Os testes motorizados avaliam a integridade de um motor através do uso de equipamento ou ferramentas suportadas por computador que monitorizam as tendências dentro do motor.

O que são testes motorizados?

Os testes motorizados avaliam a integridade de um motor através do uso de equipamento ou ferramentas suportadas por computador que monitorizam as tendências dentro do motor. O principal objectivo dos testes motorizados é revelar problemas ocultos e prevenir falhas desnecessárias. Especificamente para motores eléctricos, os testes de motores avaliam parâmetros estáticos como isolamento, danos no fio e fuga de corrente eléctrica, bem como parâmetros mais dinâmicos como distorção, flutuações de temperatura e equilíbrio.

Testes mecânicos de motores incluem coisas como olhar para as fissuras do rotor de um motor e para a maquilhagem da folha de laminação. Enquanto cada teste de motor se aplica à maioria dos motores de corrente alternada (CA) ou corrente contínua (CC), cada método de teste depende da construção e aplicação do motor em questão.

Os testes do motor são regulados pelo Instituto de Engenheiros Eléctricos e Electrónicos (IEEE) através de normas como IEEE 43 – Índice de Resistência e Polarização do Isolamento, IEEE 56 – Teste de Hipot CA de Manutenção, IEEE 95 – Teste de Hipot CC, e IEEE 400-2001 – O Guia para Testes de Campo e Avaliação do Isolamento de Sistemas de Cabos de Energia Blindados. Estas normas são constantemente revistas e melhoradas quando consideradas necessárias pelo conselho.

Os testes motorizados são frequentemente utilizados num programa de manutenção preventiva ou de manutenção centrada na fiabilidade. Os testes de motores com um programa de manutenção preventiva podem testar motores enquanto estes funcionam no seu ambiente normal sob cargas normais para confirmar que estão a funcionar em limites aceitáveis ou óptimos. Os testes de motores fazem frequentemente alusão a problemas antes da inspecção visual os tornar aparentes.

Fazer os testes de motores parte de um programa de manutenção é importante porque uma vez que um motor sofre danos, estes são muitas vezes irreversíveis (referidos como danos no núcleo); isto leva a que o motor não funcione com a mesma eficiência que funcionava uma vez, se é que funcionava. Os ensaios de motores prestam-se a múltiplos benefícios, incluindo:

• Aumento do tempo de funcionamento. A identificação de motores defeituosos antes de atingirem um ponto de falha garante que o(s) seu(s) sistema(s) permanece(ão) em funcionamento. Isto abre o caminho para tarefas de manutenção mais planificadas economicamente para corrigir problemas descobertos.
• Economia de custos. Os testes de motores dão-lhe uma imagem clara do estado em tempo real dos motores dentro dos seus bens, limitando potenciais danos colaterais devidos a falhas e reduzindo os custos de manutenção. Que tipo de manutenção um motor necessita ou se necessita de ser substituído é uma decisão crítica e potencialmente cara.
• Conservação de energia. Os testes de análise da corrente do motor (MCA) podem ajudar a identificar as condições dentro de um motor que levam a um aumento do consumo de energia. Isto pode ter um impacto negativo na qualidade geral de energia do motor, acelerar o desgaste dos bens e apresentar-se como aumentos dispendiosos no consumo de energia e no pico de utilização.
• Melhoria da segurança. Os testes do motor reduzem a urgência e frequência das avarias, permitindo às equipas de manutenção deslocar a maior parte do seu trabalho para tempos de paragem programados. Isto dá ao pessoal uma condição de trabalho desenergizada para efectuar reparações. Os testes de motores também podem detectar ligações eléctricas defeituosas num circuito que pode não ser detectado com testes infravermelhos regulares, reduzindo o risco de incêndio.

Enquanto que as entradas e saídas dos testes de motores podem ser intimidantes e um pouco complexas, o conhecimento do básico juntamente com a utilização de ferramentas e equipamentos modernos de testes de motores pode simplificar grandemente a tarefa de testar motores.

