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Os cinco principais pontos de teste para entender a eficiência e o desempenho do transmissor

Os transmissores são uma tecnologia universal para transformação da tensão constante da principal fonte de alimentação AC em tensão variável, para controlar o torque do motor e a velocidade, ideal para motores que operam em cargas de equipamentos mecânicos. O transmissor oferece mais eficiência do que os motores em linha simples e um grau de controle que não pode ser obtido em motores acionados diretos simples. Esses fatores resultam em economia de energia, maior desempenho de produção e aumento da vida útil do motor.

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De acordo com o Departamento de Energia (DOE) dos Estados Unidos, os sistemas de motor são essenciais para o funcionamento de quase todas as unidades fabris, sendo responsáveis por 60% a 70% de toda a eletricidade utilizada. O DOE também identifica as unidades de frequência variável (VFD) como fonte para oferecer reduções significativas de custos às unidades fabris. Não é surpresa que os transmissores sejam comumente usados em muitas indústrias e instalações. Para garantir o tempo de funcionamento nesses sistemas de motor, é necessário priorizar a manutenção e a resolução de problemas.

Desafios para testar os transmissores

A resolução de problemas e os testes em transmissores, também conhecidos como unidades de frequência variável (VFD), variadores de velocidade (VSD) ou unidades de velocidade ajustável (ASD), frequentemente são realizados por especialistas com o uso de vários instrumentos de teste, incluindo osciloscópios, multímetros digitais ou outras ferramentas de teste. Esses testes podem envolver um certo grau de tentativa e erro, usando o antigo processo de eliminação. Devido à complexidade dos sistemas de motor, os testes muitas vezes ocorrem anualmente, a menos que um sistema comece a falhar. Pode ser problemático determinar por onde começar o teste, considerando que geralmente o histórico de trabalho no equipamento não existe ou está incompleto. Isso inclui a documentação de testes específicos e medições realizadas anteriormente, trabalho concluído ou a condição "as-left" de componentes individuais. Os avanços na tecnologia de testes eliminaram alguns dos desafios. Novos instrumentos, como os Analisadores de transmissor da Fluke MDA-510 e MDA-550, foram projetados para tornar os testes em transmissor mais eficientes e detalhados com a possibilidade de documentar o processo a cada etapa. Esses relatórios podem ser armazenados e comparados aos testes subsequentes para se ter uma visão geral do histórico de manutenção do transmissor.

Uma maneira mais fácil de resolver problemas em VFDs

Combinando as funções de medidor, osciloscópio portátil e registrador com a orientação de um instrutor qualificado, esses avançados analisadores de transmissor utilizam avisos na tela, diagramas de configuração claros e instruções detalhadas escritas por especialistas em transmissores para guiar você pelos testes essenciais. Esse novo método para detalhar e simplificar testes complexos permite que um especialista experiente em transmissores trabalhe com rapidez e confiança para obter os detalhes de que ele precisa. Também oferece um caminho mais rápido para que técnicos menos experientes iniciem as análises em transmissores.

É mais fácil descobrir a causa principal de uma falha no sistema do transmissor ou realizar uma manutenção preventiva de rotina usando um conjunto de testes e medições padrão nos pontos mais importantes do sistema. Começando na entrada de energia, testes importantes com diferentes técnicas de medição e critérios de avaliação são realizados em todo o sistema, terminando na saída.

Aqui estão alguns testes essenciais para a resolução de problemas em transmissores:

Os Analisadores de transmissor da Fluke guiarão você pelos os testes e automatizarão muitos dos cálculos necessários para que os resultados sejam confiáveis. Além disso, você pode salvar um relatório com os dados em praticamente qualquer ponto de teste, para produzir documentação para upload em um sistema de gerenciamento de manutenção computadorizada (CMMS) ou compartilhar com um colega ou consultor especialista.

Nota de segurança: Sempre leia as informações de segurança do produto antes de começar o teste. Não trabalhe sozinho e siga os códigos de segurança locais e nacionais. Use equipamento de proteção pessoal (luvas de borracha, proteção facial e roupas resistentes a chamas aprovadas) para evitar choque e lesões por arco elétrico em locais onde condutores perigosos estejam expostos.

