O que determina a vida útil dos motores elétricos

Os motores de acionamento operam nos modos motor e freio, convertendo energia elétrica em energia mecânica ou, inversamente, energia mecânica em energia elétrica. A transformação de energia de um tipo para outro é acompanhada de perdas inevitáveis, que acabam se transformando em calor.

Parte do calor se dissipa no ambiente e o restante faz com que a temperatura do próprio motor suba acima da temperatura ambiente (para mais detalhes, consulte aqui — Aquecimento e resfriamento de motores elétricos).

Os materiais utilizados na fabricação dos motores elétricos (aço, cobre, alumínio, materiais isolantes) possuem diferentes propriedades físicas que variam com a temperatura.

Os materiais isolantes são os mais sensíveis ao calor e têm a menor resistência ao calor em comparação com outros materiais usados ​​no motor.Portanto, a confiabilidade do motor, suas características técnicas e econômicas e a potência nominal são determinadas pelo aquecimento dos materiais utilizados para isolar os enrolamentos.

A vida útil do isolamento do motor elétrico depende da qualidade do material isolante e da temperatura em que ele opera. A prática estabeleceu que, por exemplo, o isolamento de fibra de algodão imerso em óleo mineral a uma temperatura de cerca de 90 ° C pode funcionar de forma confiável por 15 a 20 anos. Durante este período, ocorre uma deterioração gradual do isolamento, ou seja, sua resistência mecânica, elasticidade e outras propriedades necessárias para o funcionamento normal se deterioram.

Aumentar a temperatura operacional em apenas 8-10 ° C reduz o tempo de desgaste desse tipo de isolamento para 8-10 anos (aproximadamente 2 vezes) e, a uma temperatura operacional de 150 ° C, o desgaste começa após 1,5 meses. Operar em temperaturas em torno de 200°C tornará este isolamento inutilizável após algumas horas.

A perda que provoca o aquecimento do isolamento do motor depende da carga. A carga leve aumenta o tempo de desgaste do isolamento, mas leva ao uso insuficiente de materiais e aumenta o custo do motor. Por outro lado, operar um motor em alta carga reduzirá drasticamente sua confiabilidade e vida útil e também pode ser economicamente impraticável.Portanto, a temperatura de operação da isolação e a carga do motor, ou seja, sua potência nominal, são selecionadas por razões técnicas e econômicas de forma que o tempo de desgaste da isolação e a vida útil do motor em condições normais de operação condições são de aproximadamente 15-20 anos.

A utilização de materiais isolantes de substâncias inorgânicas (amianto, mica, vidro, etc.), que possuem maior resistência ao calor, pode reduzir o peso e tamanho dos motores e aumentar a potência. No entanto, a resistência ao calor dos materiais isolantes é determinada principalmente pelas propriedades dos vernizes com os quais o isolamento é impregnado. As composições de impregnação, mesmo de compostos de silício silício (silicones), têm resistência ao calor relativamente baixa.

O motor adequado para acionar a máquina acionada deve corresponder às características mecânicas, ao modo de operação da máquina e à potência necessária. Ao escolher a potência do motor, procedem principalmente do seu aquecimento, ou melhor, do aquecimento do seu isolamento.

A potência do motor será determinada corretamente se durante a operação a temperatura de aquecimento de seu isolamento estiver próxima do máximo permitido. A superestimação da potência do motor leva a uma diminuição na temperatura de trabalho do isolamento, uso insuficiente de materiais caros, aumento dos custos de capital e deterioração das características energéticas.

A potência do motor será insuficiente para a requerida se a temperatura de operação de seu isolamento ultrapassar o máximo permitido, o que pode acarretar gastos de capital injustificados para a substituição do motor, em decorrência do desgaste prematuro do isolamento.

Atualmente, os motores CA estão em alta demanda entre as fábricas mais modernas. Na prática, os motores assíncronos (IM) mostram sua durabilidade e simplicidade a um custo relativamente baixo. No entanto, durante a operação, podem ocorrer danos aos elementos do motor, o que, por sua vez, leva à sua falha prematura.

As principais fontes de desenvolvimento de falha do motor assíncrono são:

• sobrecarga ou superaquecimento do estator do motor elétrico 31%;
• fechamento turno a turno -15%;
• falha de rolamento - 12%;
• danos aos enrolamentos ou isolamento do estator — 11%;
• entreferro desigual entre o estator e o rotor — 9%;
• operação do motor elétrico em duas fases — 8%;
• quebra ou afrouxamento da fixação das barras da gaiola — 5%;
• afrouxamento da fixação do enrolamento do estator — 4%;
• desequilíbrio do rotor do motor elétrico — 3%;
• desalinhamento do eixo — 2%.