Ferramentas de teste de motores

Ferramentas modernas de teste de motores fazem leituras e análises do estado actual de um motor bastante simples, uma vez que se compreende como funciona cada ferramenta. Muitas ferramentas de teste estão equipadas com capacidades multifunções, incorporando mais do que um dispositivo em cada ferramenta. Ter um conjunto básico de ferramentas com as seguintes ferramentas é um bom lugar para começar.

• Multímetro digital (DMM) – Um DMM mede quantidades eléctricas múltiplas, tais como tensão (volts), resistência (ohms) ou corrente (amps). Alguns modelos de DMM incluem características especiais que lhe permitem efectuar medições mínimas, máximas e relativas, bem como díodos de teste e condensadores. Os DMMs são utilizados para testes de perda de potência de fusíveis queimados, níveis excessivos de corrente de circuitos sobrecarregados e resistência inadequada de isolamento ou equipamento danificado. p>DMMs são considerados uma ferramenta multifuncional porque combinam múltiplas ferramentas de uma única função, tais como um voltímetro, amperímetro e ohmímetro. Esta ferramenta inclui um visor onde as medições podem ser lidas em tempo real, botões para seleccionar uma variedade de funções (dependendo do modelo), um mostrador para escolher valores de medição primários (amps, ohms ou volts), e macacos de entrada onde são inseridos cabos de teste.
• Amperímetro de fixação – Um amperímetro de fixação mede a corrente num circuito através da avaliação da força do campo magnético em torno de um condutor. A maioria dos amperímetros de fixação mede CA, mas alguns avaliam tanto CA como CC. As “mandíbulas” articuladas no amperímetro permitem aos técnicos fixar as mandíbulas em torno de um fio, cabo ou outro condutor num sistema eléctrico. Isto permite que o técnico meça a corrente sem desligar ou desenergizar o sistema.

  As mandíbulas são feitas de ferro ferrite (geralmente revestidas de plástico) e concebidas para detectar, concentrar e medir um campo magnético que é gerado pela corrente à medida que esta flui através de um condutor. Os amperímetros de fixação tornaram-se testadores multifuncionais, com alguns modelos com capacidades semelhantes a um DMM. São populares porque são seguros e convenientes, permitindo aos técnicos renunciar a fios de corte para inserir os cabos de um medidor, uma vez que as mandíbulas do amperímetro não precisam de tocar num condutor para fazer uma medição.

• Megohmímetro – Muitas vezes referido como megger, um megohmímetro é um tipo de ohmímetro utilizado para medir a resistência eléctrica dos isoladores. Por outras palavras, os megametros são utilizados para determinar o estado do isolamento em fios e enrolamentos de motores. Fazem-no introduzindo uma carga contínua de alta tensão e baixa corrente e avaliando a resistência para identificar se há fuga de corrente ou danos no isolamento.

  A quantidade de corrente depende da tensão aplicada, da capacidade do sistema, da resistência total e da temperatura do material. Geralmente, quanto maior for a corrente, menor será a resistência. O valor da resistência de isolamento apresentado no ecrã é uma função de três subcorrentes independentes: corrente de fuga condutiva, corrente de fuga de carga capacitiva e corrente de fuga de absorção de polarização. A utilização rotineira de um megger no seu programa de manutenção é uma boa forma de garantir que os seus circuitos são seguros.

• Termómetro sem contacto – Um termómetro sem contacto ou um termómetro pontual é uma ferramenta de teste de motores que mede a temperatura num único ponto a partir de uma distância segura. Parecidos com pistolas de radar, estes termómetros de mão são ideais para determinar a temperatura num ponto específico de uma superfície. São utilizados para medir a radiação térmica em activos de difícil acesso ou activos que operam em condições extremas. p>Os termómetros de ponto funcionam utilizando o campo de visão (FOV) e a relação distância para o ponto (D:S). O D:S é a relação entre a distância ao objecto que está a medir e o diâmetro da área de medição da temperatura. Quanto maior o número da relação, melhor a resolução do instrumento e menor a área que pode ser medida.
• Analisador de qualidade de energia – Os analisadores de qualidade de energia são as últimas ferramentas multifuncionais para testes de motores. Embora sejam mais caros ($1,000 a $8,000+) do que a maioria das outras ferramentas discutidas, podem incluir múltiplas características, dependendo do modelo. Além de terem capacidades de DMM, alguns analisadores de qualidade de energia podem conduzir estudos de energia e registos de qualidade de energia capturando e registando um grande número de parâmetros de qualidade de energia. Outras funções dos analisadores de qualidade de energia podem incluir:
  • medição das três fases e neutro;
  • capturar mergulhos, swells e correntes de influxo; e
  • análise da integração e compatibilidade do software.

