Conhecimento básico de motores elétricos

1. Introdução aos Motores Elétricos

Um motor elétrico é um dispositivo que converte energia elétrica em energia mecânica. Ele utiliza uma bobina energizada (ou seja, enrolamento do estator) para gerar um campo magnético rotativo e atuar no rotor (como uma estrutura de alumínio fechada em gaiola de esquilo) para gerar um torque rotacional magnetoelétrico.

Os motores elétricos são divididos em motores CC e CA, de acordo com as diferentes fontes de energia utilizadas. A maioria dos motores no sistema de energia são CA, que podem ser síncronos ou assíncronos (a velocidade do campo magnético do estator do motor não mantém a velocidade síncrona com a velocidade de rotação do rotor).

Um motor elétrico consiste principalmente em um estator e um rotor, e a direção da força que atua sobre o fio energizado no campo magnético está relacionada à direção da corrente e à direção da linha de indução magnética (direção do campo magnético). O princípio de funcionamento de um motor elétrico é o efeito de um campo magnético sobre a força que atua sobre a corrente, fazendo com que o motor gire.

2. Divisão de motores elétricos

① Classificação por fonte de alimentação de trabalho

De acordo com as diferentes fontes de energia dos motores elétricos, eles podem ser divididos em motores CC e motores CA. Os motores CA também são divididos em motores monofásicos e motores trifásicos.

② Classificação por estrutura e princípio de funcionamento

Os motores elétricos podem ser divididos em motores CC, motores assíncronos e motores síncronos, de acordo com sua estrutura e princípio de funcionamento. Os motores síncronos também podem ser divididos em motores síncronos de ímã permanente, motores síncronos de relutância e motores síncronos de histerese. Os motores assíncronos podem ser divididos em motores de indução e motores comutadores CA. Os motores de indução são ainda divididos em motores assíncronos trifásicos e motores assíncronos de polos sombreados. Os motores comutadores CA também são divididos em motores excitados em série monofásicos, motores CA CC de dupla finalidade e motores repulsivos.

③ Classificado por modo de inicialização e operação

Os motores elétricos podem ser divididos em motores assíncronos monofásicos acionados por capacitor, motores assíncronos monofásicos operados por capacitor, motores assíncronos monofásicos acionados por capacitor e motores assíncronos monofásicos de fase dividida, de acordo com seus modos de partida e operação.

④ Classificação por finalidade

Os motores elétricos podem ser divididos em motores de acionamento e motores de controle, de acordo com sua finalidade.

Os motores elétricos para acionamento são divididos em ferramentas elétricas (incluindo ferramentas de perfuração, polimento, polimento, entalhe, corte e expansão), motores elétricos para eletrodomésticos (incluindo máquinas de lavar, ventiladores elétricos, geladeiras, condicionadores de ar, gravadores, gravadores de vídeo, DVD players, aspiradores de pó, câmeras, sopradores elétricos, barbeadores elétricos, etc.) e outros pequenos equipamentos mecânicos gerais (incluindo várias pequenas máquinas-ferramentas, pequenas máquinas, equipamentos médicos, instrumentos eletrônicos, etc.).

Os motores de controle são divididos em motores de passo e servomotores.
⑤ Classificação por estrutura do rotor

De acordo com a estrutura do rotor, os motores elétricos podem ser divididos em motores de indução de gaiola (anteriormente conhecidos como motores assíncronos de gaiola de esquilo) e motores de indução de rotor enrolado (anteriormente conhecidos como motores assíncronos enrolados).

⑥ Classificado por velocidade de operação

Os motores elétricos podem ser divididos em motores de alta velocidade, motores de baixa velocidade, motores de velocidade constante e motores de velocidade variável, de acordo com sua velocidade de operação.

⑦ Classificação por forma protetora

a. Tipo aberto (como IP11, IP22).

Com exceção da estrutura de suporte necessária, o motor não possui proteção especial para as partes rotativas e energizadas.

b. Tipo fechado (como IP44, IP54).

As partes rotativas e energizadas dentro da carcaça do motor necessitam de proteção mecânica necessária para evitar contato acidental, mas isso não prejudica significativamente a ventilação. Os motores de proteção são divididos nos seguintes tipos, de acordo com suas diferentes estruturas de ventilação e proteção.

