La conexión a tierra del eje del motor mejora la confiabilidad de los motores accionados por inversor

Los ingenieros de mantenimiento en las azoteas de edificios comerciales o plantas industriales relubrican motores con regularidad y verifican otros signos de fatiga, y sin herramientas de mantenimiento preventivo o software de control predictivo avanzado para proporcionar alertas, los ingenieros pueden detenerse y pensar: "¿Cuáles son esos motores que están funcionando?". ¿empeorando?"¿Se está volviendo más fuerte o es sólo mi imaginación?Los sensores internos (audición) y las corazonadas (alarmas predictivas) del motor del ingeniero experimentado pueden ser correctos; con el tiempo, los rodamientos quedan sin que nadie se dé cuenta.Desgaste prematuro en el caso, pero ¿por qué?Sea consciente de esta “nueva” causa de falla de los rodamientos y sepa cómo prevenirla eliminando los voltajes de modo común.

¿Por qué fallan los motores?

Si bien existen muchas causas diferentes de falla del motor, la causa número uno, una y otra vez, es la falla del rodamiento.Los motores industriales a menudo experimentan una variedad de factores ambientales que pueden afectar negativamente la vida útil del motor.Si bien la contaminación, la humedad, el calor o la carga incorrecta ciertamente pueden causar fallas prematuras en los rodamientos, otro fenómeno que puede causar fallas en los rodamientos es el voltaje de modo común.

voltaje de modo común

La mayoría de los motores que se utilizan hoy en día funcionan con voltaje de línea cruzada, lo que significa que están conectados directamente a la energía trifásica que ingresa a la instalación (a través de un arrancador de motor).Los motores impulsados ​​por variadores de frecuencia se han vuelto más comunes a medida que las aplicaciones se han vuelto más complejas en las últimas décadas.El beneficio de utilizar un variador de frecuencia para accionar un motor es proporcionar control de velocidad en aplicaciones como ventiladores, bombas y transportadores, además de hacer funcionar cargas con una eficiencia óptima para ahorrar energía.

Sin embargo, una desventaja de los variadores de frecuencia es la posibilidad de que se produzcan voltajes de modo común, que pueden ser causados ​​por un desequilibrio entre los voltajes de entrada trifásicos del variador.La conmutación de alta velocidad de un inversor con modulación de ancho de pulso (PWM) puede causar problemas en los devanados y cojinetes del motor; los devanados están bien protegidos con un sistema de aislamiento anti-picos del inversor, pero cuando el rotor ve que se acumulan picos de voltaje, la corriente Busca Camino de menor resistencia al suelo: a través de cojinetes.

Los cojinetes del motor se lubrican con grasa y el aceite de la grasa forma una película que actúa como dieléctrico.Con el tiempo, este dieléctrico se rompe, el nivel de voltaje en el eje aumenta, el desequilibrio de corriente busca el camino de menor resistencia a través del rodamiento, lo que provoca que el rodamiento genere un arco, comúnmente conocido como EDM (Mecanizado por descarga eléctrica).Con el tiempo, se produce este arco constante, las superficies de las pistas del rodamiento se vuelven quebradizas y pequeños trozos de metal dentro del rodamiento pueden romperse.En última instancia, este material dañado viaja entre las bolas del rodamiento y las pistas del rodamiento, creando un efecto abrasivo que puede causar escarcha o ranuras (y potencialmente aumentar el ruido ambiental, la vibración y la temperatura del motor).A medida que la situación empeora, algunos motores pueden continuar funcionando y, dependiendo de la gravedad del problema, el daño eventual a los cojinetes del motor puede ser inevitable porque el daño ya se ha producido.

basado en la prevención

¿Cómo desviar la corriente del rodamiento?La solución más común es agregar una tierra de eje a un extremo del eje del motor, especialmente en aplicaciones donde los voltajes de modo común pueden ser más frecuentes.La conexión a tierra del eje es básicamente una forma de conectar el rotor giratorio de un motor a tierra a través del bastidor del motor.Agregar un eje de tierra al motor (o comprar un motor preinstalado) antes de la instalación puede ser un precio pequeño en comparación con los costos de mantenimiento asociados con el reemplazo de rodamientos, sin mencionar el alto costo del tiempo de inactividad de las instalaciones.

Actualmente, en la industria son comunes varios tipos de disposiciones de puesta a tierra de ejes.El montaje de escobillas de carbón sobre soportes sigue siendo popular.Son similares a las típicas escobillas de carbón de CC, que básicamente proporcionan una conexión eléctrica entre las partes giratorias y estacionarias del circuito del motor..Un tipo de dispositivo relativamente nuevo en el mercado es el dispositivo de anillo de cepillo de fibra. Estos dispositivos funcionan de manera similar a las escobillas de carbón al colocar múltiples hebras de fibras conductoras en un anillo alrededor del eje.El exterior del anillo permanece estacionario y generalmente está montado en la placa final del motor, mientras que las escobillas se desplazan sobre la superficie del eje del motor, desviando la corriente a través de las escobillas y conectada a tierra de forma segura.Sin embargo, para motores más grandes (más de 100 hp), independientemente del dispositivo de puesta a tierra del eje utilizado, generalmente se recomienda instalar un cojinete aislado en el otro extremo del motor donde está instalado el dispositivo de puesta a tierra del eje para garantizar que todos los voltajes en el rotor sean descargado a través del dispositivo de puesta a tierra.

en conclusión

Los variadores de frecuencia pueden ahorrar energía en muchas aplicaciones, pero sin una conexión a tierra adecuada, pueden provocar fallas prematuras en el motor.Hay tres cosas a considerar al intentar reducir los voltajes de modo común en aplicaciones de variadores de frecuencia: 1) Asegúrese de que el motor (y el sistema del motor) estén conectados a tierra correctamente.2) Determine el equilibrio de frecuencia portadora adecuado, lo que minimizará los niveles de ruido y el desequilibrio de voltaje.3) Si se considera necesaria la conexión a tierra del eje, seleccione la conexión a tierra que mejor se adapte a la aplicación.