Danos no motor VFD: 8 efeitos nocivos em motores padrão
Introdução - Porque é que os motores standard sofrem com o funcionamento do VFD
Na maioria das aplicações industriais, os motores de indução trifásicos são amplamente utilizados com Accionamentos VFD porque são baratos e estão facilmente disponíveis. No entanto, os A forma de onda de saída do VFD não é uma onda sinusoidal suave - é um PWM (Modulação da largura de pulso) forma de onda quadrada cheia de harmónicos de alta frequência e picos de tensão.
Estes harmónicos podem afetar gravemente o isolamento do motor, os rolamentos e a temperatura do enrolamento, conduzindo eventualmente a Danos no motor VFD.
Embora os motores standard possam funcionar em condições ligeiras ou de utilização geral, as aplicações que requerem elevada precisão, aceleração frequente ou binário a baixa velocidade exigem motores com inversor.
Oito causas comuns de danos no motor VFD
Não. | Causa | Mecanismo | Resultado típico |
|---|---|---|---|
1 | Picos de tensão PWM | A onda reflectida é amplificada na extremidade do cabo | Curto-circuito intertornos ou fase-fase |
2 | Envelhecimento do isolamento | Os harmónicos aceleram a rutura dieléctrica | Redução da vida útil do motor |
3 | Correntes de rolamento | A tensão de modo comum induz a corrente do veio | Canelura, falha de lubrificação |
4 | Capacitância parasita | Descarga de alta frequência através da película de óleo | Furos nos rolamentos, erosão superficial |
5 | Aquecimento harmónico | Os harmónicos de ordem alta/baixa aumentam as perdas de cobre e ferro | Sobreaquecimento do motor |
6 | Ondulação de binário e vibração | Pulsação de binário harmónico | Ressonância mecânica, caixa solta |
7 | Arrefecimento deficiente a baixa velocidade | Velocidade reduzida da ventoinha a <15 Hz | Sobrecarga térmica, queima do enrolamento |
8 | Funcionamento excessivo a alta frequência | >75 Hz de funcionamento contínuo | Fadiga das chumaceiras, tensão de isolamento |
Mecanismos ocultos por detrás de danos no motor VFD
1. picos de tensão de alta frequência → rutura do isolamento
A saída PWM cria ondas reflectidas, especialmente em cabos longos, produzindo picos de vários quilovolts. Os motores standard (tipicamente <1000 V de isolamento) são facilmente danificados.
2.Corrente de rolamento e erosão eléctrica
A tensão de modo comum forma um acoplamento capacitivo entre o rotor e a estrutura, causando uma descarga através do rolamento - conhecida como maquinação por descarga eléctrica (EDM) ou canelura.
Verificar a existência de marcas de traços de “tábua de lavar” como sinal de EDM.
3. aquecimento harmónico (perdas de cobre e ferro)
As harmónicas induzem correntes de Foucault no estator e no rotor, criando perdas adicionais de cobre e ferro.
Em cargas pesadas a baixa velocidade, isto resulta numa ondulação de binário adicional, reduzindo a eficiência e acelerando o desgaste.
A relação entre a frequência e a eficiência de arrefecimento
Quando o O VFD funciona a baixa frequência (<15 Hz), Se a ventoinha interna do motor rodar demasiado lentamente para fornecer um fluxo de ar suficiente, o motor pode ficar com um sobreaquecimento. Para evitar o sobreaquecimento, os engenheiros devem:
- Instalar um ventoinha externa de arrefecimento forçado
- Utilizar um motor inverter com ventilação independente
- Evitar o funcionamento contínuo a baixa velocidade e em plena carga
Gama de frequências | Eficiência de arrefecimento | Recomendação | ||
|---|---|---|---|---|
0-15 Hz |
|
| ||
15-50 Hz | Normal | Auto-arrefecimento aceitável | ||
>75 Hz |
| Monitorizar os rolamentos e a temperatura |
Como minimizar os riscos de danos no motor VFD
- Utilização motores com inversor (isolamento nominal de 1600-2000 V)
- Instalar filtros dV/dt ou reactores de saída para suprimir picos de tensão
- Aplicar cabos blindados com ligação à terra de duas extremidades para reduzir a EMI
- Adicionar anéis de ligação à terra do veio para eliminar o fluxo de corrente do rolamento
- Conjunto frequência portadora correta e tempo de aceleração/desaceleração
- Para cabos longos, avaliar Capacitância parasita do cabo VFD
- Limitar o funcionamento a alta frequência a ≤75 Hz para evitar danos por tensão
Conclusão - Os motores padrão nem sempre são seguros em VFDs
Embora os motores standard possam tecnicamente funcionar com um VFD, são não foi concebido para lidar com tensões harmónicas, correntes de veio ou picos de tensão.
Estes problemas nem sempre aparecem imediatamente - mas ao longo de meses de funcionamento, causam uma deterioração irreversível.
Melhores práticas:
- Utilize motores standard apenas para aplicações ligeiras e não críticas.
- Para uma utilização pesada, precisa ou contínua com velocidade ajustável, selecione Motores com classificação VFD.
- Se a substituição não for possível, pelo menos adicione filtros de saída e sistemas de proteção de rolamentos.
