Lors de l'analyse des vibrations, il est observé que les machines équipées d'entraînements VFD sont plus fréquentes pour changer les roulements de moteur. Si vous avez fait preuve de diligence dans l'installation et la maintenance de ces machines, en veillant à ce que l'alignement et l'équilibre soient conformes aux spécifications et que les roulements soient correctement lubrifiés, mais qu'ils présentent toujours des défaillances fréquentes, il peut s'agir de votre variateur VFD.
Nous vous partageons donc une expérience-client comportant quelques informations sur le courant, comment il est induit le long de l'arbre d'un moteur et que faire pour résoudre le problème.
Test de vibration
Tout commence par l'analyse des fréquences de roulement sur le moteur présentant un défaut de roulement. Selon les normes de vibration ISO, les niveaux de vibration sur ces machines étaient faibles et tout semblait bien à priori.
Ci-dessous, les spectres et la forme d'onde du roulement défectueux.
Déterminer l'origine de la cause
Parfois, vous avez juste besoin d'un autre outil. En ce qui nous concerne, nous avions opté pour un détecteur de décharge électrique qui mesure le flux électrique généré autour d'un moteur. Ce compteur est simple à utiliser et ne nécessite aucune intrusion dans le tableau.
Ce compteur prend une moyenne du flux rencontré autour du carter du moteur sur un intervalle de 30 secondes. Une détermination est effectuée en s'appuyant sur la valeur acquise pour savoir si la cause probable du défaut du roulement est le courant électrique traversant le roulement.
Dans un VFD, il existe deux types de courant induit le long d'un arbre de moteur :
Courant capacitif
Si vous n'êtes pas familier avec le fonctionnement d'un condensateur, celui-ci permet de stocker l'énergie en ayant deux plaques conductrices de polarisation opposée "prises en sandwich" autour d'un isolant. Dans un moteur, le rotor et le stator génèrent un EDM (usinage par décharge électrique) capacitif en raison de leur proximité, de la polarisation du rotor et du stator, et de l'entrefer agissant comme isolant.
Courant de circulation haute fréquence
Induit par le déséquilibre du flux magnétique autour de l'arbre du moteur par les enroulements. On pense que ce courant n'est produit que dans des moteurs de 100 HP ou plus.
Dommages provoqués par un courant induit électriquement
Le courant induit électriquement peut provoquer un usinage par décharge électrique (EDM) qui peut produire trois types de dommages de course de roulement, dont un seul est visible à l'œil nu.
- Puits électriques microscopiques : Ces puits peuvent être créés par le courant traversant le roulement. Cette piqûre est causée lorsque le courant passe de l'arbre, à travers la bague intérieure, puis à travers les éléments de roulement, puis en passant du carter du moteur à la terre. Ces creux sont généralement compris entre 5 et 10 microns, nécessitant ainsi un microscope pour l'identification.
- Givrage : Le givrage est une décoloration grise qui peut être générée par des moyens mécaniques ou électriques et, encore une fois, nécessite un microscope pour identifier la source.
- Cannelure : La cannelure est causée par un arc du courant entre les courses et les éléments roulants (voir image ci-dessous). La cannelure est visible à l'œil nu et est identifiée par le motif de planche à laver créé sur la bague de roulement.
Comment résoudre le problème de roulement ?
Il existe deux moyens de correction selon les deux types de courants évoqués plus haut (souvent générés par les VFD).
Pour les moteurs de moins de 100 HP, il est probable que la défaillance puisse correspondre uniquement à un courant capacitif. La correction nécessiterait l'installation d'une bague de protection de roulement sur le DE du moteur afin de provoquer un court-circuit sur le courant du carter du moteur à la masse, plutôt que de fournir un chemin de courant à travers les roulements.
Pour les moteurs de plus de 100 HP, le courant capacitif et le courant de circulation haute fréquence sont considérés comme destructeurs pour les roulements. Dans ce cas, l'anneau de protection de roulement est toujours requis sur le DE du moteur pour fournir un chemin pour le courant capacitif, mais une couche supplémentaire de protection est requise pour le roulement NDE en raison du courant de circulation haute fréquence. Il est nécessaire, dans le cas de moteurs de plus de 100 CV, d'installer un palier isolant ou isolant sur le NDE du moteur.
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