocurren durante su desplazamiento axial y deformación, que discutimos anteriormente.
También son posibles vibraciones, ruidos o sobrecalentamiento del acero activo si el rotor toca el estator durante la rotación. Esto ocurre cuando el rotor se dobla o cuando las placas del estator se dañan. En este último caso se desmonta y se reprimen las placas. El punto de contacto de las placas se puede encontrar en las irregularidades o será pulido por el rotor.
Conclusión
Analizamos una serie de averías de los motores eléctricos, cómo eliminarlas y las causas de su aparición. El funcionamiento de un motor sobrecalentado conlleva un fallo prematuro del aislamiento del devanado. Después de un largo período de inactividad, no se puede arrancar el motor sin medir la resistencia entre los devanados y la carcasa con un megaóhmetro.
Se considera normal una resistencia de aislamiento de aproximadamente 1 MOhm por 1 kV de tensión de alimentación. Es decir, un motor con una resistencia de aislamiento del devanado de al menos 0,5 MOhm puede considerarse adecuado para funcionar en una red con una tensión de 380 V. De lo contrario corres el riesgo de dañarlo. Si la resistencia del aislamiento es menor, seque el motor retirando con frecuencia la carcasa o la cubierta trasera. Durante el funcionamiento, la resistencia del devanado aumenta gradualmente debido a la evaporación de la humedad durante el calentamiento.
Sujeto al modo de funcionamiento, las reglas de operación y mantenimiento, así como al suministro de energía normal, un motor asíncrono dura mucho tiempo y a menudo reutiliza su recurso varias veces. En este caso, la reparación principal consiste en la lubricación y sustitución de rodamientos.
El motor eléctrico asíncrono no enciende (los fusibles se queman o se activa la protección). La causa de esto en los motores de anillos colectores pueden ser posiciones en cortocircuito del reóstato de arranque o de los anillos colectores. En el primer caso, es necesario llevar el reóstato de arranque a su posición normal (de arranque), en el segundo, levantar el dispositivo que cortocircuita los anillos colectores.
También es imposible encender el motor eléctrico debido a un cortocircuito en el circuito del estator. Una fase en cortocircuito se puede detectar al tacto mediante el aumento del calentamiento del devanado (la sensación debe realizarse desconectando primero el motor eléctrico de la red); por el aspecto del aislamiento carbonizado, así como por la medida. Si las fases del estator están conectadas en estrella, entonces se miden los valores de las corrientes consumidas de la red por fases individuales. Una fase con espiras en cortocircuito consumirá más corriente que las fases no dañadas. Al conectar fases individuales en un triángulo, las corrientes en dos cables conectados a la fase defectuosa serán mayores que en el tercero, que está conectado solo a las fases no dañadas. Al realizar mediciones, utilice un voltaje reducido.
Cuando se enciende, el motor eléctrico asíncrono no se mueve. La razón de esto puede ser una interrupción en una o dos fases del circuito de alimentación. Para determinar la ubicación de la rotura, primero inspeccione todos los elementos del circuito que alimenta el motor eléctrico (verifique la integridad de los fusibles). Si durante una inspección externa no es posible detectar una ruptura de fase, entonces las mediciones necesarias se realizan con un megger. ¿Por qué se desconecta primero el estator de la red de suministro? Si los devanados del estator están conectados en estrella, entonces un extremo del megger se conecta al punto cero de la estrella, después de lo cual los otros extremos del devanado se tocan a su vez con el segundo extremo del megger. Conectar un megger al final de una fase en servicio dará una lectura de cero, conectar a una fase que tiene un circuito abierto mostrará una alta resistencia del circuito, es decir, la presencia de un circuito abierto en él. Si el punto cero en estrella es inaccesible, entonces los dos extremos del megger tocan todos los terminales del estator en pares. Tocar con el megger los extremos de las fases buenas mostrará un valor cero, tocar los extremos de dos fases, una de las cuales está defectuosa, mostrará una alta resistencia, es decir, un circuito abierto en una de estas fases.
Si los devanados del estator están conectados en forma de triángulo, es necesario desconectar el devanado en un punto y luego verificar la integridad de cada fase por separado.
Una fase que tiene una pausa a veces se detecta al tacto (permanece fría). Si se produce una rotura en una de las fases del estator mientras el motor eléctrico está en funcionamiento, seguirá funcionando, pero empezará a zumbar más fuerte que en condiciones normales. Busque la fase dañada como se indica arriba.
