Come eseguire test e misure su un motore elettrico? Test di continuità, test di resistenza del conduttore di protezione e test del senso del campo rotante

I test e le misure su un motore elettrico vengono eseguiti per verificare lo stato degli avvolgimenti, la sicurezza del collegamento di protezione PE e la corretta direzione del campo rotante nello statore. In pratica, la diagnostica di base comprende, tra l’altro, il test di continuità degli avvolgimenti, il test di resistenza del conduttore di protezione e il test del senso del campo rotante. I risultati di queste misure aiutano a rilevare interruzioni dell’avvolgimento, collegamenti di protezione non corretti, asimmetria di fase, sequenza errata delle fasi o danni che possono portare a guasto del motore, arresto della macchina e fermo produzione non pianificato.

Le misure dei motori elettrici sono uno degli elementi più importanti della diagnostica nella manutenzione industriale. Consentono di valutare come tempo di lavoro, temperatura, sovraccarichi, umidità, vibrazioni, contaminazioni e condizioni ambientali influiscono sullo stato del motore. I test dei motori elettrici eseguiti correttamente non sono solo un controllo una tantum. Sono anche un punto di riferimento per confronti successivi, analisi delle tendenze e pianificazione delle attività di assistenza prima che si verifichi un guasto.

In questo articolo analizziamo tre prove pratiche: test di continuità degli avvolgimenti, test di resistenza del conduttore di protezione PE e test del senso del campo rotante nello statore. Sono misure che possono fornire rapidamente informazioni sullo stato elettrico del motore e aiutare a decidere se il dispositivo può continuare a funzionare oppure richiede una diagnostica più approfondita, rigenerazione o riavvolgimento.

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Quali test del motore elettrico conviene eseguire prima dell’avviamento, dopo un guasto e nell’ambito di un controllo?

Perché le misure dei motori elettrici sono importanti per la manutenzione industriale?

Il motore elettrico è spesso uno degli elementi chiave dell’azionamento di una macchina. A seconda dell’applicazione, lavora con un inverter, un soft starter, un sistema a contattori, un riduttore, un encoder, un controllore PLC, un pannello HMI o un sistema di automazione della linea produttiva. Il guasto di un motore non significa sempre soltanto un problema meccanico. Molto spesso la sua origine è legata a fenomeni elettrici che possono essere rilevati con sufficiente anticipo.

I test e le misure regolari di un motore elettrico aiutano a rilevare, tra l’altro:

• interruzione della continuità dell’avvolgimento,
• asimmetria di resistenza tra le fasi,
• surriscaldamento degli avvolgimenti,
• ossidazione o allentamento dei collegamenti,
• problemi con il conduttore di protezione PE,
• rischio di comparsa di tensione pericolosa sulla carcassa,
• sequenza errata delle fasi,
• direzione errata del campo rotante,
• effetti di sovraccarico, contaminazione, umidità o invecchiamento dell’isolamento.

Per il reparto manutenzione, queste misure hanno un valore pratico ed economico. Permettono di ridurre il rischio di arresto della produzione, abbreviare i tempi di diagnosi, pianificare meglio gli interventi e prevenire situazioni in cui il motore danneggia l’inverter collegato, il sistema di potenza, la protezione, i cavi di alimentazione o gli elementi di automazione.

Quando eseguire i test di un motore elettrico?

I test dei motori elettrici conviene eseguirli non solo quando il motore ha già smesso di funzionare. In molti stabilimenti industriali le misure vengono effettuate ciclicamente, perché i risultati dei controlli successivi permettono di valutare l’evoluzione dello stato tecnico del dispositivo nel tempo.

I test e le misure di un motore elettrico conviene eseguirli in particolare:

• prima del primo avviamento del motore dopo il montaggio,
• dopo un fermo macchina prolungato,
• dopo allagamento, esposizione all’umidità o lavoro in ambiente difficile,
• dopo l’intervento delle protezioni, dell’interruttore motore o dell’inverter,
• dopo surriscaldamento del motore, sovraccarico o arresto dell’azionamento,
• dopo la sostituzione di cavi, morsetti, contattori o componenti di alimentazione,
• dopo riparazione, riavvolgimento o rigenerazione del motore,
• nell’ambito dei controlli periodici di manutenzione,
• prima dell’avviamento della macchina dopo rilocazione o modernizzazione.

