Le termocamere sono utili per eseguire la ricerca guasti nei motori nonché per monitorare le condizioni del motore durante le procedure di manutenzione preventiva negli impianti di produzione della corrente, manifatturieri e commerciali. Le immagini a infrarossi indicano la mappatura termica del motore, un utile indicatore sulle sue condizioni. Infatti, le condizioni dei motori svolgono un ruolo importante nel preservare l'operatività degli impianti e contenere i costi.
Tecniche di Analisi Termografica per Motori Elettrici
Per iniziare a creare profili termici dei motori, è opportuno acquisire immagini a infrarossi di buona qualità, quando i motori sono in funzione in condizioni operative normali. In questo modo, si ottengono misure di base della temperatura dei componenti. Una termocamera è in grado di acquisire le temperature di tutti i componenti critici: motore, accoppiamento dell'albero, cuscinetti del motore e dell'albero, e trasmissione.
Quando si lavora con carichi elettrici limitati, le segnalazioni dei problemi possono essere impercettibili. Pertanto, si consiglia un minimo di carico del 40% (National Fire Protection Association NFPA 70B), maggiore sarà il carico, migliore l'analisi. Quando si eseguono ispezioni in situazioni con poco carico, assicurarsi di tenere conto di tutti i possibili problemi, anche se riflettono soltanto una scarsa differenza di temperatura. La temperatura aumenta di pari passo all'aumento dei carichi; inoltre, in presenza di un problema, si avranno differenze di temperatura maggiori su carichi superiori.
Le due tipologie di analisi termografiche
Interpretazione dei Risultati e Identificazione delle Anomalie Termiche
Tutti i motori dovrebbero riportare la temperatura di esercizio sulla targhetta. Una termocamera a infrarossi non è in grado di raggiungere l'interno del motore, ma la temperatura superficiale esterna è un indicatore della temperatura interna. L'aumento della temperatura interna del motore provoca l'aumento della temperatura esterna. Il surriscaldamento del motore provoca il rapido danneggiamento degli avvolgimenti. Infatti, ogni incremento di 10° C al di sopra della temperatura di esercizio prevista riduce la durata degli avvolgimenti del motore del 50%, anche se si tratta di un riscaldamento temporaneo.
Se una lettura di temperatura al centro dell'alloggiamento di un motore risulta irregolarmente elevata, un'immagine a infrarossi del motore può indicare precisamente la provenienza dell'alta temperatura, ad esempio avvolgimenti, cuscinetti o accoppiamento. Un accoppiamento caldo è un sintomo di disallineamento.
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Gli andamenti termici anomali sono causati da 3 motivi principali:
- Superficie di contatto ad alta resistenza, che sia un collegamento o un contatto dell'interruttore, e che risulta più calda nel punto di maggiore resistenza e più fredda man mano che aumenta la distanza da quel punto.
- Gli squilibri di carico, normali o fuori specifiche, risultano ugualmente caldi lungo tutta la fase o nel componente del circuito sovraccarico o sottodimensionati. Gli squilibri di armoniche creano un modello simile. Se il riscaldamento interessa tutto il conduttore, è possibile che sia di dimensioni inferiori o sovraccarico; per stabilire quale sia l'ipotesi corretta, controllare la potenza nominale e il carico effettivo.
- I componenti guasti generalmente risultano più freddi dei componenti che funzionano normalmente. L'esempio più comune è un fusibile bruciato.
Il Pacco Lamellare del Motore Elettrico: Funzionamento e Caratteristiche Costruttive
Occorre tenere presente che queste macchine, a causa del loro piccolo traferro, sono molto sensibili alla diminuzione del campo magnetico sotto le cave e quindi all'aumento fittizio del traferro provocato da una eccessiva apertura della cava con conseguente aumento della corrente di magnetizzazione.
I lamierini normalmente impiegati sono isolati, gli uni dagli altri, con un isolamento a base di vernice dello spessore dell'ordine dei centesimi di mm per diminuire le perdite per correnti parassite. Un isolamento più modesto è garantito comunque dalla ossidazione naturale, eventualmente migliorata con opportuno trattamento termico.
Materiali e Cifra di Perdita nei Lamierini
Nei piccoli motori si può utilizzare lamiera al carbonio caratterizzata da facile lavorabilità, cifra di perdita piuttosto elevata ma non critica agli effetti del riscaldamento dato l'elevato rapporto superficie/volume del pacco, alta permeabilità per ottenere elevate induzioni con deboli intensità di corrente magnetizzante.
Nelle macchine di media e grande potenza ( superiore a 10÷15 kW ) si utilizza lamiera legata con percentuale di silicio del 3% -5- 4%, caratterizzata da bassa cifra di perdita, normalmente 1.7, 2.3 o 3.6 W/kg, al fine di ridurre le perdite nel ferro che in queste macchine influenzano in misura determinante il riscaldamento. Esistono inoltre in commercio, lamierini al silicio a bassa cifra di perdita (1.3-1.5-1.8 W/kg,) che trovano impiego nei motori di maggiore potenza e in applicazioni speciali quali, ad esempio, i motori ad alta frequenza.
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La cifra di perdita esprime la perdita che si verifica per effetto dell'isteresi e delle correnti parassite in 1 kg di lamierino sottoposto a magnetizzazione alternata sinusoidale con frequenza 50 Hz e con valore massimo di induzione di 1.0 Wb/m2.
Processo di Produzione del Pacco Lamellare
Le premesse per ottenere un buon pacco lamellare sono la qualità della tranciatura, in termini di precisione ed assenza di bave, e la qualità del materiale che si esprime nella sua tranciabilità. II processo tecnologico migliore è la "tranciatura a passo" realizzata in un'unica soluzione, con presse di elevata potenza e con stampi a passaggio particolarmente precisi e costruiti in acciai speciali quali il widia.
Per motori di potenza oltre i 50 kW o per motori prodotti in serie limitate, il ciclo produttivo prevede la formazione di dischi e la punzonatura delle cave di statore con taglio del disco rotore e successiva punzonatura dello stesso su punzonatrici veloci automatizzate.
I lamierini vengono poi impilati in pacchi con il processo di impaccatura il cui parametro critico è la pressione unitaria che deve avere un valore sufficientemente elevato (40-50 kg/cm2 fino a 200 kg/cm2 dai tipi più piccoli ai più grandi) per evitare vibrazioni dei lamierini con conseguente elevata rumorosità, tuttavia, non eccessiva per non aumentare le perdite nel ferro dovute alle bave.
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