Cuando funciona un motor asíncrono, los devanados del estator se calientan mucho. Este fenómeno, acompañado de un fuerte zumbido del motor eléctrico, se observa cuando hay un cortocircuito en cualquier devanado del estator, así como cuando el devanado del estator tiene un doble cortocircuito con la carcasa.
El motor eléctrico asíncrono en funcionamiento empezó a zumbar. Al mismo tiempo, se reduce su velocidad y potencia. El motivo del mal funcionamiento del motor eléctrico es la falla de una fase.
Cuando el motor de CC está encendido, no se mueve. La razón de esto puede ser fusibles fundidos, una interrupción en el circuito de alimentación o una interrupción en la resistencia en el reóstato de arranque. Primero, inspeccione cuidadosamente y luego verifique la integridad de los elementos especificados utilizando un megger o una lámpara de prueba con un voltaje que no exceda los 36 V. Si no es posible determinar la ubicación de la rotura utilizando el método indicado, proceda a verificar la integridad del devanado del inducido. La rotura del devanado del inducido se observa con mayor frecuencia en las uniones del conmutador con las secciones del devanado. Midiendo la caída de tensión entre las placas colectoras se encuentra la ubicación del daño.
Otra razón de este fenómeno puede ser una sobrecarga del motor eléctrico. Esto se puede comprobar arrancando el motor eléctrico al ralentí, habiéndolo desconectado previamente del mecanismo de accionamiento.
Cuando se enciende el motor DC, los fusibles se funden o se activa la protección máxima. La posición en cortocircuito del reóstato de arranque puede ser una de las razones de este fenómeno. En este caso, el reóstato se mueve a la posición inicial normal. Este fenómeno también se puede observar cuando la manija del reóstato se saca demasiado rápido, por lo que cuando se enciende nuevamente el motor eléctrico, el reóstato se saca más lentamente.
Cuando el motor eléctrico está en marcha, se observa un mayor calentamiento del rodamiento. La razón del aumento del calentamiento del rodamiento puede ser una holgura insuficiente entre el muñón del eje y el casquillo del rodamiento, una cantidad insuficiente o excesiva de aceite en el rodamiento (verifique el nivel de aceite), contaminación del aceite o el uso de grados de aceite inadecuados. En estos últimos casos, el cambio de aceite se realiza lavando primero el rodamiento con gasolina.
Al arrancar o durante el funcionamiento del motor eléctrico, aparecen chispas y humo del espacio entre el rotor y el estator. Una posible razón de este fenómeno puede ser que el rotor toque el estator. Esto ocurre cuando hay un desgaste significativo de los rodamientos.
Cuando se opera un motor de CC, se observan chispas debajo de las escobillas. Las razones de este fenómeno pueden ser una selección incorrecta de las escobillas, una presión débil sobre el conmutador, una superficie del conmutador insuficientemente lisa y una colocación incorrecta de las escobillas. En este último caso, es necesario mover los cepillos, colocándolos en la línea neutra.
Durante el funcionamiento del motor eléctrico se observa un aumento de vibraciones, que puede aparecer, por ejemplo, debido a una fuerza insuficiente para sujetar el motor eléctrico a la placa de cimentación. Si la vibración va acompañada de un sobrecalentamiento del rodamiento, esto indica la presencia de presión axial sobre el rodamiento.
Los motores eléctricos son omnipresentes en la industria y se están volviendo cada vez más complejos, lo que a menudo puede dificultar su funcionamiento con la máxima eficiencia. Es importante recordar que las causas de averías en motores y accionamientos eléctricos no se limitan a un área de especialización: pueden ser de naturaleza tanto mecánica como eléctrica. Y sólo el conocimiento adecuado le evitará costosos tiempos de inactividad y una mayor vida útil.
Las averías más comunes de los motores eléctricos son daños en el aislamiento del devanado y desgaste de los cojinetes., que surge por muchas razones diferentes. Este artículo se centra en la detección temprana de las 13 causas más comunes de fallas de aislamiento y fallas de rodamientos.
