Come eseguire correttamente la diagnostica dello stato elettrico di un motore? Misurazione della resistenza degli avvolgimenti e misurazione della resistenza di isolamento degli avvolgimenti

Una corretta diagnostica dello stato elettrico di un motore dovrebbe iniziare dalla misurazione della resistenza degli avvolgimenti e dalla misurazione della resistenza di isolamento degli avvolgimenti. Queste due prove consentono di valutare rapidamente se nel motore sono presenti asimmetria delle fasi, interruzione del circuito, cortocircuito tra spire, umidità, contaminazione, surriscaldamento o progressiva degradazione dell’isolamento. Per il reparto manutenzione è spesso il primo segnale per capire se il motore può essere avviato in sicurezza oppure se richiede asciugatura, riparazione, rigenerazione, riavvolgimento o sostituzione.

La diagnostica del motore elettrico non dovrebbe basarsi esclusivamente su una singola lettura dello strumento. Il risultato deve essere interpretato nel contesto della temperatura, della storia operativa della macchina, delle condizioni ambientali, del tipo di alimentazione, dello stato dei collegamenti, della presenza di un inverter e dei precedenti sintomi di guasto. Solo la combinazione delle misurazioni elettriche con una valutazione operativa fornisce una risposta reale alla domanda se il motore sia idoneo a continuare a funzionare.

Nella pratica industriale, la misurazione del motore viene eseguita, tra l’altro, prima di una revisione, dopo un fermo prolungato, dopo allagamento o presenza di umidità, dopo l’intervento delle protezioni, dopo il riavvolgimento, dopo la riparazione e prima del riavvio di una macchina di produzione importante. Questo è particolarmente rilevante nelle linee in cui un guasto del motore può fermare inverter, servodrive, sistemi di alimentazione, controllori PLC, HMI, moduli di controllo e comunicazione industriale dipendenti dal funzionamento dell’intero sistema di azionamento.

Hai dubbi sul fatto che un motore possa essere avviato in sicurezza dopo un guasto, un fermo, presenza di umidità o una revisione? Contatta RGB Elektronika. Eseguiamo la misurazione del motore, la diagnostica del motore elettrico e la valutazione dello stato degli avvolgimenti e dell’isolamento, contribuendo a ridurre il rischio di fermo produzione.

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Come eseguire la diagnostica del motore elettrico affinché il risultato sia affidabile?

Perché conviene iniziare la diagnostica dagli avvolgimenti e dall’isolamento?

Gli avvolgimenti e l’isolamento sono tra le aree più importanti che determinano l’affidabilità del motore. Se l’avvolgimento presenta un’interruzione, un collegamento allentato, un surriscaldamento locale o un cortocircuito tra spire, il motore può assorbire corrente in modo non uniforme, perdere coppia, surriscaldarsi o causare l’intervento delle protezioni. Se invece l’isolamento è umido, contaminato o degradato, aumenta il rischio di scarica verso la carcassa, cortocircuito tra fasi e grave guasto produttivo.

La misurazione della resistenza degli avvolgimenti risponde principalmente alla domanda se i circuiti degli avvolgimenti siano simmetrici e continui. La misurazione della resistenza di isolamento degli avvolgimenti consente di valutare se l’isolamento tra avvolgimento e carcassa e tra le fasi mantiene una sufficiente resistenza elettrica. Insieme costituiscono la base di una corretta diagnostica dello stato elettrico del motore.

Negli stabilimenti produttivi queste misurazioni sono particolarmente importanti quando il motore lavora in ambienti con umidità elevata, polvere, presenza di olio, temperatura elevata o avviamenti frequenti. Tali condizioni accelerano l’invecchiamento dei materiali isolanti e aumentano il rischio di guasti difficili da rilevare con la sola osservazione del funzionamento della macchina.

Come preparare un motore a una misurazione sicura?

La diagnostica del motore elettrico deve essere eseguita in condizioni controllate. Prima della misurazione, il motore deve essere scollegato dall’alimentazione, l’impianto deve essere messo in sicurezza contro l’inserimento accidentale e occorre verificare l’assenza di tensione sui morsetti. Se il motore lavora con un inverter, un servodrive o un softstarter, la loro presenza deve essere presa in considerazione, poiché può influire sulla sicurezza e sul risultato della misurazione.

