05 Tipos de anomalias elétricas e suas vibrações

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Diagnóstico de Motores Eléctricos 5 Tipos de
anomalias elétricas e suas vibrações
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PROGRAMA DE FORMAÇÃO 2020
Para mais informações ver www.dmc.pt
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Distribuição de avarias em motores
Típico até 4kV
Típico acima de 4kV
Outros 6
Outros 18
Avarias nas chumaceiras 13 Película de óleo
Avarias no Estator 66
Avarias no rotor 6
Avarias mecânicas 51
Avarias no rotor 13
Avarias no Estator 25
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Sobre a DMC e a D4VIBequipamentos e serviços de
manutenção preditiva
Adaptamo-nos às suas necessidades !
Apoio técnico
Relatórios
5
Tecnologias preditivas

Vibrações
Medição de tensão em veios
Emissão acústica
Análise de motores elétricos
Termografia
Ultrassons
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Tecnologias corretivas

Equilibragem no local
Alinhamento de veios
Proteção de rolamentos
Calibração de cadeias de monitorização de
vibrações
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Conteúdo do curso (I)

• 01 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Controlo
  de Condição de Motores Elétricos - uma perspetiva
• 02 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Princípio
  de Funcionamento
• 03 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Modos de
  Falha
• 04 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Frequência
  das vibrações
• 05 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Tipos de
  anomalias elétricas e suas vibrações
• 06 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Tipos de
  anomalias mecânicas e suas vibrações
• 07 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Pata coxa

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Conteúdo do curso (II)

• 08 Diagnóstico de Motores Eléctricos - A Análise
  de Corrente
• 09 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Medição de
  tensão no Veio
• 10 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Medição de
  Temperatura
• 11 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Vibrações
  em motores DC
• 12 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Proteção
  de rolamentos em motores accionados por
  variadores de frequência.
• 13 Diagnóstico de Motores Eléctricos - Introdução
  à ISO 209582013 - Análise de assinatura elétrica
  de motores de indução trifásicos
• 14 Diagnóstico de Motores Elétricos pela técnica
  de comparação com modelo matemático MCM

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TIPOS DE ANOMALIASE VIBRAÇÕES

• Mecânicas
• Eléctricas
• Excentricidade estática
• Excentricidade dinâmica

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Análise do espectro de vibrações

• A tecnologia actual permite diferenciar os
  problemas de origem eléctrica dos problemas de
  origen mecânica.
• O aspecto fundamental para diferenciar a origem
  destes problemas encontra-se na capacidade de
  análise com grande número de linhas espectrais de
  resolução e, em alguns casos, na capacidade de
  "zoom" do analizador FFT.

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Análise do espectro de vibrações

• É necessário visualizar claramente no espectro a
  actividade vibratória ao redor da frequência de
  rotação do rotor, distinguindo com nitidez a
  frequência correspondente ao dobro da frequência
  da rede dos harmónicos da velocidade de rotação
  do rotor
• Uma boa resolução espectral tambem permitirá
  diferenciar problemas a alta frequência de origem
  eléctrica dos de origem mecânico, como seria o
  caso de um defeito mecânico num rolamento.

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Recomendações sobre análise do espectro de
vibração

• Análise dinâmica do rotor na banda de 0 a 200
  Hz, com 1600 linhas de resolução e 4 médias.
  Parametros de análise por bandas recomendados
• Velocidade do rotor, entre 0,8xRPM e 1,2xRPM
• Frequência de rede, entre 49,5 Hz e 50,5 Hz
• 2xFl (Frequência de rede), entre 99,5 Hz y 100,5
  Hz

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Recomendações sobre análise do espectro de
vibração

