Identifier et résoudre les problèmes courants de moteur et de variateur

Extrait du livre Motor and Drive Troubleshooting, écrit par Glen A. Mazur, publié par American Technical Publishers

Les variateurs et moteurs électriques se trouvent dans des environnements résidentiels, commerciaux, industriels, de loisirs, gouvernementaux et partout ailleurs où une sortie rotative contrôlée est requise.

Des problèmes liés aux exigences de contrôle ou aux conditions environnementales peuvent parfois survenir. Les applications de moteur et de variateur peuvent rencontrer des problèmes comme des fusibles grillés ou des disjoncteurs qui se déclenchent ; les équipements peuvent être endommagés par l'humidité, la saleté, l'huile ou la graisse, la corrosion, la foudre, une mauvaise manipulation, et toute condition autre que celles pour lesquelles les équipements ont été conçus. L'endommagement d'équipements peut également être provoqué par l'âge, l'usure, une taille inadaptée, un mauvais alignement, et par des conditions de puissance, notamment des tensions transitoires, des harmoniques, des pertes de phase ainsi que des creux et des surtensions.

Les moteurs électriques sont les éléments d'équipement électrique les plus fiables, à condition qu'ils soient utilisés et installés correctement et en tenant compte de la taille et de la connexion de la source d'alimentation. Dans ces conditions, ils peuvent durer une décennie ou plus, avec une maintenance minimale.

La marche en monophasé peut être difficile à détecter

Les moteurs peuvent tout de même tomber en panne. Un moteur triphasé peut perdre la tension d'une des phases, ce qui peut provoquer un problème appelé la perte de phase, qui peut être difficile à détecter dans des conditions normales de fonctionnement. Sur un variateur de vitesse (VSD), la marche en monophasé est généralement provoquée par une connexion ouverte sur une extrémité du câblage entre le moteur et le variateur, ou sur un des conducteurs du câble. Des fusibles ayant sauté, des défaillances mécaniques sur l'équipement de commutation, et même la foudre peuvent provoquer une perte de phase.

Lorsqu'une perte de phase se produit, les deux autres enroulements de phase doivent faire circuler plus de courant, ce qui produit une chaleur excessive et provoque une panne du moteur. Une perte de phase peut être difficile à détecter car, dans la plupart des cas, le moteur continue de fonctionner. Ainsi, effectuer des mesures d'intensité sur toutes les phases jusqu'à détecter une phase ouverte est le meilleur moyen d'identifier une marche en monophasé.

Des courants de contournement vers les roulements externes

Un moteur crée une tension inévitable de l'arbre. Cette tension entre l'enroulement du stator et l'arbre d'induit est créée par de petites asymétries dans le champ magnétique de l'entrefer. Lorsque la tension de l'arbre du moteur dépasse la capacité isolante de la graisse des roulements, des courants de contournement apparaissent vers le roulement externe. Des bruits inhabituels et une surchauffe sont généralement les premiers signes d'un problème provoqué par des roulements qui commencent à perdre leur forme et sont sujets à des frottements. Les tensions de l'arbre doivent être mesurées à l'aide d'un oscilloscope portable plutôt qu'un multimètre numérique (DMM) car les tensions apparaissent comme des pics incohérents. La variation entre ces pics n'est pas suffisamment importante pour que le DMM l'enregistre.

Les outils fréquemment utilisés pour le dépannage

Sur un oscilloscope portable à quatre voies, comme ce ScopeMeter® Fluke 190-204,le tracé sur l'écran indique l'amplitude du signal au fil du temps.

Les oscilloscopes portables sont l'outil idéal dans de nombreuses situations grâce à leurs fonctionnalités avancées. Sur l'écran d'un oscilloscope portable, l'axe « x » représente le temps et l'axe « y » représente l'amplitude d'une forme d'onde. Le tracé est la ligne sur l'écran qui indique l'amplitude du signal au fil du temps. Elle peut être ajustée grâce aux paramètres de la base de temps. Les oscilloscopes portables multivoies peuvent afficher jusqu'à quatre tracés simultanément.

Il est possible de régler les positionnements vertical et horizontal, ce qui permet de superposer deux mesures différentes. Afficher les mesures de cette façon permet de voir clairement si les mesures sont en phase ou non l'une par rapport à l'autre. Plus les mesures sont déphasées, plus grande est la différence entre la puissance véritable du circuit et sa puissance apparente. Un circuit où il existe une différence entre la puissance véritable et la puissance apparente est un circuit qui a un facteur de puissance médiocre.

Multimètres numériquesou DMM sont également des outils de diagnostic fréquents. Ils permettent de mesurer les propriétés électriques et les affichent sous forme de valeurs numériques. Ils sont généralement utilisés pour effectuer des mesures de tension, de résistance et de courant sur des dispositifs de base, comme des fusibles ou des commutateurs. Ils peuvent également être utilisés pour des mesures de base en vue d'un dépannage, comme la tension ou le courant vers le moteur. Il existe différentes catégories de DMM : tout usage, standard et avancé.

Le multimètre TRMS numérique à sécurité intrinsèque Fluke 28 II Ex se situe dans la catégorie avancée. Vous pouvez l'utiliser en zones IIC (gaz) 1 et 2 et en zones IIIC (poussière) 21 et 22. Il est particulièrement utile si vous travaillez sur des moteurs et des variateurs dans l'industrie pétrolière, chimique ou pharmaceutique.

Les DMM tout usage sont utilisés pour mesurer une tension à la source. Ils peuvent également être utilisés pour mesurer une tension entre phases, comme entre la phase et la terre ou entre la phase et le neutre. Cependant, les DMM tout usage ne sont pas toujours aussi précis que leurs équivalents avancés, et leurs fonctions sont plus restreintes.

Un DMM standard est doté de plusieurs fonctionnalités en plus de celles d'un DMM tout usage, comme la capacité de tester les diodes et condensateurs directement, et des positions de commutateur sélecteur supplémentaires qui permettent de mesurer des intensités et tensions de faible impédance. Les DMM standard peuvent également afficher des graphiques à barres plutôt que de simples données numériques.

Les DMM avancés comprennent des fonctionnalités supplémentaires comme l'affichage des capacités pour des mesures plus précises, la possibilité de capturer et stocker des mesures pour les visualiser ultérieurement, des fonctions de suivi de tendance qui permettent d'afficher les mesures prises au fil du temps sur une seule ligne dans un graphique.

Même si les DMM tout usage peuvent être utilisés pour la plupart des applications, pour effectuer un dépannage, il est utile d'avoir à portée de main un DMM avancé avec plusieurs accessoires. Les mesures effectuées à l'aide de certains DMM peuvent être téléchargées sur un PC pour consultation ultérieure, ce qui permet une surveillance des performances dans le temps.