La sequenza di base delle attività diagnostiche è la seguente:

• Scollegare il motore dall’alimentazione e dal sistema di controllo.
• Mettere in sicurezza la macchina contro il riavvio.
• Verificare l’assenza di tensione sui morsetti.
• Contrassegnare i conduttori di fase e controllare lo stato dei collegamenti nella morsettiera.
• Eseguire la misurazione della resistenza degli avvolgimenti di fase.
• Eseguire la misurazione della resistenza di isolamento tra avvolgimento e carcassa.
• Eseguire la misurazione della resistenza di isolamento tra le fasi, se il sistema di misura e la costruzione del motore lo consentono.
• Confrontare i risultati dopo la correzione in temperatura e valutare il trend.
• Prendere una decisione su ulteriore funzionamento, asciugatura, pulizia, riparazione, rigenerazione o riavvolgimento.

Se il motore è responsabile di un processo produttivo critico, la misurazione non dovrebbe terminare con la sola lettura del valore. È opportuno confrontare il risultato con lo storico delle misurazioni, i dati della documentazione, le condizioni operative e i sintomi segnalati dagli operatori e dalla manutenzione.

Che cosa mostra la misurazione della resistenza degli avvolgimenti?

La misurazione della resistenza degli avvolgimenti, chiamata anche misurazione della resistenza ohmica degli avvolgimenti, consente di verificare la continuità e la simmetria dei circuiti di fase del motore. In un motore trifase, i valori di resistenza delle singole fasi dovrebbero essere uguali o molto simili. Una differenza significativa tra le fasi può indicare un problema che, durante l’esercizio successivo, si tradurrà in riscaldamento non uniforme, sovraccarico di una fase, calo di rendimento o intervento delle protezioni.

La misurazione viene eseguita in corrente continua e il risultato viene espresso in ohm, spesso con risoluzione fino ai milliohm. Poiché le resistenze degli avvolgimenti nei motori industriali possono essere molto basse, la precisione del metodo di misura è molto importante. Un errore dovuto alla resistenza dei cavi di misura, al cattivo contatto delle sonde o a morsetti contaminati può portare a una valutazione errata dello stato del motore.

Perché il metodo Kelvin fornisce un risultato più preciso?

Nella diagnostica dei motori si raccomanda l’utilizzo del metodo Kelvin a quattro fili, soprattutto quando le resistenze misurate sono basse. In questo metodo, conduttori separati servono a forzare la corrente di misura e altri conduttori separati servono a misurare la caduta di tensione. In questo modo l’influenza della resistenza dei cavi di misura e dei contatti viene notevolmente ridotta.

Questo ha importanza pratica nella valutazione dei motori trifase, nei quali le differenze tra le fasi possono essere piccole, ma diagnosticalmente molto rilevanti. Se la misurazione viene eseguita con un normale metodo a due fili, una parte degli scostamenti può derivare non dal danneggiamento del motore, ma dal metodo di misura stesso.

Come interpretare l’asimmetria della resistenza tra le fasi?

Valori di resistenza di fase uguali o molto simili di solito indicano una corretta continuità degli avvolgimenti. Lo scostamento di una fase rispetto alle altre richiede ulteriori analisi, soprattutto se è accompagnato da sintomi come assorbimento di corrente non uniforme, riscaldamento del motore, calo di coppia, vibrazioni, intervento delle protezioni o problemi di avviamento.

Risultato della misurazione	Possibile causa	Rischio per la produzione
Una fase ha una resistenza chiaramente più elevata	Collegamento allentato, interruzione parziale, morsetto danneggiato, problema nel collegamento dell’avvolgimento	Surriscaldamento, funzionamento instabile, arresto dell’azionamento
Una fase ha una resistenza chiaramente più bassa	Possibile cortocircuito tra spire, numero errato di spire dopo il riavvolgimento, danno locale dell’avvolgimento	Aumento della corrente, surriscaldamento, rapida degradazione dell’isolamento
Assenza di continuità di una fase	Interruzione nell’avvolgimento, collegamento danneggiato, conduttore bruciato	Impossibilità di corretto funzionamento del motore
I risultati sono simili, ma il motore continua a surriscaldarsi	Il problema può riguardare isolamento, alimentazione, carico, cuscinetti, inverter o sistema meccanico	Rischio di diagnosi errata senza misurazioni aggiuntive

Nella pratica di assistenza, un singolo scostamento non significa sempre la necessità immediata di sostituire il motore. Può indicare un problema di collegamento, contaminazione dei morsetti, errore di misura o temperatura non uniforme degli avvolgimenti. Per questo il risultato deve essere confermato, i punti di misura puliti, i morsetti controllati e la valutazione eseguita in condizioni ripetibili.