• Análise de excentricidade do rotor na banda de
  0 a 3.000 Hz, (frequência de barras400 Hz), com
  3200 linhas de resolução e 4 médias. Parametros
  recomendados
• Velocidade do rotor, entre 0,8xRPM e 1,2xRPM
• Frequência de rede, entre 49,5 Hz e 50,5 Hz
• 2xFl (Frequência de Rede), entre 99,5 Hz e 100,5
  Hz
• Nº de Barras /- 0,5 RPM do rotor
• Nº de Barras /- 2x Frequência de rede
• Nº de Ranhuras /- 0,5 RPM do rotor
• Nº de Ranhuras /- 2x Frequência de rede

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Excentricidade estática
forças electromagnéticas equilibradas

• Existem duas zonas do entreferro onde o fluxo do
  campo magnético é máximo, no sitio onde os polos
  magnéticos tentam atrair o rotor para o estator.
• Se o entreferro é igual nestes dois pontos, as
  forças magnéticas serão iguais, opostas e
  equilibradas, resultando um binário magnético
  torsional perfeito.

N
S
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Excentricidade estática do rotor
Para qualquer numero de pólos
É gerada uma vibração a 2 x 50 Hz 100 Hz
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Excentricidade estática

• A amplitude da vibração aumenta com a carga e
  desaparece quando se desliga o motor.
• A não uniformidade do entreferro origina tambem
  uma vibração com uma frequência igual à
  frequência de passagem de barras FB, com bandas
  laterais a 100Hz.
• As leituras de vibracão a 100 Hz são muito
  direccionais, a máxima vibração terá lugar no
  ponto de menor entreferro, já que aí a força
  magnética entre rotor e estator será maior

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Excentricidade estática

• As barras partidas do estator podem causar
  irregularidades, aquecimento localizado, que pode
  distorcer o estator por sí mesmo. Isto produz
  vibração por indução térmica que pode aumentar
  significativamente com o tempo de operação
  causando distorsão do estator e problemas no
  entreferro.

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Excentricidade estática
100 Hz
Frequência

• Excentricidades estáticas provocam amplitudes
  elevadas a 2X Frequência da rede 100 Hz
• Excentricidade estática provoca um Entre Ferros
  não uniforme e a vibração é direccional
• Pata cocha ou folgas nas chumaceiras podem
  provocar a excentricidade estática

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Caso a alimentação seja cortada
100 Hz
Frequência
EXEMPLO
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Caso a alimentação seja cortada
A vibração a 100 Hz desaparece instantaneamente
Frequência
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Excentricidade estática do rotor
Deve ser inferior a 5 da folga
radial Desconfiar sempre de pata coxa
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Outros sintomas de excentricidade estática

• Frequência de Passagem de Cavas (Fb) Numero de
  Cavas do Estator x Velocidade de rotação do Rotor
• Bandas laterais a 100 Hz em torno da Frequência
  de Passagem de Cavas

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TIPOS DE ANOMALIASE VIBRAÇÕES

• Mecânicas
• Eléctricas
• Excentticidade estática
• Excentricidade dinâmica

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Excentricidade dinâmica

• Ainda que o rotor esteja perfeitamente centrado
  no estator, pode suceder que não esteja
  perfeitamente redondo.
• Neste caso, a vibração terá lugar à frequência de
  rotação do motor e desaparecerá no instante em
  que se desligue a alimentação eléctrica.

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• Num motor de dois pólos, um problema magnético no
  rotor, manifesta-se a duas vezes a frequência de
  deslizamento

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Rotor Excêntrico
Num motor de dois pólos, uma excentricidade no
rotor, manifesta-se a duas vezes a frequência de
deslizamento (FPP)
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Amplitude de oscilação de níveldepende da carga

• Grandes oscilações em carga motor a roncar
• Pequenas e lentas ( um ciclo de escorregamento
  pode levar diversos minutos) oscilações em vazio

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Excentricidade dinâmica

• No entanto, o espectro de vibração de um motor
  com um rotor excêntrico tem outras
  características.
• As forças de desequilibrio só aparecem quando as
  linhas de fluxo magnético estam alinhadas com o
  ponto de menor distância de entreferro. A
  vibração a 1xRPM estará modulada a uma frequência
  igual o número de polos vezes a frequência de
  deslizamento.
• A carga de um motor determina a frequência de
  deslizamento, e só roda às RPM nominais da placa
  unicamente quando trabalha a plena carga.

