Manutenzione dei motori DC. Ispezione express dei motori in uno stabilimento industriale

La manutenzione dei motori DC consiste nella diagnostica e nell’assistenza regolare degli elementi che determinano il funzionamento affidabile di un motore a corrente continua: spazzole, commutatore, avvolgimenti, isolamento, cuscinetti, raffreddamento, collegamenti elettrici e sistemi di retroazione. Un’ispezione express dei motori DC in uno stabilimento industriale consente di valutare rapidamente lo stato dell’azionamento, rilevare scintillii, usura delle spazzole, bruciature del commutatore, polvere di carbone, calo della resistenza di isolamento, giochi dei cuscinetti e sintomi di surriscaldamento prima che si verifichi un costoso fermo produzione.

I motori a corrente continua sono ancora utilizzati in molte importanti applicazioni industriali, nonostante la grande diffusione degli azionamenti a corrente alternata e degli inverter. Ciò è dovuto alla loro favorevole caratteristica di coppia a basse velocità, alla regolazione precisa e al funzionamento collaudato in applicazioni gravose. Si trovano in linee di produzione, miscelatori, macchine di sollevamento, azionamenti di processo, laminatoi, trasportatori, macchine per l’industria cartaria e applicazioni che richiedono una coppia stabile.

Nella pratica della manutenzione industriale, la cosa più importante è non aspettare il guasto. Le ispezioni dei motori DC dovrebbero far parte di una strategia di manutenzione programmata, poiché piccoli sintomi, come scintillii sotto le spazzole, deposito nero sul commutatore o aumento della temperatura, possono portare in breve tempo al danneggiamento del commutatore, a cortocircuiti tra spire o alla necessità di una revisione completa del motore.

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Quando è necessaria la manutenzione dei motori DC e quali sintomi devono preoccupare il reparto manutenzione?

Perché i motori a corrente continua sono ancora utilizzati nelle macchine industriali critiche?

I motori DC sono apprezzati per l’elevato controllo di coppia e velocità, soprattutto a bassi regimi. In molti stabilimenti lavorano da anni in macchine la cui modernizzazione richiederebbe modifiche al sistema di controllo, all’alimentazione, agli azionamenti, alla documentazione e alla meccanica. Per questo la manutenzione dei motori a corrente continua risulta spesso più conveniente rispetto alla sostituzione improvvisa dell’intero sistema di azionamento.

Un motore DC ben mantenuto può funzionare stabilmente per lungo tempo, ma richiede l’assistenza degli elementi caratteristici delle costruzioni a spazzole. I più importanti sono: spazzole di carbone, commutatore, pressione delle spazzole, polvere di grafite, isolamento degli avvolgimenti, cuscinetti, raffreddamento e stato dei collegamenti elettrici.

L’assenza di manutenzione regolare porta alla progressiva crescita dei guasti. Inizialmente si tratta di problemi operativi, poi di guasti meccanici o elettrici e infine dell’arresto dell’azionamento. Per uno stabilimento industriale ciò significa non solo costi di riparazione, ma anche perdita di tempo produttivo.

Quali sintomi indicano che un motore DC richiede un’ispezione?

Un motore a corrente continua di solito invia segnali di avvertimento prima che si verifichi un guasto critico. L’operatore o il tecnico di automazione può notare un cambiamento del rumore, odore di isolamento surriscaldato, scintillii più intensi, riduzione della stabilità di funzionamento oppure interventi più frequenti delle protezioni.

I sintomi più comuni per cui vale la pena eseguire un controllo dei motori a corrente continua sono:

• scintillio eccessivo sotto le spazzole,
• usura irregolare delle spazzole di carbone,
• deposito nero e opaco sul commutatore,
• bruciature, vaiolature o scanalature sul commutatore,
• temperatura elevata del motore,
• odore di isolamento surriscaldato,
• aumento del livello di vibrazioni,
• rumore dei cuscinetti o giochi meccanici,
• calo della resistenza di isolamento,
• contaminazione interna da polvere di carbone,
• regolazione instabile della velocità,
• errori del tachogeneratore, dell’encoder o dei sensori di temperatura.

La comparsa di un solo sintomo non significa sempre che il motore debba essere smontato immediatamente. Significa però che è necessaria una diagnostica. Un’ispezione rapida permette di valutare se sia sufficiente una manutenzione preventiva o se saranno necessari riparazione, rigenerazione, tornitura del commutatore, sostituzione delle spazzole, sostituzione dei cuscinetti o riavvolgimento del motore DC.