ⓐ Tipo de cobertura de malha.

As aberturas de ventilação do motor são cobertas com revestimentos perfurados para evitar que as partes rotativas e energizadas do motor entrem em contato com objetos externos.

ⓑ Resistente a gotejamento.

A estrutura de ventilação do motor pode impedir que líquidos ou sólidos que caem verticalmente entrem diretamente no interior do motor.

ⓒ À prova de respingos.

A estrutura de ventilação do motor pode impedir que líquidos ou sólidos entrem no interior do motor em qualquer direção dentro de um ângulo vertical de 100°.

ⓓ Fechado.

A estrutura da carcaça do motor pode impedir a livre troca de ar dentro e fora da carcaça, mas não requer vedação completa.

ⓔ À prova d'água.
A estrutura da carcaça do motor pode impedir que água com certa pressão entre no interior do motor.

ⓕ Estanque.

Quando o motor é imerso em água, a estrutura da carcaça do motor pode impedir que a água entre no interior do motor.

ⓖ Estilo de mergulho.

O motor elétrico pode operar na água por um longo período sob pressão nominal.

ⓗ À prova de explosão.

A estrutura da carcaça do motor é suficiente para evitar que a explosão de gás dentro do motor seja transmitida para o exterior, causando a explosão de gás combustível fora do motor. Conta oficial "Literatura de Engenharia Mecânica", posto de gasolina do engenheiro!

⑧ Classificado por métodos de ventilação e resfriamento

a. Auto-resfriamento.

Os motores elétricos dependem apenas da radiação da superfície e do fluxo de ar natural para resfriamento.

b. Ventilador auto-resfriado.

O motor elétrico é acionado por um ventilador que fornece ar de resfriamento para resfriar a superfície ou o interior do motor.

c. Ele resfriou com ventilador.

O ventilador que fornece ar de resfriamento não é acionado pelo próprio motor elétrico, mas sim de forma independente.

d. Tipo de ventilação por duto.

O ar de resfriamento não é introduzido ou descarregado diretamente de fora ou de dentro do motor, mas sim através de tubulações. Ventiladores para ventilação por tubulações podem ser auto-refrigerados ou resfriados por outro ventilador.

e. Resfriamento líquido.

Os motores elétricos são resfriados com líquido.

f. Refrigeração a gás em circuito fechado.

A circulação do meio de resfriamento do motor ocorre em um circuito fechado que inclui o motor e o resfriador. O meio de resfriamento absorve calor ao passar pelo motor e libera calor ao passar pelo resfriador.
g. Resfriamento de superfície e resfriamento interno.

O meio de resfriamento que não passa pelo interior do condutor do motor é chamado de resfriamento de superfície, enquanto o meio de resfriamento que passa pelo interior do condutor do motor é chamado de resfriamento interno.

⑨ Classificação por forma de estrutura de instalação

A forma de instalação dos motores elétricos geralmente é representada por códigos.

O código é representado pela sigla IM para instalação internacional,

A primeira letra em IM representa o código do tipo de instalação, B representa a instalação horizontal e V representa a instalação vertical;

O segundo dígito representa o código do recurso, representado por algarismos arábicos.

⑩ Classificação por nível de isolamento

Nível A, nível E, nível B, nível F, nível H, nível C. A classificação do nível de isolamento dos motores é mostrada na tabela abaixo.

⑪ Classificado de acordo com a carga horária nominal

Sistema de trabalho contínuo, intermitente e de curto prazo.

Sistema de Serviço Contínuo (SI). O motor garante operação de longo prazo sob o valor nominal especificado na placa de identificação.

Horas de trabalho de curta duração (S2). O motor só pode operar por um período limitado de tempo, abaixo do valor nominal especificado na placa de identificação. Existem quatro tipos de padrões de duração para operação de curta duração: 10 min, 30 min, 60 min e 90 min.

Sistema de trabalho intermitente (S3). O motor só pode ser usado de forma intermitente e periódica sob o valor nominal especificado na placa de identificação, expresso em porcentagem de 10 minutos por ciclo. Por exemplo, FC = 25%; Dentre eles, S4 a S10 pertencem a vários sistemas de trabalho intermitentes sob diferentes condições.

