Qu'est-ce que la cannelure de roulement

Les cannelures des roulements sont un problème courant qui survient dans les moteurs électriques, provoquant une défaillance prématurée des roulements et des réparations coûteuses. Cet article explore les causes, l'identification et la prévention des cannelures des roulements pour aider à maintenir la longévité et les performances des moteurs électriques.

Qu'est-ce que la cannelure de roulement

Les cannelures des roulements sont un type de dommages électriques aux roulements causés par les tensions et les courants de l'arbre induits par les entraînements à fréquence variable (VFD). Ce phénomène se traduit par un motif distinctif de planches à laver ou de cannelures sur les chemins de roulement des roulements, entraînant une défaillance prématurée des roulements, une augmentation du bruit et des vibrations.

Causes des cannelures des roulements

• Tensions et courants d'arbre induits par les VFD: La commutation haute fréquence des semi-conducteurs de puissance dans les VFD peut créer des tensions de mode commun, conduisant à une capacité parasite entre les enroulements du stator, le rotor et l'arbre du moteur. Cette tension à couplage capacitif fait circuler les courants d'arbre à travers les roulements du moteur jusqu'à la masse.
• Les décharges électriques fréquentes font fondre et creusent les surfaces d'appui: Lorsque la tension induite sur l'arbre dépasse la rigidité diélectrique du film lubrifiant du roulement, celui-ci se décompose, permettant au courant de se décharger à travers le roulement. Ce processus, similaire à l'usinage par électroérosion (EDM), provoque une fusion et des piqûres localisées des surfaces d'appui.
• La tension de l'arbre s'accumule et se décharge à travers les roulements du moteur: À mesure que la tension de l'arbre s'accumule, il recherche le chemin de moindre résistance vers la terre, qui passe souvent par les roulements du moteur. Les décharges répétées de courant à travers les roulements entraînent des dommages progressifs et la formation de cannelures sur les chemins de roulement.

Identification des cannelures de roulement

• Bruit de roulement audible: Les roulements cannelés produisent souvent un bruit audible distinct pendant le fonctionnement, ce qui peut être un indicateur précoce de dommages au roulement. Le bruit est causé par la surface irrégulière des chemins de roulement cannelés, entraînant une augmentation des niveaux de vibrations et de bruit.
• Modèle de cannelures dans les chemins de roulement: Lors de l'inspection, les cannelures des roulements sont caractérisées par des rainures ou des crêtes parallèles et régulièrement espacées sur les chemins de roulement. Ce motif en forme de planche à laver est un signe clair de dommages électriques aux roulements causés par les courants dans l'arbre.

Prévenir les cannelures des roulements

• Blindage et mise à la terre appropriés du câble VFD: Assurez-vous que les câbles d'alimentation du VFD sont correctement blindés et mis à la terre pour minimiser la génération de tensions de mode commun et réduire le risque de courants d'arbre.
• Arbre moteur mis à la terre: Installez des dispositifs de mise à la terre de l'arbre, tels que des balais de charbon ou des anneaux de mise à la terre, pour fournir un chemin à faible impédance permettant aux courants de l'arbre de circuler vers la terre, en contournant les roulements du moteur.
• Utiliser de la graisse conductrice: Appliquez de la graisse conductrice pour roulements contenant des particules métalliques ou des nanotubes de carbone pour fournir un chemin contrôlé pour que les courants de l'arbre se déchargent, réduisant ainsi le risque d'endommagement des roulements.
• Installation de roulements en céramique isolés: Remplacez les roulements en acier standard par des roulements en céramique isolés, qui ont une conductivité électrique inférieure et peuvent aider à empêcher la circulation des courants d'arbre à travers les roulements.
• Arbre de montage avec bouclier Faraday: Installez un bouclier Faraday autour de l'arbre du moteur pour bloquer le couplage capacitif entre le stator et le rotor, réduisant ainsi la génération de tensions et de courants sur l'arbre.
• Ajout de filtres de sortie VFD: Implémentez des filtres de sortie VFD, tels que des filtres dV/dt ou des selfs de mode commun, pour réduire l'amplitude et le temps de montée des impulsions de tension, minimisant ainsi le risque de courants d'arbre et d'endommagement des roulements.
• Création de chemins de mise à la terre à faible impédance: Établissez des connexions de mise à la terre à faible impédance entre le châssis du moteur, les boîtiers de roulements et le VFD afin de fournir des chemins alternatifs pour que les courants de l'arbre circulent, réduisant ainsi le risque d'endommagement des roulements.

FAQ

Qu’est-ce que l’effritement des roulements ?

L'écaillage est une forme de dommage aux roulements caractérisé par l'écaillage ou l'écaillage des surfaces de roulement, souvent causé par des charges excessives, une lubrification inadéquate ou la fatigue du matériau. Contrairement aux cannelures, qui présentent un motif distinct de planche à laver, l'écaillage apparaît comme des piqûres ou un écaillage aléatoires des chemins de roulement ou des éléments roulants.

Qu’est-ce que le piquage électrique ?

Les piqûres électriques sont un type de dommage aux roulements provoqué par le courant électrique traversant le roulement, entraînant une fusion localisée et la formation de petits cratères ou piqûres sur les surfaces du roulement. Ces dommages sont similaires aux piqûres causées par l’usinage par électroérosion (EDM) et peuvent entraîner une défaillance prématurée des roulements si rien n’est fait.

Conclusion

Les cannelures des roulements sont un problème répandu dans les systèmes de moteurs entraînés par VFD, provoquant une défaillance prématurée des roulements et une augmentation des coûts d'exploitation. En comprenant les causes, l'identification et les stratégies de prévention des cannelures des roulements, les professionnels de la maintenance peuvent résoudre ce problème de manière proactive et prolonger la durée de vie des roulements de moteur.

La mise en œuvre de techniques appropriées de blindage, de mise à la terre et de protection des roulements est essentielle pour atténuer les effets des tensions et des courants sur les arbres, garantissant ainsi la fiabilité et l'efficacité des systèmes de moteurs entraînés par VFD.