Se un motore DC scintilla, si surriscalda o lavora in modo instabile, non aspettare il guasto del commutatore. Richiedi un’ispezione express e verifica se l’azionamento può funzionare in sicurezza fino al prossimo fermo tecnologico programmato.

Perché il controllo delle spazzole del motore è così importante?

Il controllo delle spazzole del motore è uno dei punti più importanti nella manutenzione dei motori a corrente continua a spazzole. Le spazzole trasferiscono la corrente al commutatore. La loro usura, il bloccaggio o una pressione non corretta possono causare scintillii, bruciature, rigature del commutatore e funzionamento instabile dell’azionamento.

Durante l’ispezione non basta verificare se le spazzole sono ancora “lunghe”. È necessario valutare:

• il grado di usura delle spazzole,
• l’uniformità dell’usura su tutti i portaspazzole,
• la libertà di scorrimento delle spazzole nelle guide,
• lo stato dei conduttori delle spazzole,
• la forza di pressione delle molle,
• il contatto della spazzola con il commutatore,
• la scelta del materiale della spazzola in base all’applicazione,
• la presenza di scintillii e tracce di elettroerosione.

Una pressione troppo bassa causa contatto instabile e scintillii. Una pressione troppo elevata accelera l’usura meccanica delle spazzole e del commutatore. In entrambi i casi il motore lavora in condizioni che ne riducono la durata.

Quando sono necessarie la manutenzione del commutatore e la tornitura del commutatore?

La manutenzione del commutatore consiste nella valutazione dello stato della superficie di lavoro, della patina, dell’eccentricità radiale, delle vaiolature, delle bruciature, delle scanalature e dell’isolamento in mica tra le lamelle. Un commutatore che funziona correttamente presenta una superficie uniforme e una patina stabile, dal marrone chiaro al marrone cioccolato. Questo film di ossido indica una corretta collaborazione nel punto di contatto spazzola-commutatore.

I sintomi preoccupanti sul commutatore sono:

• deposito nero o opaco,
• bruciature e scolorimenti,
• vaiolature causate da scintillii,
• scanalature e irregolarità,
• alterazione della geometria del commutatore,
• surriscaldamento delle lamelle,
• mica sporgente tra i segmenti,
• usura troppo rapida delle nuove spazzole.

La tornitura del commutatore è necessaria quando la superficie è irregolare, presenta scanalature, eccentricità o danni che non possono essere rimossi con una semplice pulizia. Dopo la tornitura si esegue la scanalatura della mica, cioè l’approfondimento dell’isolamento in mica tra le lamelle del commutatore, e poi la smussatura dei bordi dei segmenti. In questo modo le spazzole possono lavorare stabilmente, senza rimbalzi e scintillii eccessivi.

Ignorare piccoli problemi di commutazione può portare rapidamente alla distruzione irreversibile del commutatore. In quel caso, invece di una breve manutenzione, diventa necessaria una costosa revisione generale.

Come influiscono polvere di carbone, raffreddamento e cuscinetti sulla durata del motore DC?

La formazione di polvere di grafite è un effetto naturale del funzionamento delle spazzole. Questa polvere conduce corrente, perciò il suo accumulo all’interno del motore rappresenta un serio pericolo. Può causare un calo della resistenza di isolamento, percorsi conduttivi, guasti a massa e cortocircuiti tra gli elementi del sistema.

Durante la manutenzione è necessario controllare:

• la quantità di polvere di carbone all’interno del motore,
• lo stato dei canali di ventilazione,
• la pervietà del raffreddamento,
• l’efficienza delle ventole di raffreddamento esterne,
• la temperatura di esercizio del motore,
• lo stato dei cuscinetti,
• i giochi assiali e radiali,
• l’allineamento dell’albero motore con la macchina azionata.

Il controllo dell’usura dei cuscinetti del motore DC è importante quanto il controllo delle spazzole. Cuscinetti usurati possono causare vibrazioni, rumore, aumento della temperatura, danneggiamento dell’albero, lavoro irregolare delle spazzole sul commutatore e sovraccarico dell’azionamento. Se il motore è accoppiato a una grande macchina, pompa, riduttore, tamburo o ventilatore, vale la pena eseguire anche l’allineamento laser.

Come si svolgono l’ispezione professionale, la manutenzione e la rigenerazione di un motore DC?

Cosa comprende un’ispezione express dei motori DC in uno stabilimento industriale?