Perché la temperatura può falsare la valutazione degli avvolgimenti?

La resistenza di un conduttore dipende dalla temperatura. Più alta è la temperatura dell’avvolgimento, più alta è la resistenza. Ciò significa che una misurazione eseguita su un motore freddo e una misurazione eseguita immediatamente dopo il funzionamento non dovrebbero essere confrontate senza conversione a una temperatura di riferimento comune.

Per gli avvolgimenti in rame si utilizza la seguente relazione:

R_T2 = R₂₀ × (1 + α₂₀ × Δ_temp)

dove R₂₀ indica la resistenza misurata a 20 °C [Ω], R_T2 la resistenza convertita alla temperatura T₂ [Ω], α₂₀ indica il coefficiente di temperatura della resistenza [K⁻¹], e Δ_temp la differenza tra la temperatura attuale e 20 °C [K].

Senza correzione in temperatura, il confronto dei risultati ottenuti in giorni diversi può essere fuorviante. Un motore può sembrare danneggiato solo perché la misurazione è stata eseguita in condizioni termiche diverse. D’altra parte, un risultato apparentemente accettabile può nascondere un problema se non è stata considerata la temperatura degli avvolgimenti.

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Come eseguire la misurazione della resistenza di isolamento degli avvolgimenti?

La misurazione della resistenza di isolamento degli avvolgimenti viene eseguita con un megaohmmetro o con un analizzatore motore dedicato. Lo scopo della prova è verificare se l’isolamento che separa l’avvolgimento dalla carcassa e le singole fasi tra loro mantiene una resistenza sufficientemente elevata. Il risultato viene solitamente espresso in megaohm o gigaohm.

Nella pratica industriale, di norma si valuta la lettura dopo sessanta secondi dall’applicazione della tensione di prova. La scelta della tensione dipende dalla tensione nominale dell’avvolgimento. Per avvolgimenti inferiori a un kilovolt si utilizzano normalmente cinquecento volt DC. Per macchine con tensione nominale più elevata si utilizzano tensioni di prova adeguatamente superiori, in conformità alla procedura di assistenza, alla documentazione tecnica e ai requisiti di sicurezza.

Dove misurare la resistenza di isolamento: verso la carcassa o tra le fasi?

Più spesso si esegue la misurazione della resistenza di isolamento tra avvolgimento e carcassa. Essa consente di valutare se esiste il rischio di scarica a massa, scossa elettrica, intervento delle protezioni o guasto al riavvio. Nei motori trifase è inoltre opportuno eseguire la misurazione tra le fasi, se il modo di collegamento degli avvolgimenti e l’accesso ai morsetti lo consentono.

Una bassa resistenza di isolamento verso la carcassa può indicare umidità, contaminazione, danno meccanico dell’isolamento, degradazione termica o presenza di depositi conduttivi. In ambiente produttivo, le cause possono includere anche refrigeranti, polvere di processo, olio, condensazione del vapore acqueo o funzionamento prolungato a temperatura elevata.

Come valutare il risultato dopo sessanta secondi?

La lettura dopo sessanta secondi è importante, ma non sempre sufficiente. Un isolamento buono e asciutto mostra di solito una curva crescente nel tempo. Un isolamento umido, contaminato o degradato spesso si stabilizza rapidamente a un livello basso. Per questo la valutazione dello stato dell’isolamento dovrebbe considerare sia il valore della resistenza sia la dinamica delle variazioni nel tempo.

Nella pratica vale la pena registrare non solo il risultato finale, ma anche le condizioni di misura: temperatura, umidità, tensione di prova, tempo di lettura, punto di misura e informazione sul fatto che il motore fosse appena stato utilizzato o si trovasse dopo un fermo. Tali dati consentono di costruire un trend e facilitano le decisioni di assistenza future.

Che cosa significano l’indice di polarizzazione PI e il DAR?