In pratica, una misura eseguita prima del guasto è molto più preziosa di una misura effettuata solo dopo l’arresto della linea. Permette di individuare cambiamenti che non bloccano ancora il lavoro della macchina, ma indicano già un peggioramento dello stato degli avvolgimenti, dei collegamenti o del sistema di protezione.

Quali sintomi indicano che il motore richiede misure?

Un motore elettrico deve essere controllato se compaiono sintomi che possono indicare un problema con gli avvolgimenti, l’alimentazione, il campo magnetico, il conduttore di protezione o il sistema di azionamento collegato.

I segnali di avvertimento più comuni includono:

• il motore non parte nonostante la presenza dell’alimentazione,
• il motore fa intervenire la protezione all’accensione,
• l’inverter segnala un errore di sovraccarico, cortocircuito, guasto a terra o asimmetria,
• il motore si riscalda più rapidamente rispetto al passato,
• l’azionamento lavora in modo irregolare o perde coppia,
• compaiono vibrazioni insolite, rumore o odore di isolamento surriscaldato,
• la carcassa del motore suscita dubbi dal punto di vista della sicurezza al contatto,
• dopo il collegamento il motore gira nella direzione errata,
• dopo modernizzazione o sostituzione dei cavi, la macchina si comporta diversamente rispetto al passato.

Questi sintomi non devono essere ignorati. L’ulteriore utilizzo di un motore con interruzione dell’avvolgimento, collegamento di protezione indebolito o direzione errata del campo rotante può portare a un guasto più grave, al danneggiamento degli elementi dell’azionamento e a un fermo produzione non pianificato.

Se il motore lavora in modo instabile, fa intervenire le protezioni o si verificano problemi sul lato inverter, conviene eseguire test e misure completi del motore elettrico prima del riavvio della macchina. RGB Elektronika esegue diagnostica di motori ed elementi di automazione industriale, aiutando a determinare se la causa del problema è il motore stesso, l’alimentazione, il sistema di controllo o l’elettronica collegata.

Come eseguire un test di continuità, un test di resistenza del conduttore di protezione e un test del senso del campo rotante?

Come eseguire un test di continuità degli avvolgimenti di un motore elettrico?

Il test di continuità degli avvolgimenti consiste nel verificare che il circuito di un determinato avvolgimento non sia interrotto. Si esegue misurando la resistenza tra l’inizio e la fine dell’avvolgimento. In un motore trifase, ogni fase deve essere controllata separatamente e i risultati devono poi essere confrontati tra loro.

Una misura di base può essere eseguita con un ohmmetro digitale. Una sonda di misura viene applicata all’inizio dell’avvolgimento e l’altra alla sua fine. Se il circuito è continuo, lo strumento dovrebbe indicare un valore di resistenza definito, solitamente basso. Se lo strumento indica assenza di continuità, resistenza molto elevata o messaggio OL, ciò può significare un’interruzione dell’avvolgimento.

La procedura di base è la seguente:

• Scollega il motore dall’alimentazione e metti in sicurezza l’area di lavoro contro l’accensione accidentale.
• Scollega i cavi di alimentazione se necessario per ottenere una misura affidabile.
• Identifica i morsetti degli avvolgimenti del motore.
• Imposta lo strumento in modalità misura di resistenza o continuità.
• Misura la resistenza di ogni fase o di ogni avvolgimento.
• Confronta i risultati tra le fasi.
• Registra i valori nella scheda di misura o nel rapporto diagnostico.

La misura con un ohmmetro è utile durante una verifica rapida in stabilimento, soprattutto quando bisogna controllare se il motore presenta un’evidente interruzione dell’avvolgimento. Va tuttavia ricordato che la precisione di una misura di questo tipo è limitata. In caso di basse resistenze, avvolgimenti corti o piccole differenze tra le fasi, strumenti più precisi e analizzatori per motori forniscono risultati migliori.

Cosa significa il risultato OL durante il test di continuità?

Il risultato OL sullo strumento significa solitamente che l’apparecchio non rileva la continuità del circuito nel campo di misura testato. Nel caso del test di continuità dell’avvolgimento di un motore, può indicare un’interruzione dell’avvolgimento, un collegamento bruciato, un cavo danneggiato, un tratto del filo di avvolgimento bruciato o un problema sui morsetti.