9.2.3 Falhas comuns em motores elétricos

Motores elétricos frequentemente apresentam diversas falhas durante operação de longo prazo.

Se a transmissão de torque entre o conector e o redutor for grande, o furo de conexão na superfície do flange apresentará desgaste severo, o que aumenta a folga de ajuste da conexão e leva à transmissão de torque instável; O desgaste da posição do rolamento causado por danos ao rolamento do eixo do motor; Desgaste entre as cabeças do eixo e as chavetas, etc. Após a ocorrência de tais problemas, os métodos tradicionais se concentram principalmente na soldagem de reparo ou usinagem após o revestimento com escova, mas ambos têm certas desvantagens.

O estresse térmico gerado pela soldagem de reparo em alta temperatura não pode ser completamente eliminado, o que o torna propenso a entortar ou fraturar. No entanto, a galvanoplastia é limitada pela espessura do revestimento e propensa a descascamento, e ambos os métodos utilizam metal para reparar o metal, o que não altera a relação "duro com duro". Sob a ação combinada de várias forças, ainda causará desgaste.

Os países ocidentais contemporâneos frequentemente utilizam materiais compósitos poliméricos como métodos de reparo para solucionar esses problemas. A aplicação de materiais poliméricos para reparo não afeta o estresse térmico da soldagem e a espessura do reparo não é limitada. Ao mesmo tempo, os materiais metálicos do produto não têm a flexibilidade necessária para absorver o impacto e a vibração do equipamento, evitando a possibilidade de desgaste e prolongando a vida útil dos componentes do equipamento, economizando muito tempo de inatividade para as empresas e gerando enorme valor econômico.
(1) Fenômeno de falha: O motor não pode dar partida após ser conectado

Os motivos e métodos de manuseio são os seguintes.

① Erro na fiação do enrolamento do estator – verifique a fiação e corrija o erro.

2 Circuito aberto no enrolamento do estator, curto-circuito no aterramento, circuito aberto no enrolamento do motor do rotor enrolado – identifique o ponto de falha e elimine-o.

3 Carga excessiva ou mecanismo de transmissão travado – verifique o mecanismo de transmissão e a carga.

④ Circuito aberto no circuito do rotor de um motor de rotor enrolado (mau contato entre a escova e o anel coletor, circuito aberto no reostato, mau contato no cabo, etc.) – identifique o ponto de circuito aberto e repare-o.

⑤ A tensão da fonte de alimentação está muito baixa – verifique a causa e elimine-a.

⑥ Perda de fase da alimentação elétrica – verifique o circuito e restaure a fase trifásica.

(2) Fenômeno de falha: Aumento de temperatura do motor muito alto ou fumaça

Os motivos e métodos de manuseio são os seguintes.

① Sobrecarregado ou iniciado com muita frequência – reduza a carga e reduza o número de partidas.

2 Perda de fase durante a operação – verifique o circuito e restaure a fase trifásica.

3 Erro na fiação do enrolamento do estator – verifique a fiação e corrija-a.

④ O enrolamento do estator está aterrado e há um curto-circuito entre espiras ou fases – identifique o local do aterramento ou curto-circuito e repare-o.

⑤ Enrolamento do rotor da gaiola quebrado – substitua o rotor.

⑥ Operação de fase ausente do enrolamento do rotor enrolado – identifique o ponto de falha e repare-o.

⑦ Atrito entre o estator e o rotor – Verifique os rolamentos e o rotor quanto a deformações, repare ou substitua.

⑧ Ventilação insuficiente – verifique se a ventilação está desobstruída.

⑨ Tensão muito alta ou muito baixa – Verifique a causa e elimine-a.

(3) Fenômeno de falha: Vibração excessiva do motor

Os motivos e métodos de manuseio são os seguintes.

① Rotor desbalanceado – nivelamento de equilíbrio.

2 Polia desbalanceada ou extensão do eixo dobrada – verifique e corrija.

③ O motor não está alinhado com o eixo de carga – verifique e ajuste o eixo da unidade.

④ Instalação inadequada do motor – verifique os parafusos de instalação e fundação.

⑤ Sobrecarga repentina – reduza a carga.

(4)Fenômeno de falha: som anormal durante a operação
Os motivos e métodos de manuseio são os seguintes.

