3. Falha do motor

Um ensaio de resistência ôhmica entre as fases de cada enrolamento pode identificar espiras em curto-circuito, mau contato, conexões incorretas e circuitos abertos.

Os testes devem ser feitos em um ambiente com temperatura estável e, também, com a temperatura dos enrolamentos estabilizadas.

Neste guia, assim como na Norma, o termo “Máquina” se refere a motor isolado e não como parte integrante de um equipamento.

Neste guia, assim como na Norma, o termo “Máquina” se refere a motor isolado e não como parte integrante de um equipamento.

Com a máquina ainda montada é importante já realizar os procedimentos iniciais de testes para a verificação se há falhas elétricas importantes que impossibilitem a troca do motor e, também, a se dão um vislumbre inicial do que pode ser a falha no motor ou o serviço a ser executado. Por isso é importante fazer os seguintes testes, focados nos motores trifásicos de baixa tensão de gaiola de esquilo e monofásicos com partida com bobina auxiliar e capacitor:

Tabela 1 - Testes que devem ser feitos com o motor ainda montado

Ver item 5.6 e 5.7 da norma ABNR NBR 16.929.

É importante o reparador levantar todo o histórico do motor com o cliente antes de realizar o reparo, mesmo que tenha algum histórico do motor no sistema da empresa, este geralmente precisa ser atualizado.

São informações importantes:

• o ambiente de operação, temperatura, vibração etc.;
• histórico de reparos e modificações anteriores;
• requisitos da carga, seu tipo, tempo e exigência de operação;
• tipo de acionamento elétrico, método de partida, número de partidas diárias;
• qualidade de energia e da proteção elétrica para o motor;
• dispositivos auxiliares ligados ao motor como bombas, termistores, resistores de aquecimento etc.;
• reclamação de anormalidade do motor relatado pelo cliente.

Possuir um histórico do motor é um passo primordial para auxiliar ao recondicionador e ao cliente em quais passos dar mediante aquele motor queimado. Todas as informações guardadas são muito importantes, saber quais foram os defeitos do passado, quantas vezes aquele motor foi recondicionado, entender qual o intervalo de tempo que o motor está voltando para sua loja pode ser decisivo para dar ao cliente melhores opções de reparo ou de melhoria.

Um exemplo, um motor de um mesmo cliente que num espaço de 6 meses “queimou” duas vezes é sinal que algo de muito errado está acontecendo na instalação do cliente, tanto na parte elétrica, quanto na parte mecânica. Indicar ao cliente que não é somente o motor que necessita de manutenção e, até prestar o serviço de manutenção no local, além de trazer novas oportunidades de negócios, pode também aumentar a credibilidade da loja.

Outra coisa importante é que um motor que já foi mais de 3 vezes profundamente reparado aqueles que trocaram enrolamentos, realocaram chapas do núcleo, trocaram o rotor, etc.) é um motor passível a descarte direto por apresentar baixa eficiência e baixa segurança na operação.

Ver item 6.2.2 da norma ABNR NBR 16.929.

Com o motor em vazio e em funcionamento, se for encontrado um desequilíbrio de corrente entre as fases maior do que 5% é recomendável realizar o “ensaio com inversão de todas as fases”. Com esse procedimento é possível verificar se o problema é no motor ou na rede. A figura 2 exemplifica esta questão. A figura superior mostra o teste referência no qual a alimentação de um motor que apresenta a fase com valor de corrente acima de 5% da média das três correntes.  A figura intermediária mostra que ao inverter as fases, a fase c do motor continua desequilibrada caracterizando que o problema está no motor. A figura inferior mostra que ao inverter as fases, o desequilíbrio mudou para fase a do motor, alimentada pela fase 3 da rede, mostrando que o problema é da rede.

Nessa inversão é importante fazê-la de modo a não inverter o sentido de rotação. Se as correntes nos terminais do motor continuarem no mesmo patamar, sem mudar de posição, significa que o problema é o próprio motor. Caso a defasagem de corrente mude de posição, com relação aos terminais do motor, significa que o problema é na rede.

Ver item 6.1 da norma ABNR NBR 16.929.

É o passo inicial para verificar as condições gerais da máquina. Devem ser realizadas antes e após a limpeza inicial da máquina.