Calidad de energía
Variadores de frecuencia
Razones mecánicas
Calidad de energía
1. voltaje transitorio
Los voltajes transitorios pueden provenir de una variedad de fuentes tanto dentro como fuera de la planta. El encendido y apagado de cargas cercanas, bancos de condensadores de corrección del factor de potencia o incluso eventos climáticos pueden crear voltajes transitorios en las redes de distribución. Estos procesos con amplitud y frecuencia arbitrarias pueden destruir o dañar el aislamiento de los devanados del motor eléctrico.
Localizar el origen de los transitorios puede resultar un desafío porque ocurren de manera irregular y sus efectos pueden manifestarse de diferentes maneras. Por ejemplo, pueden aparecer transitorios en los cables de control y no necesariamente causarán daños al equipo en sí, pero pueden interferir con su funcionamiento.
Impacto: Los daños en el aislamiento del devanado del motor provocan fallos prematuros y tiempos de inactividad no planificados.
Criticidad: alto.
2. Asimetría de voltaje
Las redes de distribución trifásicas suelen suministrar cargas monofásicas. La resistencia o la asimetría de carga pueden causar asimetría de voltaje en las tres fases. Las posibles fallas pueden estar en el cableado del motor, en los terminales del motor, así como en los propios devanados. Esta asimetría puede provocar sobrecargas en cada circuito de fase de una red trifásica. En resumen, el voltaje en las tres fases debe ser siempre el mismo.
Impacto: La asimetría provoca sobrecorrientes en una o más fases, lo que provoca sobrecalentamiento y daños en el aislamiento.
Analizador de calidad eléctrica trifásico Fluke 435-II.
Criticidad: promedio.
3. Distorsión armónica
En pocas palabras, los armónicos son cualquier voltaje de alta frecuencia adicional no deseado o fluctuaciones de corriente que ingresan a los devanados de un motor eléctrico. Esta energía adicional no se utiliza para girar el eje del motor, sino que circula por los devanados y, en última instancia, provoca una pérdida de energía interna. Estas pérdidas se disipan en forma de calor, lo que degrada las propiedades aislantes de los devanados con el tiempo. Es normal cierta distorsión armónica en la forma de onda actual en los sistemas que alimentan cargas electrónicas. La distorsión armónica se puede medir con un analizador de calidad de energía monitoreando las corrientes y temperaturas en los transformadores para garantizar que no estén sobrecargados. Para cada armónico se establece un nivel aceptable de distorsión, el cual está regulado por la norma IEEE 519-1992.
Impacto: La reducción de la eficiencia del motor genera costos adicionales y un aumento de la temperatura de funcionamiento.
Herramienta de medición y diagnóstico: Analizador de calidad eléctrica trifásico Fluke 435-II.
Criticidad: promedio.
Variadores de frecuencia
4. Reflexiones sobre las señales PWM de salida del variador
Los variadores de frecuencia utilizan modulación de ancho de pulso (PWM) para controlar el voltaje de salida y la frecuencia del suministro del motor. Las reflexiones ocurren debido a una falta de coincidencia entre las impedancias de la fuente y la carga. Pueden ocurrir discrepancias de impedancia como resultado de una instalación incorrecta, una selección incorrecta de componentes o el deterioro del equipo con el tiempo. El pico de reflexión en el circuito excitador puede alcanzar el nivel de voltaje del bus de CC.
Impacto: Los daños en el aislamiento del devanado del motor provocan paradas no planificadas.
Dispositivo de medición y diagnóstico: Fluke 190-204 ScopeMeter®, osciloscopio portátil de 4 canales y alta frecuencia de muestreo.
Criticidad: alto.
5. Desviación estándar de la corriente
Impacto: apertura arbitraria del circuito debido al paso de corriente a través de la puesta a tierra de protección.
Dispositivo de medición y diagnóstico: Osciloscopio Fluke 190-204 ScopeMeter con pinzas amperimétricas de banda ancha (10 kHz) (Fluke i400S o similar).
Criticidad: bajo.
6. Sobrecarga de trabajo
La sobrecarga del motor ocurre cuando funciona bajo carga elevada. Los principales signos de un motor sobrecargado son un consumo excesivo de corriente, un par insuficiente y un sobrecalentamiento. La generación excesiva de calor por parte de un motor eléctrico es la principal causa de falla del motor. Cuando un motor está sobrecargado, sus componentes individuales (incluidos cojinetes, devanados y otras piezas) pueden funcionar normalmente, pero el motor se sobrecalentará. Por lo tanto, la resolución de problemas debe comenzar verificando si el motor eléctrico está sobrecargado. Dado que el 30% de todas las fallas del motor son causadas por sobrecarga del motor, es importante comprender cómo medir y determinar la sobrecarga del motor.