Tipos de Testes Motorizados

Existem numerosas técnicas de testes motorizados, especialmente quando se trata de testes de motores eléctricos. A maioria destes enquadra-se numa de duas categorias: testes online ou offline, ou testes estáticos ou dinâmicos. Um bom programa de manutenção preditiva utiliza tipicamente ambos.

Os testes dinâmicos em linha são feitos enquanto o motor está em funcionamento. Fornece aos técnicos dados sobre a qualidade de potência e as condições de funcionamento do motor. O equipamento de testes dinâmicos deve ser capaz de recolher e fazer evoluir todos os dados essenciais aos motores eléctricos. Isto inclui as condições de potência, nível de tensão, desequilíbrio de tensão e distorções harmónicas, níveis e desequilíbrios de corrente, níveis de carga, assinaturas de torque e de barras de rotor, etc. A análise dos dados recolhidos nos testes em linha pode revelar problemas através de indicadores tais como condição de potência, condição e desempenho do motor, avaliação de carga, e eficiência operacional.

Os testes estáticos fora de linha devem ser utilizados regularmente para determinar como os componentes dentro de um motor (enrolamentos, barra de rotor, etc.) estão a funcionar, bem como para realizar uma análise de corrente e tensão. Os testes estáticos encontram frequentemente problemas como barras de rotor quebradas ou soltas, problemas com anéis de extremidade, um espaço de ar desigual entre o rotor e o estator (excentricidade), e desalinhamento. Como o nome sugere, este tipo de testes de motores é feito quando a máquina é parada. Os testes estáticos avaliam coisas como resistência/resistência de isolamento, testes de alto potencial (HiPot), polarização, testes de sobretensão e mais.

Metade inicial (48 por cento) de todas as falhas do motor são devidas a problemas eléctricos, de acordo com um inquérito do Instituto de Investigação de Energia Eléctrica (EPRI). Desses 48%, 12% podem ser atribuídos a problemas de rotor e 36% a problemas de enrolamento. Para ajudar a mitigar estas falhas, uma variedade de testes de motores pode ser realizada em motores eléctricos. Alguns dos mais comuns incluem:

• testes de impulso de motores eléctricos: Os testes de impulso ajudam a compreender como um sistema eléctrico pode suportar sobretensões repentinas causadas pelas condições atmosféricas (descargas atmosféricas), situações de serviço regular como quando o equipamento de baixa ou alta tensão muda de operação, ou variações de alta tensão na saída do inversor AC-DC.
• Teste de rotação do motor eléctrico: O teste de direcção de rotação é crucial antes de ligar um motor à sua carga para não danificar a carga ou causar confusão ao operador. Por exemplo, um rotor accionado por motor num misturador é concebido para ser direccional, por isso, para obter uma mistura adequada, é importante manter a direcção pretendida.

  Os testes de rotação do motor eléctrico são feitos com um medidor de rotação de fase. Por exemplo, se estiver a instalar um motor trifásico, o medidor terá seis cabos – três no lado do motor (lado do cabo) e três no lado da linha (lado da alimentação).

