por Miles Budimir, Editor Sénior
Testar motores eléctricos não tem de ser um mistério. O conhecimento dos princípios básicos juntamente com o novo e potente equipamento de teste simplifica imenso o trabalho.
Os motores eléctricos têm tido a reputação de ser uma mistura de ciência e magia. Assim, quando um motor não funciona, pode não ser óbvio qual é o problema. Conhecer alguns métodos e técnicas básicas juntamente com ter alguns instrumentos de teste à mão ajuda a detectar e diagnosticar problemas com facilidade.
Quando um motor eléctrico não arranca, funciona de forma intermitente ou quente, ou tropeça continuamente no seu dispositivo de sobrecorrente, há uma variedade de causas. Por vezes, o problema reside no fornecimento de energia, incluindo condutores de circuito de derivação ou um controlador de motor. Outra possibilidade é que a carga conduzida esteja encravada, encravada ou desajustada. Se o próprio motor tiver desenvolvido uma falha, a falha pode ser um fio ou ligação queimada, uma falha no enrolamento incluindo deterioração do isolamento, ou um rolamento deteriorado.
Um número de ferramentas de diagnóstico, tais como amperímetros de fixação, sensores de temperatura, um Megger ou osciloscópio, pode ajudar a iluminar o problema. Os testes preliminares são geralmente feitos utilizando o multímetro omnipresente. Este testador é capaz de fornecer informação de diagnóstico para todos os tipos de motores.
Medições eléctricas
Se o motor for completamente insensível, sem zumbido ou falsas partidas, faça uma leitura de voltagem nos terminais do motor. Se não houver voltagem ou voltagem reduzida, trabalhar de novo a montante. Fazer leituras em pontos acessíveis, incluindo desconexões, o controlador do motor, quaisquer fusíveis ou caixas de junção, e assim por diante, de volta à saída do dispositivo de sobre-corrente no painel de entrada. O que se procura é essencialmente o mesmo nível de tensão medido no disjuntor principal do painel de entrada.
Quando não há carga eléctrica, a mesma tensão deve aparecer em ambas as extremidades dos condutores do circuito de derivação. Quando a carga eléctrica do circuito está próxima da capacidade do circuito, a queda de tensão não deve exceder 3% para uma eficiência óptima do motor. Num engate trifásico, todas as pernas devem ter leituras de voltagem substancialmente iguais, sem fase de queda. Se estas leituras variarem em alguns volts, poderá ser possível equalizá-las enrolando as ligações, tendo o cuidado de não inverter a rotação. A ideia é fazer corresponder as tensões de alimentação e impedâncias de carga de modo a equilibrar as três pernas.
Se a alimentação eléctrica for verificada, examinar o próprio motor. Se possível, desacoplar a carga. Isto pode restaurar o funcionamento do motor. Com a energia desligada e bloqueada, tentar rodar o motor à mão. Em todos os motores, excepto nos maiores, o eixo deve rodar livremente. Caso contrário, há uma obstrução no interior ou um rolamento apreendido. Os rolamentos bastante novos são propensos a apreensão porque as tolerâncias são mais apertadas. Isto é especialmente verdade se houver humidade ambiente ou se o motor não tiver sido utilizado durante algum tempo. Muitas vezes o bom funcionamento pode ser restaurado lubrificando os rolamentos dianteiros e traseiros sem desmontar o motor.
Se o eixo rodar livremente, ajustar o multímetro à sua função ohms para verificar a resistência. Os enrolamentos (todos os três num motor trifásico) devem ser baixos mas não zero ohms. Quanto menor for o motor, mais alta será esta leitura, mas não deve ser aberta. Normalmente será suficientemente baixo (abaixo de 30 Ω) para o indicador de continuidade audível soar.
p>Motores universais pequenos, tais como os utilizados em furadeiras eléctricas portáteis, podem conter circuitos extensos, incluindo um interruptor e escovas. No modo ohmmeter, ligar o medidor à ficha e monitorizar a resistência enquanto se agita o cabo onde este entra na caixa. Mova o interruptor de um lado para o outro e, com um interruptor de gatilho colado de modo a permanecer ligado, pressione as escovas e rode o comutador à mão. Qualquer flutuação na leitura digital pode apontar para um defeito. Muitas vezes um novo conjunto de escovas é o que é necessário para restaurar a operação.
As leituras de amperagem ou corrente também são úteis nos testes do motor. Com uma leitura de voltagem, conhece a energia eléctrica disponível nos terminais, mas não sabe quanta corrente flui. Os multímetros têm sempre uma função de corrente, mas há dois problemas com ela. Um é que o circuito sob investigação deve ser aberto (e posteriormente restaurado) para colocar o instrumento em série com a carga. A outra dificuldade é que o multímetro típico não é capaz de lidar com a quantidade de corrente presente, mesmo num motor pequeno. Toda a corrente teria de fluir através do medidor, queimando os cabos da sonda se não destruísse todo o instrumento.
Uma ferramenta essencial para a medição da corrente do motor é o amperímetro de pinça. Ela contorna tais dificuldades medindo o campo magnético associado à corrente, mostrando o resultado numa leitura digital ou analógica calibrada em amperes.
Amperímetro de braçadeira de fácil utilização. Basta abrir as mandíbulas com mola, inserir o condutor quente ou neutro, depois soltar as mandíbulas. O fio não precisa de ser centrado na abertura e não há problema se passar por um ângulo. No entanto, um cabo inteiro contendo condutores quentes e neutros não pode ser medido desta forma. Isto porque a corrente que passa através dos dois fios percorre direcções opostas, pelo que os dois campos magnéticos se anulam. Consequentemente, não é possível medir a corrente num cabo de alimentação, como é frequentemente desejado. A utilização de um divisor resolve o problema. Este é um cabo de extensão curta de classificação adequada com cerca de seis polegadas de revestimento removido de modo a que um dos condutores possa ser separado e medido.