Se il test di continuità indica un’interruzione, il motore non deve essere riavviato senza ulteriori diagnosi. Un tentativo di funzionamento con avvolgimento danneggiato può causare ulteriore surriscaldamento, danneggiamento dell’isolamento, intervento delle protezioni o danni all’inverter oppure al sistema di alimentazione.

Perché l’asimmetria di resistenza tra le fasi è importante?

Il solo fatto che un avvolgimento abbia continuità non significa sempre che il motore sia in buone condizioni. È molto importante confrontare la resistenza delle singole fasi. In un motore in buono stato, i valori dovrebbero essere vicini tra loro. Le differenze tra le fasi di solito non dovrebbero superare circa l’1–3 percento, anche se la valutazione finale dipende dal tipo di motore, dalla precisione della misura e dalle condizioni della prova.

Una maggiore asimmetria di resistenza può suggerire:

• surriscaldamento di una delle fasi,
• ossidazione di contatti o morsetti,
• collegamento allentato,
• danneggiamento dell’isolamento smaltato del filo di avvolgimento,
• danno locale dell’avvolgimento,
• inizio di degradazione che può evolvere in un guasto più grave.

In caso di significativa asimmetria di resistenza, conviene affidare il motore a una diagnostica professionale. Un risultato di questo tipo può qualificare il dispositivo per rigenerazione, riavvolgimento o controllo più approfondito degli avvolgimenti e dell’isolamento.

Come eseguire un test di resistenza del conduttore di protezione PE?

Il test di resistenza del conduttore di protezione PE consiste nel verificare la continuità e la qualità del collegamento di protezione tra il morsetto PE e le parti metalliche accessibili del motore, soprattutto la carcassa. È una misura direttamente collegata alla sicurezza dei dipendenti, dei tecnici di assistenza e degli operatori delle macchine.

Il conduttore di protezione ha il compito di convogliare le correnti di guasto e ridurre il rischio di comparsa di tensione di contatto pericolosa sulla carcassa del motore. Se la resistenza del conduttore di protezione è troppo elevata oppure il collegamento PE è interrotto, la carcassa metallica può diventare pericolosa in caso di danneggiamento dell’isolamento degli avvolgimenti verso il corpo del motore.

In pratica, il test di resistenza del conduttore di protezione viene eseguito con uno strumento adeguato, spesso con il metodo a quattro fili. Il metodo a quattro fili consente di limitare l’influenza della resistenza dei cavi di misura sul risultato, il che è particolarmente importante con valori di resistenza molto bassi.

La procedura di base del test è la seguente:

• Scollega il motore dall’alimentazione e assicurati che il lavoro sia sicuro.
• Identifica il morsetto del conduttore di protezione PE.
• Collega lo strumento al morsetto PE e a una parte metallica della carcassa del motore.
• Esegui la misura secondo le istruzioni dello strumento di misura.
• Confronta il risultato con i requisiti tecnici, la documentazione e i criteri adottati nello stabilimento.
• Registra il risultato nel rapporto di misura.

Il test di resistenza della messa a terra di protezione è particolarmente importante dopo riparazioni meccaniche, sostituzione dei cavi, modernizzazione della macchina, rilocazione del dispositivo, allagamento del motore o qualsiasi situazione in cui il collegamento di protezione possa essere stato danneggiato.

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Quale dovrebbe essere la resistenza del conduttore di protezione del motore?

In pratica, la resistenza del conduttore di protezione PE in un sistema efficiente è solitamente molto bassa e può rientrare indicativamente nell’intervallo da circa 0,02 a 0,1 ohm. Il valore dipende, tra l’altro, dalla lunghezza del cavo, dalla sezione trasversale, dalla qualità dei collegamenti, dai morsetti e dalla struttura del sistema testato.

Come valore limite si assume spesso che la resistenza del conduttore di protezione non debba superare 1 ohm. Tuttavia, bisogna ricordare che il risultato deve essere interpretato nel contesto dell’impianto specifico, dei requisiti di sicurezza, della documentazione tecnica, dello strumento utilizzato e delle procedure vigenti nello stabilimento.

Cosa significa una resistenza troppo elevata del conduttore di protezione?

Una resistenza troppo elevata del conduttore di protezione può significare che il circuito di protezione non svolge correttamente la propria funzione. La causa può essere un morsetto allentato, un collegamento corroso, un cavo danneggiato, un montaggio errato, la contaminazione della superficie di contatto o l’interruzione della continuità del collegamento PE.