Impacto: Desgaste prematuro de los componentes eléctricos y mecánicos del motor eléctrico, provocando fallos irreversibles.
Herramienta de medición y diagnóstico: Multímetro digital Fluke 289.
Criticidad: alto.
7. Desalineación
La desalineación ocurre cuando el eje impulsor no está alineado correctamente con la carga o el engranaje que los conecta está desalineado. Muchos expertos creen que una junta flexible elimina y compensa la desalineación; sin embargo, una junta flexible solo protege la transmisión misma de la desalineación. Incluso con una conexión flexible, un eje descentrado transmitirá fuerzas cíclicas dañinas a lo largo de su longitud al motor, provocando un mayor desgaste en el motor y aumentando la carga mecánica real. Además, la desalineación puede provocar vibraciones en los ejes tanto de la carga como del accionamiento eléctrico. Hay varios tipos de desalineación:
- Desalineación angular: los ejes del eje se cruzan, pero no son paralelos;
- Desplazamiento paralelo: los ejes del eje son paralelos, pero no coaxiales;
- Desplazamiento compuesto: una combinación de desplazamientos angulares y paralelos. (Nota: casi siempre la desalineación es compleja, pero los profesionales los consideran como la suma de los componentes del desplazamiento, ya que es más fácil eliminar la desalineación por separado: las componentes angular y paralela).
Influencia:
Dispositivo de medición y diagnóstico: Herramienta de alineación de ejes láser Fluke 830.
Criticidad: alto.
8. Desequilibrio del eje
El desequilibrio es una condición de una pieza giratoria cuando el centro de masa no está ubicado en el eje de rotación. En otras palabras, cuando el centro de gravedad está en algún lugar del rotor. Aunque es imposible eliminar por completo el desequilibrio del motor, se puede determinar si está fuera de los límites aceptables y tomar medidas para corregir la situación.
El desequilibrio puede deberse a varias razones:
- acumulación de suciedad;
- falta de contrapesos;
- desviaciones en la producción;
- masa desigual de los devanados del motor y otros factores asociados con el desgaste.
Un probador de vibraciones o un analizador de vibraciones ayudará a determinar si un mecanismo giratorio está equilibrado o no.
Influencia: Desgaste prematuro de los componentes mecánicos del variador, provocando fallos prematuros.
Dispositivo de medición y diagnóstico: Medidor de vibraciones Fluke 810.
Criticidad: alto.
9. Holgura del eje
La holgura se produce debido a un espacio excesivo entre las piezas. La holgura puede ocurrir en varios lugares:
- La holgura rotacional se produce debido a un juego excesivo entre las piezas giratorias y estacionarias de la máquina, como un rodamiento.
- La holgura no rotacional ocurre entre dos partes normalmente estacionarias, como entre un soporte y una base o una carcasa de cojinete y una máquina.
Como ocurre con todas las fuentes de vibración, es importante poder identificar la holgura y corregir el problema para evitar daños. Puede determinar si hay holgura en una máquina giratoria utilizando un probador de vibraciones o un analizador de vibraciones.
Influencia: Desgaste acelerado de los componentes giratorios que provoca fallos mecánicos.
Dispositivo de medición y diagnóstico: Medidor de vibraciones Fluke 810.
Criticidad: alto.
10. Desgaste de los rodamientos
Un rodamiento defectuoso tiene mayor fricción, se calienta más y tiene una eficiencia reducida debido a problemas mecánicos, problemas de lubricación o desgaste. La falla de los rodamientos puede ser el resultado de varios factores:
Cuando comienzan a producirse fallos en los rodamientos, esto también provoca un efecto en cascada que acelera el fallo del motor. El 13 % de las fallas del motor son causadas por fallas en los cojinetes, y más del 60 % de las fallas mecánicas de las plantas son causadas por el desgaste de los cojinetes, por lo que es importante saber cómo solucionar estos posibles problemas.
Influencia: El desgaste acelerado de los componentes giratorios provoca fallos en los rodamientos.
Dispositivo de medición y diagnóstico: Medidor de vibraciones Fluke 810.
Criticidad: alto.
Factores asociados con una instalación inadecuada.