L’indice di polarizzazione PI consente di valutare come cambia nel tempo la resistenza di isolamento. Si calcola come rapporto tra la resistenza dopo seicento secondi e la resistenza dopo sessanta secondi:

PI = R₆₀₀ / R₆₀

Nella diagnostica si utilizza anche il rapporto di assorbimento dielettrico DAR:

DAR = R₆₀ / R₁₅

dove R₁₅, R₆₀ e R₆₀₀ indicano le resistenze di isolamento lette rispettivamente dopo quindici, sessanta e seicento secondi. Per le grandi macchine, valori PI pari o superiori a circa 2,0 sono generalmente considerati favorevoli per le classi di isolamento B, F e H, mentre il DAR non dovrebbe essere inferiore a circa 1,5 a venti gradi Celsius.

Una diminuzione di PI o DAR indica spesso umidità, contaminazione da olio, sporco sulle superfici isolanti o invecchiamento del materiale isolante. In tale situazione, avviare il motore senza ulteriore diagnostica può portare a scarica dell’isolamento, danneggiamento dell’inverter, arresto della linea di produzione o necessità di sostituzione urgente dell’azionamento.

Devi verificare lo stato del motore prima del riavvio della macchina? RGB Elektronika esegue la misurazione del motore e la diagnostica del motore elettrico, aiutando a valutare se il dispositivo è idoneo a continuare a funzionare, richiede asciugatura, riparazione, rigenerazione o una verifica di assistenza più approfondita.

Quando il risultato della diagnostica del motore dovrebbe avviare una decisione di assistenza?

Quali sintomi indicano un problema dell’avvolgimento o dell’isolamento?

I problemi dell’avvolgimento o dell’isolamento non iniziano sempre con un danneggiamento completo del motore. Spesso prima compaiono sintomi che il reparto manutenzione può notare durante l’esercizio, l’analisi degli allarmi o le ispezioni periodiche.

I segnali di avvertimento includono:

• frequente intervento delle protezioni da sovracorrente o differenziali,
• messaggi di errore dell’inverter o del servodrive relativi a sovraccarico, cortocircuito o guasto a terra,
• assorbimento di corrente non uniforme sulle fasi,
• eccessivo riscaldamento del motore,
• calo di coppia o difficoltà di avviamento,
• odore di isolamento surriscaldato,
• tracce di umidità, olio o contaminanti nella morsettiera,
• fermi macchina ripetuti senza una causa meccanica chiara,
• funzionamento instabile dopo un fermo prolungato o dopo il lavaggio della macchina,
• guasti che si verificano solo sotto carico.

In questi casi, una corretta diagnostica dello stato elettrico del motore permette di evitare la sostituzione casuale dei componenti. Il problema può trovarsi non solo nel motore stesso, ma anche nell’inverter, nei cavi motore, nel sistema di alimentazione, nell’encoder, nel modulo di controllo, nella parametrizzazione dell’azionamento, nei collegamenti di protezione o nelle condizioni ambientali.

Quando è sufficiente asciugare o pulire, e quando è necessaria la riparazione del motore?

Un basso risultato della resistenza di isolamento non significa sempre che il motore debba essere subito riavvolto o sostituito. Se la causa è l’umidità dopo fermo, trasporto, lavaggio della macchina o funzionamento in ambiente difficile, la soluzione può essere un’asciugatura controllata, pulizia e nuova misurazione. Se dopo queste attività la resistenza di isolamento aumenta e gli indicatori PI e DAR migliorano, il motore può tornare in servizio dopo una valutazione positiva dell’assistenza.

La situazione è diversa quando la misurazione della resistenza degli avvolgimenti mostra una chiara asimmetria delle fasi, assenza di continuità, sospetto cortocircuito tra spire o un risultato non corretto dopo un precedente riavvolgimento. In questo caso il problema può riguardare la struttura dell’avvolgimento, i collegamenti, il numero di spire, la sezione del conduttore o un surriscaldamento locale. Tali casi richiedono una diagnostica più approfondita e spesso una riparazione in officina.

Nella pratica conviene prendere la decisione secondo il principio: prima confermare la causa, poi definire l’ambito dei lavori. Questo consente di evitare sia la sostituzione inutile di un motore funzionante sia l’avvio rischioso di un dispositivo che dovrebbe essere inviato in assistenza.

Come la diagnostica del motore riduce il rischio di fermo produzione?

La misurazione regolare della resistenza degli avvolgimenti e della resistenza di isolamento degli avvolgimenti consente di rilevare un problema prima che la macchina si arresti. Un trend di peggioramento dei risultati può indicare che l’isolamento sta gradualmente perdendo le proprie proprietà, che il motore lavora in condizioni troppo difficili o che il sistema di azionamento richiede un controllo più ampio.