In questo caso, il motore non deve essere considerato sicuro per l’ulteriore utilizzo senza aver eliminato la causa del problema. Un collegamento di protezione inefficiente può rappresentare un pericolo di folgorazione, soprattutto quando contemporaneamente è presente un problema con la resistenza di isolamento degli avvolgimenti rispetto alla carcassa.

Come eseguire il test del senso del campo rotante nello statore?

Il test del senso del campo rotante permette di verificare se il campo magnetico rotante nello statore ha la direzione corretta. Questo è importante per il corretto avviamento del motore, la diagnostica dei collegamenti e il controllo della sequenza delle fasi. Un senso errato del campo rotante può causare la rotazione del motore nella direzione opposta rispetto a quella richiesta dalla macchina.

Il controllo del senso del campo rotante può essere eseguito in diversi modi. Uno dei metodi consiste nell’utilizzare una sonda di campo posizionata all’interno dello statore testato. La sonda consente di valutare la direzione del campo magnetico rotante indotto nel motore. Questo tipo di prova è particolarmente utile nella diagnostica dello statore, degli avvolgimenti e della correttezza dei collegamenti.

Un secondo metodo pratico consiste nel controllare la sequenza delle fasi con un tester dedicato. In questo caso, la prova può essere eseguita anche su un motore assemblato, senza dover posizionare una sonda all’interno dello statore. Il tester della sequenza fasi consente di stabilire se le fasi sono collegate nell’ordine corrispondente al senso di lavoro previsto dell’azionamento.

Il test del senso del campo rotante è particolarmente importante:

• dopo la sostituzione del motore,
• dopo il ricablaggio dei cavi di alimentazione,
• dopo la modernizzazione del quadro di comando,
• dopo la sostituzione di contattori, protezioni, inverter o soft starter,
• dopo la rilocazione della macchina,
• quando l’azionamento gira nella direzione opposta,
• quando la macchina, dopo l’avviamento, si comporta diversamente rispetto al passato.

Qual è la differenza tra il test del senso del campo rotante e il controllo della sequenza delle fasi?

Il controllo della sequenza delle fasi informa in quale ordine vengono applicate le fasi di alimentazione. Il test del senso del campo rotante si riferisce invece all’effetto di questa sequenza nello statore, cioè alla direzione del campo magnetico rotante. In molte situazioni pratiche le due misure sono collegate, ma non devono sempre essere considerate esattamente la stessa prova.

Nel caso della diagnostica del motore dopo un guasto, un riavvolgimento o un intervento sui collegamenti degli avvolgimenti, il solo controllo della sequenza delle fasi può non essere sufficiente. In quel caso conviene confermare se lo statore genera un campo rotante coerente con la direzione di lavoro prevista della macchina.

Come interpretare i risultati delle misure di un motore elettrico?

L’interpretazione dei risultati delle misure di un motore elettrico dovrebbe tenere conto non solo del singolo valore mostrato dallo strumento, ma anche della cronologia delle misure, delle condizioni di lavoro, del tipo di motore, del metodo di alimentazione e dei sintomi segnalati dalla manutenzione.

Nella diagnostica di base conviene prestare attenzione a tre gruppi di risultati:

• continuità degli avvolgimenti – assenza di continuità, risultato OL o resistenza molto elevata possono indicare un’interruzione dell’avvolgimento,
• simmetria della resistenza delle fasi – differenze superiori agli scostamenti tipici possono suggerire surriscaldamento, danni ai collegamenti o degradazione degli avvolgimenti,
• resistenza del conduttore di protezione PE – un valore troppo elevato può indicare un rischio per la sicurezza e la necessità di migliorare i collegamenti di protezione.

I risultati devono essere analizzati con particolare attenzione quando il motore lavora con un inverter. Gli errori segnalati dall’inverter, come sovraccarico, cortocircuito, guasto a terra o instabilità della corrente in uscita, possono derivare sia da un problema lato azionamento sia da un danno del motore, dei cavi, dell’isolamento o dei collegamenti. Per questo, nella diagnostica industriale conviene controllare l’intero sistema: motore, cavi, morsetti, inverter, protezioni, sistema di controllo e segnali dal PLC o dal pannello HMI.