11. Base suelta
Un ajuste flojo es causado por una base de montaje desigual del motor o componente accionado o una superficie de montaje desigual sobre la que descansa la base de montaje. Esta condición puede crear una situación desafortunada en la que apretar los pernos de montaje en realidad introduce nuevas cargas y desalineación. A menudo se produce un soporte flojo entre dos pernos de montaje colocados en diagonal, como es el caso de una silla o mesa irregular que se balancea en diagonal. Hay dos tipos de base suelta:
- Ajuste de base suelto paralelo: ocurre cuando un soporte de montaje está ubicado más alto que los otros tres;
- La fuga de base angular ocurre cuando uno de los soportes de montaje no es paralelo o perpendicular a la superficie de montaje.
En ambos casos, una base suelta puede deberse a irregularidades en el soporte de montaje del mecanismo o en la base de montaje sobre la que se ubica el soporte. En cualquier caso, es necesario encontrar y eliminar un ajuste flojo antes de centrar el eje. Una herramienta de alineación láser de calidad puede determinar si la base de una máquina rotativa determinada está suelta.
Influencia: Desalineación de los componentes mecánicos del accionamiento.
Dispositivo de medición y diagnóstico: Herramienta de alineación de ejes láser Fluke 830.
Criticidad: promedio.
12. Tensión de la tubería
La tensión de las tuberías es una condición en la que las nuevas cargas, tensiones y fuerzas que actúan sobre el resto del equipo y la infraestructura se transfieren de regreso al motor y al variador, lo que resulta en una desalineación. El ejemplo más común de esto son los circuitos simples de motor/bomba donde algo actúa sobre la tubería, como por ejemplo:
- desplazamiento en la base;
- una válvula u otro componente recientemente instalado;
- un objeto que golpee, doble o simplemente presione la tubería;
- Accesorios de tubería o accesorios de pared rotos o faltantes.
Estas fuerzas pueden causar efectos angulares o de corte, que a su vez hacen que el eje del motor/bomba se mueva. Por esta razón, es importante verificar la alineación de la máquina no solo durante la instalación; la alineación precisa es una condición temporal y puede cambiar con el tiempo.
Influencia: Desalineación del eje y cargas posteriores sobre los componentes giratorios, lo que lleva a fallas prematuras.
Dispositivo de medición y diagnóstico: Herramienta de alineación de ejes láser Fluke 830.
Criticidad: bajo.
13. Tensión del eje
Cuando el voltaje en el eje del motor excede las características aislantes del lubricante para rodamientos, se produce una rotura en el rodamiento exterior, lo que provoca picaduras y formación de ranuras en la pista de rodadura del rodamiento. Los primeros signos de un problema son el ruido y el sobrecalentamiento que se produce cuando los rodamientos pierden su forma original, así como la aparición de virutas de metal en el lubricante y una mayor fricción en los rodamientos. Esto puede provocar fallos en los rodamientos después de unos pocos meses de funcionamiento del motor eléctrico. La falla de los rodamientos es un problema costoso tanto en la reconstrucción del motor como en el tiempo de inactividad del equipo, por lo que prevenirla midiendo el voltaje del eje y la corriente del rodamiento es una parte importante del diagnóstico. El voltaje del eje solo está presente cuando el motor está energizado y gira. Una escobilla de carbón montada en la sonda le permite medir el voltaje en el eje a medida que gira el motor eléctrico.
Influencia: La formación de arcos en la superficie del rodamiento provoca picaduras y la formación de ranuras, lo que a su vez conduce a una vibración excesiva y la posterior falla del rodamiento.
Dispositivo de medición y diagnóstico: Osciloscopio portátil aislado de 4 canales Fluke-190-204 ScopeMeter, sonda AEGIS con escobillas de carbón para medir el voltaje del eje.
Criticidad: alto.
Cuatro estrategias para el éxito
Los sistemas de control de motores eléctricos se utilizan en procesos críticos en las fábricas. La falla del equipo puede provocar grandes pérdidas financieras asociadas tanto con la posible sustitución del motor eléctrico y sus piezas como con el tiempo de inactividad de los sistemas que dependen de este motor eléctrico. Al equipar a los ingenieros y técnicos de servicio con el conocimiento que necesitan, priorizar el trabajo y realizar mantenimiento preventivo para monitorear el equipo y corregir problemas difíciles de encontrar, a menudo se pueden evitar fallas inducidas por la carga de trabajo y se pueden reducir los costos del tiempo de inactividad.