• Teste de motor eléctrico de rotor enrolado: O teste com um rotor enrolado permite isolar os três componentes básicos (estator, rotor e banco de resistências) para identificar a causa raiz mais rapidamente. Tal como uma relação primária a secundária num transformador, qualquer variação no circuito do rotor (secundário) que inclua o banco de resistências é evidente no estator (primário). Pelo contrário, quaisquer problemas no estator são reflectidos no circuito do rotor.
• Teste de resistência do isolamento: Com o isolamento do motor eléctrico, à medida que a temperatura aumenta, a resistência diminui. Isto é conhecido como um coeficiente de temperatura negativa. O teste do isolamento ajuda a assegurar que a resistência de isolamento de um motor desenergizado diminui após o arranque do motor. Não é raro que a temperatura aumente inicialmente à medida que a humidade evapora do aumento da temperatura dos enrolamentos. Os testes de resistência do isolamento necessitam de uma rectificação da temperatura até 104 graus Fahrenheit (40 Celsius), de acordo com a norma IEEE 43.
• Teste de Megger: Um dos testes mais populares graças à sua simplicidade, o teste de megohm (megger test) é outra forma de testar a resistência de isolamento de um motor eléctrico. Um megohmímetro pode fornecer alta tensão DC (normalmente 500V a 15kV) com uma capacidade de corrente pré-determinada para testar a resistência de isolamento. É a melhor prática utilizar um teste de megger com outras formas de teste, uma vez que não é capaz de detectar todas as falhas potenciais dentro do enrolamento de um motor.
• Teste de resistência do enrolamento: O teste de resistência do enrolamento traz à luz curtos-circuitos mortos, ligações soltas e circuitos abertos. A medição da resistência dos enrolamentos assegura que todos os circuitos estão devidamente ligados e que todas as ligações estão seguras. Todos os enrolamentos enrolados devem ter uma resistência pré-determinada especificada pelo fabricante para que o motor funcione correctamente. Esta resistência permite que apenas a quantidade certa de corrente flua através da bobina.

  Este teste é tipicamente feito utilizando um multímetro digital. Ao tocar no chumbo vermelho (positivo) do multímetro até à extremidade positiva dos enrolamentos e no chumbo preto (negativo) do multímetro até à extremidade negativa dos enrolamentos, aparecerá uma leitura no ecrã em ohms. Esta é a resistência.

• teste do índice de polarização (PI): Este teste motor é utilizado para determinar a aptidão de um motor. O índice é composto pelo cálculo da medição da resistência de isolamento do enrolamento. O PI dá-lhe uma ideia de quanta sujidade ou acumulação de humidade existe, da integridade do isolamento e de quão bem o motor funciona. Para este teste, a voltagem aplicada deve ser mantida constante durante 10 minutos, com uma leitura da resistência de isolamento tomada a um minuto e uma segunda leitura da resistência de isolamento tomada a 10 minutos. A relação entre as medições de um minuto e 10 minutos dá-lhe o índice de polarização.
• teste de tensão de passo DC: O teste de tensão por fases é outra forma de avaliar a integridade do isolamento de um motor ou sistema. É normalmente feito após um teste PI bem sucedido, começando com a mesma voltagem utilizada no teste PI. Como o nome indica, à medida que o teste de tensão por fases progride, a tensão aplicada ao sistema de isolamento aumenta a cada 60 segundos, o que é pré-determinado pelo técnico. À medida que a tensão é aumentada, a corrente é traçada num gráfico. Após a conclusão do teste, se um gráfico não linear se apresentar, isto normalmente alerta-o para questões de isolamento. O teste de tensão por fases é delineado na norma IEEE 95.
• teste HiPot: Abreviatura de “alto potencial”, um teste HiPot verifica se o isolamento é bom ou se não há fluxo de corrente de um ponto para outro. Pense nisto como o oposto de um teste de continuidade (onde a corrente flui facilmente de um ponto para outro). O teste HiPot verifica que o isolamento é adequado para a sobretensão transitória que ocorre regularmente. Este teste é ideal para a identificação de coisas como isolamento cortado ou esmagado, fios desgarrados, blindagem trançada, contaminantes condutores ou corrosivos, e problemas de espaçamento, entre outros. A tensão básica para os testes HiPot é 2X (tensão de funcionamento + 1.000V), de acordo com a norma 60950 da Comissão Electrotécnica Internacional (IEC).
• Testes automatizados: A maioria dos equipamentos modernos de teste de motores utiliza testes automáticos e equipamento de diagnóstico de falhas para eliminar a possibilidade de erro do operador ao interpretar os resultados. Os testes automatizados podem detectar microartigos e interromper o teste automaticamente, se necessário. O equipamento de teste automatizado vem com software que retém todos os dados de saída do teste, de modo que as leituras históricas podem ser construídas ao longo do tempo e relatórios desses dados podem ser gerados. É possível encontrar testadores automáticos que combinam todos os testes eléctricos estáticos num dispositivo portátil.

