Cos'è la scanalatura del cuscinetto

Le scanalature dei cuscinetti sono un problema comune che si verifica nei motori elettrici, causando guasti prematuri ai cuscinetti e riparazioni costose. Questo articolo esplora le cause, l'identificazione e la prevenzione delle scanalature dei cuscinetti per contribuire a preservare la longevità e le prestazioni dei motori elettrici.

Cos'è la scanalatura del cuscinetto

Le scanalature dei cuscinetti sono un tipo di danno elettrico ai cuscinetti causato dalle tensioni e dalle correnti dell'albero indotte da azionamenti a frequenza variabile (VFD). Questo fenomeno si traduce in una caratteristica struttura a lamelle o scanalature sulle piste dei cuscinetti, che porta a guasti prematuri dei cuscinetti, aumento del rumore e delle vibrazioni.

Cause delle scanalature dei cuscinetti

• Tensioni e correnti d'albero indotte dai VFD: La commutazione ad alta frequenza dei semiconduttori di potenza nei VFD può creare tensioni di modo comune, portando a capacità parassita tra gli avvolgimenti dello statore, il rotore e l'albero del motore. Questa tensione accoppiata capacitivamente fa sì che le correnti dell'albero fluiscano attraverso i cuscinetti del motore verso terra.
• Le frequenti scariche elettriche fondono e bucano le superfici portanti: Quando la tensione indotta sull'albero supera la rigidità dielettrica del film lubrificante del cuscinetto, questo si rompe, consentendo alla corrente di scaricarsi attraverso il cuscinetto. Questo processo, simile alla lavorazione con elettroerosione (EDM), provoca la fusione localizzata e la vaiolatura delle superfici dei cuscinetti.
• La tensione dell'albero si accumula e si scarica attraverso i cuscinetti del motore: Man mano che la tensione dell'albero si accumula, cerca il percorso con minore resistenza verso terra, che spesso passa attraverso i cuscinetti del motore. La ripetuta scarica di corrente attraverso i cuscinetti porta al progressivo danneggiamento e alla formazione di scanalature sulle piste.

Identificazione della scanalatura del cuscinetto

• Rumore del cuscinetto udibile: I cuscinetti scanalati spesso producono un rumore udibile durante il funzionamento, che può essere un indicatore precoce di danni al cuscinetto. Il rumore è causato dalla superficie irregolare delle piste scanalate, che comporta un aumento dei livelli di vibrazioni e rumore.
• Modello di scanalatura nelle piste dei cuscinetti: All'ispezione, le scanalature del cuscinetto sono caratterizzate da scanalature o creste parallele e uniformemente distanziate sulle piste del cuscinetto. Questo disegno simile ad un asse è un chiaro segno di danni ai cuscinetti elettrici causati dalle correnti dell'albero.

Prevenire la scanalatura dei cuscinetti

• Schermatura e messa a terra adeguate del cavo VFD: Assicurarsi che i cavi di alimentazione del VFD siano adeguatamente schermati e messi a terra per ridurre al minimo la generazione di tensioni di modo comune e ridurre il rischio di correnti d'albero.
• Messa a terra dell'albero motore: Installare dispositivi di messa a terra dell'albero, come spazzole di carbone o anelli di messa a terra, per fornire un percorso a bassa impedenza affinché le correnti dell'albero possano fluire a terra, bypassando i cuscinetti del motore.
• Utilizzo di grasso conduttivo: Applicare conduttivo grasso per cuscinetti contenenti particelle metalliche o nanotubi di carbonio per fornire un percorso controllato per lo scarico delle correnti dell'albero, riducendo il rischio di danni ai cuscinetti.
• Installazione di cuscinetti ceramici isolati: Sostituire i cuscinetti standard in acciaio con cuscinetti in ceramica isolati, che hanno una conduttività elettrica inferiore e possono aiutare a prevenire il flusso delle correnti dell'albero attraverso i cuscinetti.
• Albero di raccordo con scudo di Faraday: Installare uno schermo di Faraday attorno all'albero motore per bloccare l'accoppiamento capacitivo tra statore e rotore, riducendo la generazione di tensioni e correnti all'albero.
• Aggiunta di filtri di uscita VFD: Implementare filtri di uscita VFD, come filtri dV/dt o induttanze di modo comune, per ridurre l'ampiezza e il tempo di salita degli impulsi di tensione, minimizzando il rischio di correnti d'albero e danni ai cuscinetti.
• Creazione di percorsi di messa a terra a bassa impedenza: Stabilire collegamenti di messa a terra a bassa impedenza tra il telaio del motore, gli alloggiamenti dei cuscinetti e il VFD per fornire percorsi alternativi per il flusso delle correnti dell'albero, riducendo la probabilità di danni ai cuscinetti.

Domande frequenti

Cos'è la scheggiatura nei cuscinetti?

La scheggiatura è una forma di danneggiamento dei cuscinetti caratterizzata dallo sfaldamento o scheggiatura delle superfici dei cuscinetti, spesso causata da carichi eccessivi, lubrificazione inadeguata o fatica del materiale. A differenza delle scanalature, che hanno un disegno distinto, la scheggiatura appare come vaiolatura o sfaldamento casuale delle piste dei cuscinetti o degli elementi volventi.

Cos'è il pitting elettrico?

La vaiolatura elettrica è un tipo di danno ai cuscinetti causato dal passaggio della corrente elettrica attraverso il cuscinetto, con conseguente fusione localizzata e formazione di piccoli crateri o cavità sulle superfici dei cuscinetti. Questo danno è simile alla vaiolatura causata dalla lavorazione con elettroerosione (EDM) e può portare al guasto prematuro del cuscinetto se non viene controllato.

Conclusione

Le scanalature dei cuscinetti sono un problema diffuso nei sistemi motore azionati da VFD, causando guasti prematuri ai cuscinetti e maggiori costi operativi. Comprendendo le cause, l'identificazione e le strategie di prevenzione delle scanalature dei cuscinetti, i professionisti della manutenzione possono affrontare in modo proattivo questo problema e prolungare la durata dei cuscinetti del motore.

L'implementazione di adeguate tecniche di schermatura, messa a terra e protezione dei cuscinetti è essenziale per mitigare gli effetti delle tensioni e delle correnti dell'albero, garantendo l'affidabilità e l'efficienza dei sistemi motore azionati da VFD.