Existen cuatro estrategias clave para eliminar o prevenir fallas prematuras del motor y de los componentes giratorios:
- Registre las condiciones operativas, las especificaciones del equipo y los rangos de tolerancia operativa.
- Recopilación y registro periódico de mediciones críticas durante la instalación, antes y después del mantenimiento.
- Cree un archivo de mediciones de referencia para análisis de tendencias y detección de cambios de estado.
- Trazar mediciones individuales para identificar tendencias principales. Cualquier cambio en la línea de tendencia superior a +/- 10-20 % (o cualquier otra cantidad especificada, dependiendo del rendimiento o la criticidad del sistema) debe investigarse para determinar la causa de los problemas. .
¿Ha descubierto que su generador diésel no funciona correctamente o ha dejado de arrancar por completo? En primer lugar, es necesario inspeccionar el equipo para detectar problemas visibles. En este artículo veremos los principales tipos de mal funcionamiento de los grupos electrógenos diésel (grupos electrógenos diésel), sus causas y también le diremos cómo eliminarlos.
Inspección del generador diésel antes de arrancar.
Lo primero que debe hacer si se detecta un problema es comprobar si el generador tiene daños externos (lo cual, por cierto, se recomienda antes de cada arranque): si ve grietas, abolladuras u otros defectos en la carcasa, lo más probable es que la causa de la falla es daño mecánico. Asegúrese también de que no haya objetos extraños dentro del dispositivo.
Los 6 tipos más comunes de averías en los grupos electrógenos diésel
- el generador no arranca
- no emite voltaje
- se detiene durante la operación
- usa más aceite del que debería
- Se oye un fuerte golpe cuando el motor está en marcha.
- color extraño de los gases de escape (negro, blanco y azul)
Veamos cada tipo en detalle.
El generador no arranca
Podría haber varias razones:
- La bomba de combustible está averiada: esto se indica por un suministro de combustible bajo o desigual.
- El dispositivo de arranque en frío está roto. Lo más probable es que esto se deba al encerado del combustible, que suele ocurrir en temperaturas frías. Para evitar que esto le suceda a su equipo, utilice combustible estacional y no utilice el dispositivo en climas fríos.
- El combustible es de mala calidad o está contaminado. Para evitarlo, utilice únicamente combustible probado, limpio y sin diluir: ahorrar en él puede generar importantes costes de reparación.
- El motor de arranque ha fallado, lo que ha provocado una velocidad de rotación insuficiente. Hay dos razones: a) el uso de aceite de baja calidad, b) una batería débil.
El generador no produce voltaje.
¡Atención! Antes de revisar cualquier pieza eléctrica, desenergice completamente el equipo para evitar descargas eléctricas.
El generador diésel funciona, pero no produce tensión: quizás los contactos estén sueltos o falten, o haya un problema en las escobillas. Verifique su conexión según las instrucciones.
Otro motivo puede ser un problema con el regulador de tensión o el desgaste de los devanados: inspeccionar su estado.
El generador diésel se detiene durante el funcionamiento.
En este caso, existen 7 motivos principales, algunos de los cuales puedes identificar y eliminar tú mismo:
- no hay suficiente combustible en el tanque
- El aire entró en el combustible.
- Resistencia adicional en el sistema de suministro de combustible o en el sistema para drenar el exceso de combustible al tanque, así como en los sistemas de admisión o escape.
- filtro de aire sucio
- falla del inyector
- ajuste incorrecto de la velocidad de ralentí
El generador usa más aceite del que debería.
Compruebe si el sistema de aceite está despresurizado: el aceite puede filtrarse a otros sistemas, por ejemplo, al sistema de combustible. Para evitar la despresurización, utilice únicamente aceites de alta calidad.
Se escucha un fuerte golpe mientras el motor está en marcha.
Muy a menudo, los golpes indican desgaste o avería de las siguientes piezas:
- inyectores
- resortes de válvula
- anillos de pistón
- grupo cilindro-pistón
- cojinete del cigüeñal
- árbol de levas
Si las piezas enumeradas están en orden, verifique el ajuste de la holgura de las válvulas, el mecanismo de sincronización y la configuración de la sincronización de la inyección. ¿Eso también es normal? Entonces el problema es la presencia de aire en el sistema de combustible o combustible de mala calidad.