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Excentricidade dinâmica -Entre ferro variável-
100 Hz
Fd
Fd

• Um rotor excêntrico origina uma folga de
  entre-ferros variável (rotativa) o que origina
  vibrações pulsantes .
• Frequentemente necessita de uma grande resolução
  para separar os 100 Hz das harmónicas da
  velocidade de rotação.
• Valores comuns para frequência de deslizamento
  entre 20 e 50 CPM

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Vibrações em Rotor Excêntrico oscilação de
amplitude de 1xRPM aduas vezes a frequência de
escorregamento
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Bandas Laterais ( Vibrações)
Modulação de amplitude devida a excentricidade
Velocidade de rotação
Amplitude
Banda Lateral
Banda Lateral
Frequência
EXEMPLO
2x F. E.
2x F.Escorregamento
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Excentricidade dinâmica

• A não uniformidade do entreferro origina tambem
  uma vibração com uma frequência igual à
  frequência de passagem de barras FB, com bandas
  laterais a 1xRPM do rotor.

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Amplitude de oscilação de níveldepende da carga

• Grandes oscilações em carga motor a roncar
• Pequenas e lentas ( um ciclo de escorregamento
  pode levar diversos minutos) oscilações em vazio

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Outros sintomas de excentricidade dinâmica

• Frequência de Passagem de Cavas (Fb) numero de
  cavas do estator x Velocidade de rotação do
  Rotor
• Bandas laterais a 1 x RPM em torno da Frequência
  de Passagem de Cavas

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Avarias Tipicas

• Mecânicas
• No rotor
• No estator não vibra
• Alimentação

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Desapertos no Estator
N x 100 Hz

• Estator Desapertado
• Desaperto de bobines ou chapas

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Fases Desequilibradas
Bandas Laterais a 16,7 Hz em torno de 100 Hz

• Provoca vibrações excessiva a 100 Hz com bandas
  laterais a 1/3 de 50 Hz ( 16,7 Hz)
• Níveis de vibração a 100 Hz podem exceder 25 mm/s

EXEMPLO
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ISO 10816-3Critério de Avaliação
Para máquinas eléctricas a rodar a mais de 600
RPM Para bombas a rodar a mais de 1200 RPM Para
máquinas entre 15 kW e 50 MW a rodar a mais de
730 RPM Para velocidades inferiores aplica-se o
critério de deslocamento
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Limite recomendada para componente a 100 Hz

• 2,5 mm/s RMS

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alguns ensaios e sintomas
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Caso Prático I
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Caso Prático I
Aumento dos níveis de vibração a acompanhar o
aquecimento do motor.
Oscilações de amplitude das harmónicas da
velocidade de rotação.
43
Caso Prático I
O batimento é provocado pela proximidade da 2.ª
harmónica da velocidade de rotação , pela 2.ª
harmónica da frequência da rede (100 Hz) e bandas
laterais
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Caso Prático I
Bandas laterais a 2 x a frequência de
deslizamento (0.52 Hz)
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Sistemas de monitorização permanente

Sistemas protetivos e preditivos
Ex
Transmissores de vibrações Monitorização
permanente de vibrações Sistemas
wireless Análise da assinatura de motores
elétricos pela técnica do MCM
Meggitt Vibro-Meter
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Equipamentos portáteis

• Vibrometros
• Analisadores de vibrações
• Coletores de dados
• Medidores de ultrassons
• Sensores de vibrações

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Pode ver um artigo sobre este tema neste link
https//www.dmc.pt/analise-de-vibracoes-em-motores
-eletricos/
www.DMC.com
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Esperamos que esta apresentação tenho sido
interessante