Nesta etapa, qualquer informação é muito importante, presença de detritos e componentes danificados devem ser considerados como causa ou consequência da falha.

Sempre tire fotos das condições da máquina, principalmente para a montagem do relatório para o cliente. Foque onde há sinal de falhas, peças faltantes, sinais de fadiga, trincas, sobreaquecimento e lubrificação deficiente. 

Figura 1 - Exemplo de motor aplicado ao campo em que inspeção visual ainda com motor montado pode ser encontrado diversas falhas devido a deterioração de carcaça

Exemplos de tópicos a serem revisados incluem:

1. Dados da placa da máquina – verifique se todas as informações são legíveis como rendimento, fator de potência, tensão corrente, tipos de ligação etc.;
2. Verificação da carcaça - verificação de sinais de trincas ou corrosão nas carcaças, tampas das carcaças, tampas dos mancais e outros componentes;
3. Sinais de envelhecimento, atividades de descargas parciais enrolamentos de estator de alta tensão), abrasão ou trincas, na isolação;
4. Danos no núcleo do estator ou no rotor, como arraste do rotor ou lâminas soltas, em caso de haver tampa de inspeção;
5. Danos no eixo, empenamento ou alteração de cor;
6. Caixas de terminais e dispositivos para entrada de cabos e juntas de vedação;
7. Ventilador e tampa defletora, aletas, ventilação forçada, se instalada;
8. Sistemas de trocadores de calor ar-ar, ar-água etc.);
9. Partes faltantes importantes, como juntas de vedação.

Ver item 6.3.1 da norma ABNR NBR 16.929

Um ensaio de resistência ôhmica entre as fases de cada enrolamento pode identificar espiras em curto-circuito, mau contato, conexões incorretas e circuitos abertos.

Os testes devem ser feitos em um ambiente com temperatura estável e, também, com a temperatura dos enrolamentos estabilizadas.

Ver item 6.3.2 da norma ABNR NBR 16.929.

Para a verificação final do equilíbrio entre as fases deve-se fazer a “verificação da impedância de cada fase”, ou entre qualquer par de terminais. Aplicando-se uma tensão reduzida, de modo controlado, até a obtenção aproximada da corrente nominal do motor, os resultados para todas as combinações de fases devem ser comparados e qualquer desequilíbrio significativo deve ser investigado. Os critérios devem estar de acordo com as especificações do fabricante. Todavia, para referência, a variação da impedância dos enrolamentos deve ser inferior a 3 % para as bobinas de enrolamentos randômicos.

Para esse teste deverá ser usado um voltímetro, um amperímetro e um Variac (equipamento regulador de tensão alternada).  Aplique uma tensão reduzida, vagarosamente, iniciando sempre da tensão zero, até alcançar próximo a corrente próxima a nominal, ou se for muito alta, uma fração bem estabelecida da nominal. Chegando perto do valor configurado para corrente, anote a tensão e corrente e calcule a impedância aproximada pela fórmula a seguir:

Faça esse procedimento de preferência para cada par de condutores que compõe uma bobina e, após, compare os valores de impedância entre elas.

A comparação pode ser feita escolhendo o maior e o menor valor de impedância encontrado e, também o seguinte cálculo:

Ver item 6.3.3 da norma ABNT NBR 16.929.

O ensaio de resistência de isolamento é muito importante para saber se não há fuga de corrente entre o condutor e partes do motor, verificando, então, a qualidade do verniz de isolamento dos fios do enrolamento. Para isso é necessário utilizar um equipamento de medição específico, o megôhmetro. Este ensaio pode ser encontrado com mais detalhes na ABNT NBR 17094-3:2018, e na tabela a seguir, há valores de referência para saber se o que foi encontrado está aceitável.

Deve ser medido as resistências de isolamento, usando um megôhmetro C.C. por um minuto cada, da seguinte forma:

• Entre cada um dos enrolamentos para o fio terra ou parte aterrada;
• Entre enrolamentos;
• Entre enrolamento principal e auxiliares;
• Entre enrolamentos e o terra.

