La mise à la terre de l'arbre du moteur améliore la fiabilité des moteurs alimentés par onduleur

Les ingénieurs de maintenance au sommet des bâtiments commerciaux ou des installations industrielles relubrifient régulièrement les moteurs et vérifient d'autres signes de fatigue, et sans outils de maintenance préventive ni logiciel de contrôle prédictif avancé pour fournir des alertes, les ingénieurs peuvent s'arrêter et penser : « Quels sont ces moteurs qui sont en panne ? devenir pire?"Est-ce que ça devient de plus en plus fort, ou est-ce juste mon imagination ?Les capteurs internes (ouïe) et les intuitions (alarmes prédictives) du moteur de l'ingénieur expérimenté peuvent être corrects, mais avec le temps, les roulements sont au milieu de la conscience de personne.Usure prématurée du boîtier, mais pourquoi ?Soyez conscient de cette « nouvelle » cause de défaillance des roulements et sachez comment la prévenir en éliminant les tensions de mode commun.

Pourquoi les moteurs tombent-ils en panne ?

Bien qu'il existe de nombreuses causes différentes de panne de moteur, la principale cause, à maintes reprises, est la défaillance des roulements.Les moteurs industriels sont souvent confrontés à divers facteurs environnementaux qui peuvent nuire à leur durée de vie.Même si la contamination, l'humidité, la chaleur ou une charge incorrecte peuvent certainement provoquer une défaillance prématurée des roulements, un autre phénomène susceptible de provoquer une défaillance des roulements est la tension de mode commun.

Tension de mode commun

La plupart des moteurs utilisés aujourd'hui fonctionnent avec une tension transversale, ce qui signifie qu'ils sont connectés directement à l'alimentation triphasée entrant dans l'installation (via un démarreur de moteur).Les moteurs entraînés par des variateurs de fréquence sont devenus plus courants à mesure que les applications sont devenues plus complexes au cours des dernières décennies.L'avantage de l'utilisation d'un variateur de fréquence pour entraîner un moteur est de fournir un contrôle de vitesse dans des applications telles que des ventilateurs, des pompes et des convoyeurs, ainsi que de faire fonctionner des charges avec une efficacité optimale pour économiser de l'énergie.

Cependant, un inconvénient des variateurs de fréquence réside dans le potentiel de tensions de mode commun, qui peuvent être provoquées par un déséquilibre entre les tensions d'entrée triphasées du variateur.La commutation à grande vitesse d'un onduleur à modulation de largeur d'impulsion (PWM) peut causer des problèmes aux enroulements et aux roulements du moteur. Les enroulements sont bien protégés par un système d'isolation anti-pointes de l'onduleur, mais lorsque le rotor voit des pointes de tension s'accumuler, le courant cherche le chemin vers la moindre résistance au sol : à travers des roulements.

Les roulements du moteur sont lubrifiés avec de la graisse et l'huile contenue dans la graisse forme un film qui agit comme un diélectrique.Au fil du temps, ce diélectrique se décompose, le niveau de tension dans l'arbre augmente, le déséquilibre de courant cherche le chemin de moindre résistance à travers le roulement, ce qui provoque la formation d'un arc dans le roulement, communément appelé EDM (Electrical Discharge Machining).Au fil du temps, cet arc constant se produit, les surfaces des chemins de roulement deviennent cassantes et de minuscules morceaux de métal à l'intérieur du roulement peuvent se briser.En fin de compte, ce matériau endommagé se déplace entre les billes du roulement et les chemins de roulement, créant un effet abrasif pouvant provoquer du gel ou des rainures (et potentiellement augmenter le bruit ambiant, les vibrations et la température du moteur).À mesure que la situation s'aggrave, certains moteurs peuvent continuer à fonctionner et, selon la gravité du problème, d'éventuels dommages aux roulements du moteur peuvent être inévitables car les dommages ont déjà été causés.

basé sur la prévention

Comment détourner le courant du roulement ?La solution la plus courante consiste à ajouter une masse d'arbre à une extrémité de l'arbre du moteur, en particulier dans les applications où les tensions de mode commun peuvent être plus répandues.La mise à la terre de l'arbre est essentiellement un moyen de connecter le rotor rotatif d'un moteur à la terre via le châssis du moteur.L'ajout d'un arbre rectifié au moteur (ou l'achat d'un moteur préinstallé) avant l'installation peut représenter un petit prix par rapport aux coûts de maintenance associés au remplacement des roulements, sans parler du coût élevé des temps d'arrêt des installations.

Plusieurs types de dispositifs de mise à la terre d’arbre sont aujourd’hui courants dans l’industrie.Le montage de balais de charbon sur des supports est toujours populaire.Ceux-ci sont similaires aux balais de charbon DC typiques, qui assurent essentiellement une connexion électrique entre les parties rotatives et fixes du circuit moteur..Un type de dispositif relativement nouveau sur le marché est le dispositif à anneau de brosse en fibre. Ces dispositifs fonctionnent de la même manière que les balais de charbon en plaçant plusieurs brins de fibres conductrices dans un anneau autour de l'arbre.L'extérieur de l'anneau reste fixe et est généralement monté sur la plaque d'extrémité du moteur, tandis que les balais roulent sur la surface de l'arbre du moteur, détournant le courant à travers les balais et mis à la terre en toute sécurité.Cependant, pour les moteurs plus gros (au-dessus de 100 ch), quel que soit le dispositif de mise à la terre de l'arbre utilisé, il est généralement recommandé d'installer un roulement isolé à l'autre extrémité du moteur où le dispositif de mise à la terre de l'arbre est installé pour garantir que toutes les tensions dans le rotor sont déchargé via le dispositif de mise à la terre.

en conclusion

Les variateurs de fréquence peuvent économiser de l'énergie dans de nombreuses applications, mais sans mise à la terre appropriée, ils peuvent provoquer une panne prématurée du moteur.Il y a trois éléments à prendre en compte lorsque vous essayez de réduire les tensions de mode commun dans les applications de variateur de fréquence : 1) Assurez-vous que le moteur (et le système moteur) est correctement mis à la terre.2) Déterminez l’équilibre approprié de la fréquence porteuse, ce qui minimisera les niveaux de bruit et le déséquilibre de tension.3) Si la mise à la terre de l'arbre est jugée nécessaire, sélectionnez la mise à la terre la mieux adaptée à l'application.