Para iniciar cada teste com um Analisador de transmissor Fluke, conecte as pontas de prova de testes de acordo com o diagrama e pressione "Next".

Conexões de fase a fase
Conexões de medição guiada passo a passo da entrada da transmissão

1. Entrada do acionamento

Analisar a energia de entrada em um transmissor é um excelente primeiro passo para determinar se um circuito de alimentação da unidade apresenta alguma distorção, perturbação ou ruído que possa estar afetando a energia do terra.

Testes

Compare a tensão nominal da unidade à tensão de alimentação real, para ver rapidamente se os valores estão dentro dos limites aceitáveis. Um valor com mais de 10% fora da faixa pode indicar um problema de tensão de alimentação. Determine se a corrente de entrada está dentro da especificação máxima e se os condutores estão devidamente dimensionados.

  • Compare a frequência medida à frequência especificada. Uma diferença de mais de 0,5 Hz pode causar problemas.
  • Verifique se a distorção harmônica está dentro de um nível aceitável. Verifique visualmente a forma de onda ou a tela de espectro dos harmônicos, que mostra tanto a distorção harmônica total quando os harmônicos individuais. Formas de onda com superfície plana, por exemplo, podem indicar uma carga não linear conectada ao mesmo circuito de alimentação. Se a distorção harmônica total (THD) for maior do que 6%, há um problema potencial.
  • Verifique o desequilíbrio de tensão nos terminais de entrada para garantir que o desbalanceamento de fase não seja muito alto (menos de 6 a 8%) e que a rotação de fases esteja correta. Uma leitura de desequilíbrio de tensão alta pode indicar falha de fase. Uma leitura de mais de 2% pode levar a falhas na tensão e causar um lapso na proteção de falha de sobrecarga da unidade ou interromper outros equipamentos.
  • Teste o desequilíbrio da corrente. Um desequilíbrio excessivo pode indicar um problema no retificador da unidade. Uma leitura de desequilíbrio da corrente de mais de 6% poderia indicar um problema dentro do inversor do transmissor e ser problemático.

2. Bus CC

A conversão de CA para CC dentro da unidade é fundamental. É necessário ter a tensão correta e atenuação adequada com baixa ondulação para o melhor desempenho. A tensão de ondulação alta pode ser um indicador de falha de capacitores ou dimensionamento incorreto do motor conectado. A função de gravação de um Analisador de transmissor Fluke MDA-500 pode ser utilizada para verificar o desempenho do bus CC dinamicamente em modo de operação quando uma carga é aplicada. Como alternativa, uma Ferramenta de teste Fluke ScopeMeter® ou multímetro avançado pode ser usado para esse teste.

Testes

Nível 1 do bus CC da unidade CC
Ondulação no bus CC
  • Determine se a tensão do bus CC é proporcional ao pico da tensão de linha de entrada. Exceto para retificadores controlados, a tensão deve ser de cerca de 1,31 a 1,41 vezes a tensão de linha RMS. Uma baixa leitura de tensão CC pode causar um lapso na unidade, que pode ser causada por baixa tensão de entrada da rede elétrica ou distorção de tensão de entrada, como superfícies planas.
  • Verifique se há qualquer distorção ou erro na amplitude de pico na tensão de linha. Isso pode causar um erro de excesso ou falta de tensão. Uma leitura de tensão CC com +/- 10% da tensão nominal pode indicar um problema.
  • Determine se os picos da ondulação CA têm um nível de repetição diferente. Após a conversão CA para CC, um ligeiro componente de ondulação CA permanecerá no bus CC. As tensões de ondulação acima de 40 V podem ser causadas por capacitores com defeito ou uma especificação de unidade muito baixa para a carga ou o motor conectado.
Corrente 1 da tensão de saída do acionamento
Tensão e corrente na saída do acionamento

3. Saída do acionamento

É essencial testar a saída do acionamento para garantir a operação adequada do motor, além de poder oferecer dicas sobre problemas nos circuitos da unidade.