① Atrito entre o estator e o rotor – Verifique os rolamentos e o rotor quanto a deformações, repare ou substitua.

2 Rolamentos danificados ou mal lubrificados – substitua e limpe os rolamentos.

3 Operação de perda de fase do motor – verifique o ponto de circuito aberto e repare-o.

④ Colisão da lâmina com o invólucro – verificar e eliminar falhas.

(5) Fenômeno de falha: A velocidade do motor é muito baixa quando sob carga

Os motivos e métodos de manuseio são os seguintes.

① A tensão da fonte de alimentação está muito baixa – verifique a tensão da fonte de alimentação.

2 Carga excessiva – verifique a carga.

3 Enrolamento do rotor da gaiola quebrado – substitua o rotor.

④ Contato ruim ou desconectado de uma fase do grupo de fios do rotor de enrolamento – verifique a pressão da escova, o contato entre a escova e o anel coletor e o enrolamento do rotor.
(6) Fenômeno de falha: a carcaça do motor está energizada

Os motivos e métodos de manuseio são os seguintes.

① Aterramento deficiente ou alta resistência de aterramento – Conecte o fio terra de acordo com as regulamentações para eliminar falhas de aterramento deficiente.

2 Os enrolamentos estão úmidos – passam por tratamento de secagem.

3. Danos no isolamento, colisão de cabos – Mergulhe a tinta para reparar o isolamento e reconecte os cabos. 9.2.4 Procedimentos de operação do motor

① Antes da desmontagem, use ar comprimido para soprar a poeira da superfície do motor e limpá-lo.

② Selecione o local de trabalho para a desmontagem do motor e limpe o ambiente no local.

③ Familiaridade com as características estruturais e requisitos técnicos de manutenção de motores elétricos.

④ Prepare as ferramentas necessárias (incluindo ferramentas especiais) e equipamentos para desmontagem.

⑤ Para melhor compreender os defeitos de funcionamento do motor, um teste de inspeção pode ser realizado antes da desmontagem, se as condições permitirem. Para isso, o motor é testado com carga, e a temperatura, o ruído, a vibração e outras condições de cada parte do motor são verificados detalhadamente. A tensão, a corrente, a velocidade, etc. também são testadas. Em seguida, a carga é desconectada e um teste de inspeção separado sem carga é realizado para medir a corrente sem carga e as perdas sem carga, e os registros são feitos. Conta oficial "Literatura de Engenharia Mecânica", posto de gasolina do engenheiro!

⑥ Desligue o fornecimento de energia, remova a fiação externa do motor e mantenha registros.

⑦ Selecione um megôhmetro de tensão adequado para testar a resistência de isolamento do motor. Para comparar os valores de resistência de isolamento medidos durante a última manutenção e determinar a tendência de alteração do isolamento e o estado do isolamento do motor, os valores de resistência de isolamento medidos em diferentes temperaturas devem ser convertidos para a mesma temperatura, geralmente 75 ℃.

⑧ Teste a taxa de absorção K. Quando a taxa de absorção K > 1,33, indica que o isolamento do motor não foi afetado pela umidade ou que o grau de umidade não é severo. Para comparar com dados anteriores, também é necessário converter a taxa de absorção medida em qualquer temperatura para a mesma temperatura.

9.2.5 Manutenção e reparação de motores elétricos

Quando o motor está funcionando ou com defeito, há quatro métodos para prevenir e eliminar falhas em tempo hábil, a saber: olhar, ouvir, cheirar e tocar, para garantir a operação segura do motor.

(1) Olhar

Observe se há alguma anormalidade durante o funcionamento do motor, que se manifesta principalmente nas seguintes situações.

① Quando o enrolamento do estator está em curto-circuito, pode ser vista fumaça saindo do motor.

② Quando o motor estiver severamente sobrecarregado ou fora de fase, a velocidade diminuirá e haverá um forte zumbido.

③ Quando o motor funciona normalmente, mas para repentinamente, podem aparecer faíscas na conexão solta; Fenômeno de um fusível queimado ou de um componente preso.

④ Se o motor vibrar violentamente, pode ser devido ao travamento do dispositivo de transmissão, má fixação do motor, parafusos de fundação soltos, etc.