A tensão de trabalho do megôhmetro é determinada pela tensão nominal do motor e a tabela a seguir:

Tabela 2 - tensão de aplicação no megôhmetro segundo a tensão nominal do motor

Se a leitura da resistência de isolamento for maior que 5.000 MΩ após 1 min, o cálculo do índice de polarização IP não será representativo e pode ser descartado.

A resistência do isolamento muda significativamente com a temperatura, umidade e contaminação. Para fins de tendência, as resistências de isolamento devem ser adequadas para uma temperatura de referência normalmente 40 °C. Sendo assim, é correto fazer a correção da resistência de isolamento segundo a temperatura encontrada no enrolamento.

Para realizar a correção de temperatura, utilize a seguinte fórmula:

Para saber se os resultados da resistência de isolamento (já com corrigida com a temperatura do enrolamento) encontrados foram bons, utilize a métrica a seguir: encontrando resultados superiores à 5 MΩ, para enrolamentos de baixa tensão randômicos (motores de rotor da gaiola de esquilo de baixa tensão) pode-se considerar que este enrolamento está em boas condições de operação.

Caso a resistência de isolamento esteja abaixo de 5 MΩ significa que este enrolamento está com isolamento comprometido, possivelmente tendo fuga de corrente para outros pontos da bobina ou da carcaça, necessitando, assim, de reparo com a troca de enrolamento.

Outros requisitos na medição que devem ser encontrados para não condenação da resistência de isolamento:

• A resistência mínima de isolamento de uma fase de um enrolamento trifásico, medida com as outras duas fases aterradas, deve ser pelo menos o dobro da resistência de todo o enrolamento;
• O tempo de descarga para o terra necessita ser pelo menos quatro vezes o tempo de carregamento;
• Se cada fase for ensaiada separadamente e os circuitos de proteção forem utilizados nas duas fases que não estão sendo ensaiadas, a resistência mínima deve ser de três vezes a resistência de todo o enrolamento;
• Com todos os enrolamentos de fase conectados juntos, para o ensaio de todo o enrolamento contra o terra, as correntes de fuga e no revestimento de alívio de estresse anticorona da cabeça da bobina são reduzidas, porque correntes mais baixas circulam para outros enrolamentos de fase. Portanto, pode-se esperar que o índice de polarização IP seja mais alto, comparado ao ensaio de enrolamento de fase individual;
• Isso também é válido para a resistência de isolamento RI), pois o enrolamento inteiro possui uma resistência mais alta, quando comparado com os valores obtidos da soma dos ensaios de enrolamento monofásico, ao calcular a resistência de isolamento a partir de medições de enrolamento em fases individuais;
• Se a leitura não for aceitável, ensaios adicionais, que possam resultar em uma falha, não podem ser executados, como os ensaios de tensão aplicada hipot) ou surge test;
• Medidas corretivas, como limpeza e secagem em estufa, devem ser realizadas para aumentar o valor da resistência de isolamento a um nível aceitável.

Deve-se ter cuidado para garantir que quaisquer componentes elétricos ou eletrônicos conectados aos enrolamentos, como reguladores automáticos de tensão AVR em geradores e instrumentação, estejam desconectados dos enrolamentos.

O histórico da resistência de isolamento é um importante meio de comparação de estado de saúde do motor. E quando este não estiver disponível deve-se adequar no mínimo aos valores ditos acima.

Ver item 6.3.4 da norma ABNT NBR 16.929.

A determinação do índice de polarização pode não ser aplicável para pequenas máquinas de enrolamento randômico, enrolamentos de campo em rotores de geradores, enrolamentos de campo não isolados, rotor gaiola de esquilo e armaduras de máquina de corrente contínua.

O índice de polarização é determinado na comparação entre a resistência de isolamento entre o ensaio de 1min e o ensaio de 10min.

Este ensaio está descrito na ABNT NBR 17094-3 e deve ser realizado utilizando um megôhmetro e nas mesmas condições do teste de resistência de isolamento, todavia durante 10 min.

O índice de polarização para enrolamentos com materiais de isolamento Classe 130 B, ou maior, deve ser de no mínimo 2.0.

Segue uma referência dos tipos de isolamento por verniz e suas classificações e temperaturas de referência de trabalho.

Tabela 3 - Classe de Isolamento do Verniz e a temperatura de referência de temperatura máxima de trabalho