Amperímetros digitais e analógicos legados de pinça funcionam bem e são capazes de medir até 200 A, o que é adequado para a maioria dos trabalhos motorizados.
O procedimento básico é medir a corrente de arranque e de funcionamento de qualquer motor enquanto este está ligado a uma carga. Comparar a leitura com as especificações documentadas ou da chapa de identificação. medida que os motores envelhecem, a corrente puxada sobe geralmente porque a resistência de isolamento do enrolamento diminui. O excesso de corrente provoca calor, que deve ser dissipado. A degradação do isolamento acelera até haver um evento de avalanche, causando a queima do motor.
A leitura do amperímetro de fixação dir-lhe-á em que ponto se encontra neste continuum. Numa instalação industrial, como parte da manutenção de rotina do motor, leituras periódicas de corrente podem ser tomadas e colocadas num registo afixado nas proximidades, para que as tendências prejudiciais possam ser detectadas com antecedência para evitar dispendiosas paragens.
Testes de isolamento
O testador de resistência de isolamento (ou megohmímetro), geralmente conhecido pelo seu nome comercial Megger, pode fornecer informações críticas relativamente ao estado de isolamento do motor. Numa instalação industrial, o procedimento recomendado é realizar testes periódicos e registar os resultados para que as tendências prejudiciais possam ser detectadas e corrigidas para evitar uma paragem e um extenso tempo de paragem.
O testador de resistência de isolamento assemelha-se a um ohmímetro convencional. Mas em vez da típica tensão de teste de três volts derivada de uma bateria interna e presente nas sondas, o Megger fornece uma tensão muito mais elevada aplicada durante um período de tempo proscrito. A corrente de fuga através do isolamento, expressa como resistência, é exibida de modo a poder ser agarrada. Este ensaio pode ter lugar em cabos instalados ou em carretel, ferramentas, aparelhos, transformadores, subsistemas de distribuição de energia, condensadores, motores e qualquer tipo de equipamento eléctrico ou cablagem.
O ensaio pode ser não destrutivo, para equipamento em serviço, ou prolongado a uma tensão elevada para testar protótipos até ao ponto de destruição. A utilização do Megger envolve um pouco de curva de aprendizagem. As definições correctas, procedimentos de ligação, durações de teste e precauções de segurança devem ser implementadas para evitar danificar o equipamento ou electrocutar o operador ou colegas de trabalho.
O motor em teste deve ser desligado e desligado de todo o equipamento e cabos que não devem ser incluídos no teste. Além de invalidar o ensaio, esse equipamento estranho pode ser danificado pela tensão aplicada. Além disso, indivíduos não suspeitos podem ser expostos a tensões elevadas perigosas.
Toda a cablagem e equipamento tem uma capacidade inerente, que é geralmente significativa em motores de grande porte. Uma vez que o equipamento é efectivamente um condensador de armazenamento, é essencial que a energia eléctrica remanescente seja descarregada antes e depois de cada teste. Para tal, desviar o(s) condutor(es) relevante(s) para a terra e um para o outro antes de voltar a ligar a fonte de energia. A unidade deve ser descarregada pelo menos quatro vezes desde que a tensão de ensaio tenha sido aplicada.
O Megger é capaz de aplicar tensões diferentes, e o nível deve ser coordenado com o tipo de equipamento em ensaio e o âmbito do inquérito. O teste aplica-se geralmente entre 100 e 5.000 V ou mais. Um protocolo envolvendo nível de tensão, duração do tempo, intervalos entre testes e métodos de ligação deve ser composto, tendo em conta o tipo e tamanho do equipamento, o seu valor e papel no processo de produção e outros factores.
Equipamento de teste motorizado
Novos instrumentos mais contemporâneos tornam o teste ainda mais fácil. Por exemplo, equipamento de teste como o Fluke 438-II Power Quality and Motor Analyzer utiliza algoritmos para analisar não só a qualidade de potência trifásica mas também o torque, eficiência e velocidade para determinar o desempenho do sistema e detectar condições de sobrecarga, eliminando a necessidade de sensores de carga do motor.
fornece dados de análise tanto para as características eléctricas como mecânicas do motor enquanto em funcionamento. Utilizando algoritmos proprietários, o 438-II mede as formas de onda de corrente e tensão trifásicas e compara-as com as especificações nominais para calcular o desempenho mecânico do motor. A análise é apresentada em leituras simples, tornando mais fácil medir o desempenho operacional e determinar se são necessários ajustes antes que as falhas causem uma paragem operacional.
O analisador também fornece medições para determinar a eficiência de um motor (por exemplo, a conversão de energia eléctrica em torque mecânico) e a potência mecânica em condições de carga operacional. Estas medidas permitem determinar a potência operacional em serviço do motor em comparação com a sua potência nominal para ver se o motor está a funcionar em condições de sobrecarga ou, inversamente, se estiver sobredimensionado para a aplicação, a energia pode ser desperdiçada e o custo operacional aumentado.
Outros desenvolvimentos incluem a integração de múltiplas funções do instrumento numa só unidade. Por exemplo, um novo amperímetro de imagem térmica da FLIR tem uma câmara de infravermelhos incorporada, que dá ao utilizador uma indicação visual das diferenças de temperatura e anomalias térmicas.
Info de impressão >>
FLIR
www.flir.com
Fluke
www.fluke.com
Keithley/Tektronix
www.tek.com/keithley