Como Resolver a Erosão Elétrica nos Rolamentos do Motor

O que causa a tensão no eixo em motores operados por inversores de frequência (VFDs)? Como testar as correntes nos rolamentos?

Origem das Correntes nos Rolamentos

As correntes nos rolamentos são correntes de descarga de alta frequência impulsionadas pela tensão no eixo e que fluem através dos rolamentos do motor. A causa raiz reside na tensão modulada por largura de pulso (PWM) gerada pelos VFDs, que produz uma série de pulsos positivos e negativos com comutação rápida, em vez de uma onda senoidal. Isso cria uma tensão média desequilibrada entre as três fases, conhecida como tensão em modo comum (que frequentemente aparece como uma onda quadrada de seis degraus).

Nos motores acionados por VFDs, a tensão em modo comum induz uma tensão no eixo por meio do acoplamento capacitivo na estrutura interna do motor. Assim que essa tensão ultrapassa a rigidez dielétrica da película lubrificante do rolamento, ocorre uma descarga, formando correntes capacitivas de usinagem por descarga elétrica (EDM) que criam microdepressões e ranhuras nas pistas dos rolamentos. Em motores de maior potência (tipicamente >75 kW), o fluxo magnético de alta frequência também induz uma tensão na extremidade do eixo, levando a correntes Circulantes de Alta Frequência que danificam simultaneamente os rolamentos em ambas as extremidades. Esses dois tipos de correntes são as principais causas de danos elétricos nos rolamentos.

Correntes capacitivas de usinagem por descarga elétrica

A estrutura interna de um motor elétrico funciona de maneira semelhante à de um capacitor. A tensão em modo comum proveniente do inversor de frequência (VFD) gera uma tensão acoplada capacitivamente no eixo do motor. Essa tensão no eixo descarrega por arco elétrico através dos rolamentos até o corpo do motor, constituindo correntes capacitivas de usinagem por descarga elétrica.

A tensão no eixo pode ser medida utilizando um osciloscópio digital e uma Sonda de Tensão no Eixo VOLSUN . As descargas manifestam-se como picos de tensão de alta frequência.

Esses arcos de descarga, que podem ocorrer dezenas de milhares de vezes por segundo, degradam a graxa dos rolamentos e causam usinagem por descarga elétrica, resultando em milhares de microcavidades nas pistas dos rolamentos. Essas cavidades, juntamente com a graxa degradada, aumentam o atrito e levam a problemas de NVH (Ruído, Vibração e Aspereza).

Efeitos das Correntes nos Rolamentos

Com o tempo, as microcavidades causadas pela passagem de arco elétrico pelos rolamentos acumulam-se, formando um acabamento fosco visível, conhecido como "frosting" (geada). Um rolamento com geada é menos liso do que um saudável, resultando em aumento de atrito, maior geração de calor e degradação adicional das pistas dos rolamentos. Com o tempo, a interação entre os danos elétricos e as vibrações produz um padrão listrado ou em forma de "cerca de estacas", conhecido como "fluting" (canalização).

Uma vez desenvolvido o "fluting", a falha do rolamento é iminente. Um rolamento canalizado causa vibração excessiva e um ruído agudo característico. O diagrama abaixo ilustra os tipos mais comuns de erosão elétrica em rolamentos.

Anel Condutor de Terceira Geração da VOLSUN (Anel de Aterramento do Eixo), com seu design leve e estrutura compacta, pode ser instalado diretamente em unidades de rolamento, atendendo aos rigorosos requisitos de espaço e peso dos veículos elétricos. Além disso, sua característica sem necessidade de manutenção reduz a pressão sobre o serviço pós-venda, tornando-o uma solução confiável para resolver problemas de erosão elétrica em rolamentos!