Uno storico delle misurazioni ben mantenuto facilita la pianificazione di ispezioni, revisioni e sostituzioni in un momento opportuno. Invece di reagire a un improvviso allarme dell’inverter, all’arresto della linea o a un avvolgimento bruciato, il reparto manutenzione può pianificare in anticipo l’assistenza, ordinare i componenti, preparare un motore sostitutivo o decidere la modernizzazione del sistema di azionamento.

Questo è particolarmente importante negli impianti in cui un solo motore influisce sul funzionamento di molte altre aree: trasportatori, pompe, ventilatori, mandrini, sistemi di posizionamento, quadri di controllo, controllori PLC, pannelli HMI, inverter, servodrive e sistemi di comunicazione industriale. Il guasto di un singolo elemento può fermare l’intero processo.

Gli errori più comuni durante le misurazioni del motore

Una misurazione eseguita in modo non corretto può dare una falsa sensazione di sicurezza oppure indirizzare inutilmente un motore funzionante alla riparazione. Per questo è importante non solo possedere lo strumento di misura, ma anche applicare la procedura corretta, preparare adeguatamente il motore e interpretare i risultati con competenza.

Gli errori più comuni sono:

• confrontare i risultati della resistenza degli avvolgimenti senza correzione in temperatura,
• eseguire la misurazione su morsetti sporchi o corrosi,
• utilizzare il metodo a due fili dove è richiesta maggiore precisione,
• mancata scarica della capacità dopo la misurazione dell’isolamento,
• valutare l’isolamento esclusivamente sulla base di una singola lettura,
• omettere l’indice di polarizzazione PI e DAR nelle macchine più grandi,
• mancata registrazione della temperatura durante la misurazione,
• trarre conclusioni senza considerare la storia operativa del motore,
• non considerare l’influenza di inverter, cavi, filtri e sistemi di alimentazione,
• avviare il motore nonostante risultati ambigui.

Proprio per questo, nelle applicazioni critiche, la diagnostica dovrebbe essere eseguita in modo ordinato e documentato. La differenza tra una misurazione corretta e una casuale può significare la differenza tra un avvio sicuro e un costoso guasto produttivo.

Quando contattare un servizio di diagnostica motori?

Il contatto con il servizio è particolarmente consigliato quando i risultati delle misurazioni sono instabili, le differenze tra le fasi sono evidenti, la resistenza di isolamento è bassa, l’indice di polarizzazione diminuisce, il motore ha lavorato in presenza di umidità oppure il guasto si ripete nonostante la sostituzione delle protezioni, dei cavi o degli elementi di controllo.

Vale inoltre la pena consultare il motore dopo un riavvolgimento, dopo una revisione, dopo un lungo stoccaggio, dopo il trasporto, dopo un allagamento, dopo un surriscaldamento o prima dell’avvio di una macchina il cui fermo genera costi elevati. La diagnostica eseguita prima dell’avvio della produzione è generalmente meno costosa dell’eliminazione degli effetti di un guasto sotto pressione del tempo.

RGB Elektronika supporta gli stabilimenti industriali nella diagnostica, assistenza, riparazione e rigenerazione di dispositivi di automazione ed elettronica industriale. Nel caso dei motori aiutiamo a valutare lo stato elettrico, verificare i risultati delle misurazioni e scegliere le azioni successive: dall’asciugatura e controllo alla riparazione, rigenerazione o analisi dell’intero sistema di azionamento.

Se il motore lavora con un inverter, servodrive, sistema di alimentazione, controllore PLC, modulo di controllo o sistema HMI, è opportuno considerare il problema in modo più ampio. Un sintomo visibile sul motore può essere conseguenza di alimentazione non corretta, danno al cavo, parametrizzazione errata, sovraccarico meccanico o problemi nella comunicazione industriale. Una diagnostica completa consente di ridurre il tempo necessario per individuare la causa e limitare il rischio di ritorno del guasto.

Contattaci se hai bisogno di una misurazione del motore, della diagnostica del motore elettrico o di una valutazione per capire se il dispositivo può essere avviato in sicurezza dopo fermo, guasto, revisione o riavvolgimento. Ti aiuteremo a stabilire se l’ulteriore funzionamento è sicuro o se sarà necessaria una riparazione, rigenerazione o un’analisi più approfondita del sistema di azionamento.

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