⑤ Se houver descoloração, marcas de queimadura e manchas de fumaça nos contatos e conexões internas do motor, isso indica que pode haver superaquecimento local, mau contato nas conexões dos condutores ou enrolamentos queimados.

(2) Ouvir

O motor deve emitir um zumbido uniforme e leve durante a operação normal, sem ruídos ou ruídos especiais. Se houver muito ruído, incluindo ruído eletromagnético, ruído de rolamento, ruído de ventilação, ruído de atrito mecânico, etc., pode ser um sinal ou fenômeno de mau funcionamento.

① Para ruído eletromagnético, se o motor emitir um som alto e pesado, pode haver vários motivos.

a. O entreferro entre o estator e o rotor é irregular, e o som oscila de agudo para grave com o mesmo intervalo de tempo entre os sons agudo e grave. Isso é causado pelo desgaste dos rolamentos, que faz com que o estator e o rotor não fiquem concêntricos.

b. A corrente trifásica está desbalanceada. Isso se deve a aterramento incorreto, curto-circuito ou mau contato do enrolamento trifásico. Se o som for muito baixo, indica que o motor está severamente sobrecarregado ou fora de fase.

c. Núcleo de ferro solto. A vibração do motor durante a operação faz com que os parafusos de fixação do núcleo de ferro se soltem, fazendo com que a chapa de aço silício do núcleo de ferro se solte e emita ruído.

2. O ruído do rolamento deve ser monitorado frequentemente durante a operação do motor. O método de monitoramento consiste em pressionar uma extremidade da chave de fenda contra a área de montagem do rolamento e aproximar a outra extremidade do ouvido para ouvir o ruído do rolamento em funcionamento. Se o rolamento estiver funcionando normalmente, o ruído será um "farfalhar" contínuo e leve, sem flutuações de altura ou ruído de atrito do metal. Se ocorrerem os seguintes ruídos, o problema é considerado anormal.

a. Há um ruído de "rangido" quando o rolamento está em funcionamento, que é um ruído de fricção metálica, geralmente causado pela falta de óleo no rolamento. O rolamento deve ser desmontado e a graxa lubrificante adicionada deve ser aplicada na quantidade adequada.

b. Se houver um som de "rangido", trata-se do som produzido pela rotação da esfera, geralmente causado pelo ressecamento da graxa lubrificante ou pela falta de óleo. Pode-se adicionar uma quantidade adequada de graxa.

c. Se houver um som de “clique” ou “rangido”, é o som gerado pelo movimento irregular da esfera no rolamento, que é causado pelo dano da esfera no rolamento ou pelo uso prolongado do motor e pela secagem da graxa lubrificante.

③ Se o mecanismo de transmissão e o mecanismo acionado emitem sons contínuos em vez de flutuantes, eles podem ser manipulados das seguintes maneiras.

a. Sons periódicos de “estalos” são causados ​​por juntas de correias irregulares.

b. O som periódico de “batida” é causado por acoplamento ou polia soltos entre eixos, bem como por chavetas ou rasgos desgastados.

c. O som de colisão irregular é causado pelas pás do vento colidindo com a tampa do ventilador.
(3) Cheiro

Ao sentir o cheiro do motor, falhas também podem ser identificadas e prevenidas. Se for encontrado um cheiro especial de tinta, isso indica que a temperatura interna do motor está muito alta; se for encontrado um forte odor de queimado ou queimado, pode ser devido à quebra da camada de isolamento ou à queima do enrolamento.

(4) Toque

Tocar na temperatura de algumas partes do motor também pode determinar a causa do mau funcionamento. Para garantir a segurança, use o dorso da mão para tocar as partes ao redor da carcaça do motor e dos rolamentos. Se forem encontradas anormalidades de temperatura, pode haver vários motivos.

① Ventilação deficiente. Como ventilador desmontado, dutos de ventilação bloqueados, etc.

2 Sobrecarga. Causa corrente excessiva e superaquecimento do enrolamento do estator.

③ Curto-circuito entre os enrolamentos do estator ou desequilíbrio de corrente trifásica.

④ Partidas ou frenagens frequentes.

⑤ Se a temperatura ao redor do mancal estiver muito alta, pode ser causado por danos no mancal ou falta de óleo.