Além destes testes específicos de motores eléctricos, podem ser usados outros métodos comuns de teste de motores, tais como análise de vibração (especialmente para rolamentos), termografia e teste de alinhamento de eixos.

Testes de motores de corrente alternada trifásica

p> Motores trifásicos (motores de indução) são concebidos para funcionar com a potência trifásica de corrente alternada (CA) utilizada na maioria das aplicações industriais. A electricidade CA muda de direcção (do negativo para o positivo) e vice-versa inúmeras vezes por segundo. Por exemplo, a electricidade em sua casa alterna entre o negativo e o positivo, 60 vezes por segundo. Estas mudanças de energia ocorrem através de uma onda contínua suave chamada onda sinusoidal. A CA trifásica tem três fontes de energia CA que estão todas fora de fase umas com as outras, o que significa que nunca há duas ondas CA ao mesmo tempo.

Motores trifásicos são normalmente utilizados em ambientes comerciais e industriais devido à sua facilidade de operação, baixo custo, baixa manutenção, variação de velocidade, durabilidade e elevado binário de arranque. A garantia da saúde de um motor trifásico põe em prática muitos dos métodos de ensaio acima mencionados.

• Teste de continuidade e resistência da terra: Utilizando um multímetro, medir a resistência entre o corpo do motor e o solo. Procura-se uma leitura de 0,5 ohms ou menos. Algumas normas podem especificar 0,1 ohms.
• Teste de alimentação de energia: Para motores trifásicos (nos Estados Unidos), a tensão esperada para um sistema de 230/400V é de 230V fase a neutro e 400V entre cada uma das linhas trifásicas, de acordo com a National Electric Manufacturers Association (NEMA). Utilizando um multímetro, verificar para confirmar se a tensão correcta é aplicada ao motor. Verificar se o tipo de ligação está em bom estado. Para motores trifásicos, o tipo de ligação ou é estrela(Y) ou delta.
• teste de continuidade de enrolamento do motor CA: Utilizar um multímetro para verificar a continuidade do enrolamento do motor a partir de cada fase. Se alguma fase falhar no teste de continuidade, poderá ter um motor queimado. Note que a identificação dos enrolamentos variará dependendo do local onde se encontra. De acordo com a IEC, as designações dos enrolamentos nos Estados Unidos são as seguintes: Os terminais de alta tensão apresentam-se como L1, L2 ou L3. Os terminais de baixa voltagem aparecem como 1, 2 ou 3. Na Europa, U, V ou W seriam utilizados para terminais de alta tensão e R, S ou T para terminais de baixa tensão. No Reino Unido, R, Y ou B apareceriam para terminais de alta tensão e A, B ou C para terminais de baixa tensão.

li> teste de resistência de enrolamento de motor CA: Utilizar um multímetro ou ohmímetro para o teste de resistência de bobinagem de terminal de fase a fase. Para os Estados Unidos, este seria L1 a L2, L2 a L3 e L3 a L1. Assegurar que a leitura ohms para cada enrolamento é a mesma (ou próxima da mesma). teste de resistência de isolamento: Em motores trifásicos, a resistência de isolamento é tipicamente medida entre cada enrolamento ou fase do motor e entre cada fase do motor e a estrutura do motor (terra). Utilizando um megger ou testador de isolamento, ajustar a voltagem das ferramentas para 500V e verificar de fase para fase e de fase para a armação do motor (terra). Geralmente, uma má leitura é qualquer coisa menos de 2 megohms, enquanto uma excelente leitura seria de 100 megohms ou mais.

• Teste de amplificadores em execução: Finalmente, com o motor em funcionamento, é possível verificar os amplificadores de carga total com uma ferramenta como um pinçador.