Un’ispezione express di un motore DC in uno stabilimento industriale deve fornire al reparto manutenzione una risposta rapida a tre domande: se il motore può continuare a lavorare in sicurezza, quali elementi richiedono assistenza e se è necessario pianificare una riparazione nella finestra di manutenzione più vicina.

Un’ispezione professionale può comprendere:

1. Ispezione esterna del motore, della carcassa, della morsettiera, dei pressacavi e dei cavi.
2. Controllo delle spazzole, dei portaspazzole, dei conduttori e della pressione delle molle.
3. Valutazione del commutatore, della patina, delle bruciature, delle vaiolature, dell’eccentricità e dello stato dell’isolamento in mica.
4. Misura della resistenza degli avvolgimenti dell’indotto e dell’eccitazione.
5. Misura della resistenza di isolamento verso massa e tra gli avvolgimenti.
6. Determinazione di PI e DAR, se richiesta dall’ambito diagnostico.
7. Controllo della polvere di carbone e delle contaminazioni all’interno del motore.
8. Verifica del sistema di raffreddamento e della pervietà dei canali di ventilazione.
9. Diagnostica meccanica di cuscinetti, giochi, vibrazioni e allineamento.
10. Verifica del sistema di retroazione, cioè encoder, tachogeneratore o sensori termici.

Un tale ambito consente di distinguere la normale usura operativa da un guasto che può rapidamente portare a un fermo produzione.

Sintomo	Possibile causa	Intervento di assistenza
Scintillio sotto le spazzole	Pressione errata delle spazzole, usura delle spazzole, irregolarità del commutatore	Controllo di spazzole, pressione, commutatore e scelta del materiale delle spazzole
Deposito nero sul commutatore	Problemi di commutazione, surriscaldamento, collaborazione errata delle spazzole	Manutenzione del commutatore, valutazione della patina, eventuale tornitura
Calo della resistenza di isolamento	Polvere di carbone, umidità, invecchiamento dell’isolamento	Pulizia, asciugatura, misure PI e DAR, valutazione degli avvolgimenti
Rumore e vibrazioni	Cuscinetti usurati, disallineamento, giochi meccanici	Controllo dei cuscinetti, misura dei giochi, vibrodiagnostica, allineamento
Surriscaldamento del motore	Raffreddamento sporco, sovraccarico, danneggiamento degli avvolgimenti	Controllo del raffreddamento, misure elettriche, valutazione del carico

Hai bisogno di una rapida valutazione dello stato di un motore DC? Richiedi un’ispezione in stabilimento prima che piccoli scintillii, polvere di carbone o calo dell’isolamento si trasformino in un guasto costoso.

Quali misure elettriche si eseguono durante la manutenzione dei motori a corrente continua?

Le misure elettriche sono fondamentali perché indicano lo stato degli avvolgimenti e dell’isolamento. Il solo aspetto del motore non è sufficiente per valutare se la macchina può funzionare in sicurezza. L’isolamento può essere umido, contaminato da polvere di carbone o indebolito termicamente, anche se esternamente il motore appare corretto.

Durante la manutenzione si eseguono, tra le altre cose:

• misura della resistenza degli avvolgimenti dell’indotto,
• misura della resistenza degli avvolgimenti di eccitazione,
• misura della resistenza di isolamento verso massa,
• misura dell’isolamento tra gli avvolgimenti,
• determinazione dell’indice di polarizzazione PI,
• determinazione del rapporto di assorbimento dielettrico DAR,
• controllo dei sensori termici integrati negli avvolgimenti,
• verifica dei collegamenti nella morsettiera,
• controllo dei pressacavi e dello stato dei cavi.

I coefficienti PI e DAR aiutano a valutare umidità, contaminazione e invecchiamento dell’isolamento. Se i valori sono errati, possono essere necessari pulizia, asciugatura in forno a camera o una rigenerazione più ampia. Se i test mostrano un cortocircuito tra spire o un danno permanente dell’isolamento, può essere necessario il riavvolgimento dei motori DC.

Quando sono necessari riparazione, rigenerazione o riavvolgimento dei motori DC?

Se durante l’ispezione vengono rilevate anomalie, il motore deve essere inviato in riparazione o rigenerazione. L’ambito dei lavori dipende dallo stato di spazzole, commutatore, avvolgimenti, isolamento, cuscinetti, raffreddamento ed elementi di retroazione.