Quando il motore deve essere ritirato dall’esercizio e affidato all’assistenza?

Il motore deve essere ritirato dall’esercizio se le misure indicano un’interruzione dell’avvolgimento, una significativa asimmetria di resistenza, una resistenza troppo elevata del conduttore di protezione, un collegamento PE incerto o anomalie che possono compromettere la sicurezza di persone e macchine.

Le situazioni che richiedono una diagnostica professionale includono:

• risultato OL durante il test di continuità dell’avvolgimento,
• grande differenza di resistenza tra le fasi,
• sospetto surriscaldamento degli avvolgimenti,
• odore di isolamento bruciato,
• intervento frequente delle protezioni,
• errori dell’inverter che compaiono dopo il collegamento del motore,
• resistenza non corretta del conduttore di protezione PE,
• sospetta tensione sulla carcassa,
• senso incerto del campo rotante dopo riparazione o modernizzazione,
• assenza di documentazione delle misure precedenti e difficoltà nella valutazione dello stato del motore.

A seconda dei risultati della diagnostica, le possibili attività di assistenza includono pulizia e manutenzione, miglioramento dei collegamenti, rigenerazione, riavvolgimento del motore, sostituzione degli elementi danneggiati, controllo dell’isolamento, test finali e verifica della collaborazione con il sistema di azionamento.

Se i risultati delle misure sono ambigui e il motore è responsabile di un processo produttivo importante, è più sicuro eseguire una diagnostica completa prima del riavvio. Il costo delle misure è solitamente molto più basso del costo di un guasto, del danneggiamento dell’inverter o dell’arresto della linea produttiva.

Come documentare le misure dei motori elettrici per prevedere i guasti?

Una misura una tantum consente di valutare lo stato attuale del motore, ma il massimo valore diagnostico deriva dal confronto dei risultati nel tempo. Per questo, nella manutenzione conviene tenere schede di controllo, rapporti di misura e storico dei risultati per motori e macchine specifici.

Nella documentazione conviene registrare:

• data della misura,
• tipo e numero del motore,
• posizione di lavoro del motore nella macchina o nella linea,
• condizioni di lavoro prima della misura,
• risultati della resistenza dei singoli avvolgimenti,
• differenze percentuali tra le fasi,
• risultato del test di resistenza del conduttore di protezione PE,
• risultato del test del senso del campo rotante,
• sintomi segnalati dagli operatori o dalla manutenzione,
• raccomandazioni di assistenza dopo la misura.

L’esecuzione regolare delle misure e la tenuta accurata delle schede di controllo consentono di creare una mappa delle tendenze di usura del motore. In questo modo il tecnico diagnostico può notare il peggioramento dello stato degli avvolgimenti o dei collegamenti molto prima del guasto. In pratica, ciò si traduce in una migliore pianificazione dei fermi, un rischio minore di arresto improvviso della produzione e costi inferiori di manutenzione delle macchine.

Test e misure dei motori elettrici presso RGB Elektronika

RGB Elektronika esegue test e misure di motori elettrici per clienti del settore industriale, manutenzione, produzione, automazione ed elettronica industriale. La diagnostica può comprendere la valutazione dello stato degli avvolgimenti, misure di resistenza, controllo dei collegamenti di protezione, analisi dei sintomi di guasto e verifica della collaborazione del motore con gli elementi del sistema di azionamento.

In pratica, un problema con il motore spesso non termina con il motore stesso. I sintomi possono essere collegati a inverter, soft starter, servoazionamento, encoder, alimentatore, modulo I/O, controllore PLC, pannello HMI, cavi, protezioni o sistemi di potenza. Per questo una diagnostica efficace dovrebbe considerare l’intero contesto di lavoro della macchina.

Contatta RGB Elektronika se devi eseguire test e misure di un motore elettrico prima dell’avviamento, dopo un guasto, dopo un riavvolgimento o nell’ambito della diagnostica periodica di manutenzione. Ti aiuteremo a valutare lo stato del dispositivo, indicare le possibili cause del problema e scegliere le successive azioni di assistenza.

Le misure di un motore elettrico eseguite professionalmente aiutano non solo a confermare se il dispositivo funziona correttamente. Consentono anche di aumentare la sicurezza del lavoro, ridurre il rischio di guasti in produzione e prendere decisioni di assistenza sulla base dei dati, non di supposizioni.

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