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Por Que os Motores com Inversores de Frequência Causam Danos aos Rolamentos?
Resposta rápida
Os inversores de frequência (VFDs) podem gerar tensão no eixo devido à comutação de alta frequência no interior do inversor. Quando essa tensão se acumula, a corrente elétrica pode descarregar através dos rolamentos do motor. Com o tempo, essas descargas repetidas danificam as superfícies dos rolamentos, causando picotamento, ruído, vibração e falha prematura. A instalação de um anel de aterramento no eixo pode redirecionar a corrente com segurança para a terra e prevenir danos aos rolamentos.
O Crescimento do Uso de Motores com Inversores de Frequência
Os inversores de frequência são amplamente utilizados para melhorar a eficiência energética e controlar a velocidade do motor. São comuns em sistemas industriais, como bombas, compressores, equipamentos de climatização (HVAC) e sistemas de transporte por correia.
No entanto, muitos engenheiros observam um problema inesperado após a instalação de sistemas com inversores de frequência: os rolamentos dos motores começam a falhar muito mais cedo do que o esperado.
Esse problema não é causado por lubrificação inadequada ou sobrecarga mecânica. Em muitos casos, a causa real é o dano elétrico ocorrido dentro do rolamento.
Como os Inversores de Frequência Geram Tensão no Eixo
Diferentemente das fontes de alimentação tradicionais, que fornecem tensão senoidal suave, os inversores de frequência (VFDs) regulam a velocidade do motor utilizando modulação por largura de pulso (PWM). Esse método comuta rapidamente a tensão ligando e desligando-a em altas frequências.
Durante esse processo de comutação, gera-se um fenômeno denominado tensão em modo comum.
Essa tensão pode induzir um potencial elétrico entre o eixo do motor e o seu corpo. À medida que o motor opera, a tensão no eixo aumenta gradualmente.
Quando essa tensão se torna suficientemente elevada para romper a fina película lubrificante presente no rolamento, ocorre uma descarga elétrica.
O que Acontece Dentro do Rolamento
Cada descarga é extremamente pequena, mas comporta-se como uma faísca microscópica entre superfícies metálicas.
Milhares dessas faíscas podem ocorrer a cada segundo durante a operação do motor.
Com o tempo, essa atividade elétrica repetida causa diversos tipos de danos:
● Picotamento – crateras pequenas na pista de rolamento
● Fosco – uma superfície desgastada de cinza opaco
● Furação – sulcos uniformemente espaçados ao longo da pista do rolamento
Aumento de Vibração e Ruído
Estudos em sistemas industriais de motores indicam que danos elétricos nos rolamentos podem ser responsáveis por uma grande porcentagem de falhas prematuras em motores acionados por inversores de frequência (VFD).
Prevenindo o Problema com Anéis de Aterramento no Eixo
Um anel de aterramento no eixo protege o rolamento ao fornecer um caminho elétrico controlado para a terra. Em vez de permitir que a tensão se descarregue através do rolamento, o anel de aterramento desvia a corrente parasita do eixo rotativo diretamente para o corpo do motor.
O anel de aterramento no eixo utiliza microfibras condutoras que mantêm contato contínuo com o eixo enquanto o motor gira. Como o anel de aterramento oferece um caminho de menor resistência do que o rolamento, a corrente elétrica flui naturalmente por ele.
Uma Solução Preventiva Simples
Para muitos sistemas motores modernos, os danos elétricos nos rolamentos não são imediatamente visíveis até que ocorra uma falha. Ao instalar um anel de aterramento no eixo já na fase inicial do projeto do sistema, os engenheiros podem reduzir o risco de danos prematuros aos rolamentos e melhorar a confiabilidade a longo prazo do motor.
Perguntas Frequentes
1. Por que os motores com inversores de frequência (VFD) causam correntes nos rolamentos?
A comutação em alta frequência nos VFDs gera uma tensão em modo comum que pode induzir uma tensão no eixo, a qual pode descarregar através dos rolamentos do motor.
2. A lubrificação pode prevenir danos elétricos nos rolamentos?
Não. A lubrificação protege contra desgaste mecânico, mas não consegue impedir a descarga elétrica.
3. Qual é o método de proteção mais comum?
Os anéis de aterramento no eixo são amplamente utilizados porque desviam com segurança a corrente parasita para longe do rolamento.