Testes

  • Determine se a tensão e a corrente estão dentro dos limites. Uma alta corrente de saída pode causar aquecimento na corrente, diminuindo a vida útil do isolamento do estator.
  • Verifique a relação da tensão/frequência (V/Hz) para garantir que ela esteja dentro dos limites especificados do motor. Uma relação alta pode fazer com que o motor superaqueça; uma relação baixa fará com que o motor perca torque. Frequência estável e tensão instável podem indicar um problema no bus CC; frequência instável e tensão estável podem indicar problemas de comutação (IGBT). Frequência e tensão instáveis podem indicar possíveis problemas nos circuitos de controle de velocidade.
  • Verifique a saída da unidade, focando tanto na relação da tensão para frequência (V/F) como na modulação da tensão. Quando são vistas altas medições de relação V/F, o motor pode superaquecer. Com relações V/F baixas, o motor conectado pode não ser capaz de fornecer o binário necessário para a carga para operar de maneira suficiente o processo pretendido.
  • Verifique a modulação da tensão usando medições fase a fase. Picos de alta tensão podem danificar o isolamento dos enrolamentos do motor e causar lapsos na unidade. Picos de tensão superiores a 50% da tensão nominal são problemáticos.
  • Verifique a inclinação dos impulsos de comutação, indicados pela leitura da unidade. O tempo de elevação ou inclinação dos impulsos é indicado pela leitura de dV/dt (taxa de variação da tensão ao longo do tempo) e deve ser comparado com o isolamento especificado do motor.
  • Teste a frequência de comutação com fase de CC. Identifique se existe um potencial problema com a comutação ou o aterramento eletrônico, que pode ser indicado quando o sinal varia para cima e para baixo.
  • Meça o desequilíbrio de tensão, de preferência com carga plena. O desequilíbrio não deve ser superior a 2%. O desequilíbrio de tensão provoca o desequilíbrio de corrente, que pode resultar em calor excessivo nos enrolamentos do motor. As causas para o desequilíbrio podem incluir circuitos de acionamento com defeito. Se uma fase mostra uma falha, ela é chamada de "monofásica", o que pode causar aquecimento no motor, falha em iniciar após uma parada, perda significativa de eficiência e potencial dano no motor e na carga conectada.
  • Meça o desequilíbrio da corrente, que não deve exceder 10% para motores trifásicos. Um desequilíbrio grande com tensão baixa pode indicar que os enrolamentos do motor estão em curto ou que as fases estão em curto com o terra. Um desequilíbrio grande também pode causar disparo da unidade, altas temperaturas no motor e queimaduras nos enrolamentos

4. Entrada do motor

A tensão fornecida nos terminais de entrada do motor é importante, e a seleção de cabos da transmissão para o motor é fundamental. A seleção incorreta do cabeamento pode resultar em danos ao motor e à transmissão, devido aos picos de tensão refletidos em excesso. Esses testes são, na maioria, idênticos aos testes da saída do acionamento acima.

Testes

  • Verifique se a corrente presente nos terminais está dentro da especificação do motor. Condições de excesso de corrente podem causar aquecimento no motor e diminuir a vida útil do isolamento do estator, podendo resultado em falha prematura do motor.
  • A modulação de tensão ajuda a identificar os picos de tensão alta para o terra que poderiam danificar o isolamento do motor.
  • O desequilíbrio de tensão pode afetar seriamente a vida útil do motor e pode ser uma indicação de um inversor com defeito. Isso pode levar a falhas na tensão e lapsos na proteção contra sobrecarga.
  • Um desequilíbrio na corrente pode indicar desequilíbrio de tensão ou problemas no retificador da unidade.
Engenheiro MDA

5. Tensão do eixo do motor

Os pulsos de tensão de um transmissor podem acoplar o estator do motor em seu rotor, causando o aparecimento de uma tensão no eixo do rotor. Quando esta voltagem no eixo do rotor ultrapassa a capacidade isolante da graxa do rolamento, correntes de descarga disruptiva (faíscas) podem ocorrer, causando furos e ranhuras nos sulcos do rolamento do motor, dano estes que podem causar uma falha prematura do motor.

Teste

  • Meça a tensão entre o chassi do motor e o eixo de acionamento. O MDA-550, por exemplo, fornece uma ponta de prova de escova de fibra de carbono para essa finalidade. O teste pode detectar facilmente a presença de correntes destrutivas por abrasamento, enquanto a amplitude de impulso e a contagem de eventos permitirão que você tome a ação antes que a falha ocorra.
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