Gli interventi tipici di riparazione comprendono:

• tornitura del commutatore in caso di irregolarità, scanalature ed eccentricità,
• scanalatura della mica del commutatore dopo la lavorazione meccanica,
• smussatura dei bordi dei segmenti del commutatore,
• sostituzione delle spazzole di carbone con il tipo di materiale corretto,
• sostituzione dei cuscinetti volventi con utensili di montaggio professionali,
• pulizia idrodinamica dell’interno del motore,
• asciugatura in forni a camera per migliorare l’isolamento,
• riparazione della morsettiera e dei collegamenti elettrici,
• verifica del tachogeneratore, dell’encoder e dei sensori termici,
• riavvolgimento dell’indotto, dei poli principali o dei poli di commutazione.

Il riavvolgimento del motore DC è necessario quando gli avvolgimenti presentano cortocircuito tra spire, guasto a massa o danno irreversibile dell’isolamento. In questo caso gli avvolgimenti vengono ricostruiti mantenendo i corretti parametri elettrici e la classe di isolamento adeguata, spesso classe H nelle applicazioni industriali più esigenti.

Non sempre è necessario eseguire una revisione completa. Se l’ispezione viene effettuata in anticipo, spesso bastano manutenzione preventiva, pulizia, sostituzione delle spazzole, correzione della pressione, manutenzione del commutatore o sostituzione dei cuscinetti.

Come prolungare la durata di un motore DC grazie alla manutenzione preventiva e predittiva?

La risposta alla domanda come prolungare la durata di un motore DC inizia con misure regolari e confronto dei risultati nel tempo. Un’ispezione singola fornisce informazioni sullo stato attuale, ma solo l’analisi del trend mostra se il motore invecchia in modo stabile o si avvicina a un guasto.

La manutenzione preventiva dei motori DC comprende ispezioni cicliche secondo un programma. La manutenzione predittiva dei motori DC fa un passo ulteriore, perché basa le decisioni di assistenza su misure e trend: resistenza di isolamento, livello di vibrazioni, temperatura, usura delle spazzole, stato del commutatore e risultati dei test elettrici.

La durata di un motore a corrente continua può essere prolungata tramite:

• controllo regolare delle spazzole e della pressione delle molle,
• mantenimento del commutatore in buono stato,
• rimozione della polvere di carbone,
• controllo della resistenza di isolamento,
• monitoraggio della temperatura di esercizio,
• controllo di cuscinetti e vibrazioni,
• mantenimento della pervietà del raffreddamento,
• verifica dell’allineamento con la macchina azionata,
• controllo del tachogeneratore, dell’encoder e dei sensori termici,
• confronto dei risultati con lo storico delle ispezioni.

L’intervallo delle ispezioni dovrebbe dipendere dalle condizioni di lavoro. Un motore che lavora in presenza di polvere, umidità, temperatura elevata, con un gran numero di avviamenti o in un’applicazione critica richiede controlli più frequenti rispetto a un azionamento che opera in un ambiente pulito e stabile.

Manutenzione, diagnostica e assistenza dei motori DC presso RGB Elektronika

RGB Elektronika esegue diagnostica, manutenzione, riparazione, assistenza, rigenerazione, acquisto e modernizzazione di dispositivi di automazione ed elettronica industriale. Nel caso dei motori a corrente continua, aiutiamo i reparti manutenzione a valutare rapidamente lo stato dell’azionamento, pianificare l’ispezione e scegliere l’ambito dei lavori che riduca il rischio di fermi non programmati.

Possiamo aiutarti quando serve:

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• manutenzione dei motori a corrente continua a spazzole.

Verifichiamo anche gli elementi collegati al funzionamento dell’azionamento: inverter, servoazionamenti, sistemi di alimentazione DC a tiristori, controllori PLC, pannelli HMI, alimentatori, encoder, tachogeneratori, moduli I/O, softstarter, convertitori, elettronica di controllo, circuiti di potenza e comunicazione industriale. Ciò consente di stabilire se il problema si trova nel motore stesso, nell’alimentazione, nel controllo, nella retroazione o nelle condizioni di lavoro della macchina.

Se vuoi prolungare il tempo di funzionamento di un motore a corrente continua, pianificare un’ispezione express o controllare lo stato di spazzole, commutatore, cuscinetti e avvolgimenti, contatta RGB Elektronika. Invia una foto della targhetta, una descrizione dei sintomi, informazioni sulla macchina e sulle condizioni di lavoro. Ti aiuteremo a scegliere diagnostica, manutenzione, riparazione, rigenerazione, acquisto o modernizzazione dell’azionamento.

Contatta RGB Elektronika se è necessaria la manutenzione di un motore DC –> Richiedi la riparazione

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