Desgaste prematuro e falhas recorrentes em rolamentos de motores de indução alimentados por inversores: análise e proposta de solução
Carregando...
Arquivos
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Braz de Jesus Cardoso Filho
Selenio Rocha Silva
Selenio Rocha Silva
Resumo
Este trabalho apresenta uma análise das possíveis causas de falhas prematuras em rolamentos de motores de indução trifásicos acionados por inversores, contextualizada no estudo de um caso real. As causas potenciais de defeito, preliminarmente estabelecidas, foram inicialmente discutidas de forma teórica e, num segundo momento, avaliadas experimentalmente por meio da aquisição e análise de dados de vibração, corrente de estator e tensão/corrente de modo comum. Como resultado da investigação realizada, concluiu-se que a presença de correntes de modo comum, nos níveis verificados, é capaz de conduzir os rolamentos do motor à sua falha. Em virtude de uma parada da máquina, devido à ocorrência de um novo defeito em seus rolamentos, tal diagnóstico pôde ser confirmado. Posteriormente,foi conduzida uma ampla avaliação comparativa de diferentes tipos de filtros para a minimização dessas correntes, a partir da qual se elegeu a melhor opção para a implementação de um protótipo. Todas as simulações e procedimentos para o dimensionamento do filtro, bem como seus detalhes construtivos, são apresentados. Finalmente, após a instalação do mesmo no sistema de acionamento em foco, novas medições das grandezas de modo comum foram realizadas e comparadas diretamente com aquelas obtidas anteriormente, mostrando que o filtro utilizado, caracterizado por um transformador de modo comum, é eficiente na redução tanto do valor de pico, quanto do valor eficaz da corrente de modo comum, e, consequentemente, dos fenômenos indesejados a ela associados. Os resultados de simulações e experimentais mostraram que o transformador de modo comum representa uma alternativa vantajosa em relação aos tradicionais filtros RC e RLC, uma vez que, além de minimizar os fenômenos de modo comum, dissipa uma quantidade insignificante de potência.
Abstract
This paper presents an assessment of the possible causes to premature faults in three-phase induction motors bearings when fed by inverters, based on a real study case. The preliminarily determined potential fault causes have been initially discussed on a theoretical basis and, subsequently, experimentally evaluated by means of collection and analysis of vibration data, stator current and common mode current/voltage. As a result of the investigation it was concluded that the presence of common mode currents in the levels verified may lead motor roller bearings to faults. Such diagnosis was confirmed during a shutdown of the machine caused by a new fault in its bearings. Afterwards, a comprehensive assessment was carried out comparing the different types of filters to minimize those currents, based on which the best alternative to implement a prototype was chosen. All simulationsand procedures for specifying filter size and constructive features are presented. Finally, after installing the filter to the referred to equipment, common mode measurements were carried out again and compared directly to those previously taken, thus showing that the filter used, characterized by a common mode transformer is enough to reduce both the peak value and the efficient value of the common mode current and, consequently, the undesirable related phenomena. The results from simulations and trials show that the common mode transformer represents a valuable alternative as compared to the conventional RL and RLC filters since, in addition to minimize the common mode phenomena, it dissipates a negligible amount of power.
Assunto
Engenharia elétrica
Palavras-chave
Filtros, Correntes de modo comum, Falha em rolamentos, PWM, Transformador de modo comum, Inversor, Motor de indução