Les programmes de maintenance électrique sont conçus pour améliorer la fiabilité et la disponibilité des équipements tout en réduisant les coûts opérationnels. Les tests de moteurs électriques sont souvent l’un des premiers domaines à être réduits lors de la réduction des dépenses. Cependant, les entreprises avisées reconnaissent que négliger les programmes de maintenance appropriés peut entraîner une perte de revenus de plusieurs milliards de dollars en raison de l'augmentation des coûts de réparation des moteurs, des temps d'arrêt et de l'inefficacité des environnements industriels et commerciaux.
Pourquoi des tests de moteurs électriques sont-ils effectués ?
Après les pannes de roulements, les pannes électriques constituent la deuxième cause la plus fréquente de pannes de moteur. Par conséquent, un programme de tests électriques bien planifié est crucial pour garantir la fiabilité de l’usine. Selon une enquête menée par l'Electric Power Research Institute (EPRI), 48 % des pannes de moteur sont attribuées à des problèmes électriques. Ces 48 % sont ensuite répartis entre problèmes de rotor (12 %) et problèmes de bobinage (36 %), les 52 % restants étant dus à des défauts mécaniques.
Divers outils de diagnostic, tels que des pinces ampèremétriques, des capteurs de température, des Meggers ou des oscilloscopes, peuvent aider à identifier ces problèmes.
Des défauts d'enroulement peuvent survenir en raison d'une contamination, du vieillissement de l'isolation, d'une surcharge thermique, de surtensions, de fils/matériaux endommagés et d'autres facteurs. Ces défauts commencent par le franchissement d'un défaut d'isolation comme l'humidité, qui isole au moins une spire. Cela entraîne des contraintes supplémentaires et une augmentation de la température à travers le défaut, provoquant finalement la défaillance de l'enroulement.
Types de défauts d’enroulement :
- Entre tours dans une bobine
- Entre bobines dans la même phase
- Entre bobines dans différentes phases
- Entre une bobine ou une phase et la masse
L'identification précoce de l'un de ces défauts peut permettre à votre installation d'économiser d'innombrables heures de temps d'arrêt et des sommes d'argent importantes.
Que se passe-t-il lors des tests de moteurs électriques ?
Il existe plusieurs types de tests effectués sur les moteurs :
Test d'impulsion de moteur électrique
Les tests d'impulsions sont un élément essentiel de la maintenance prédictive des moteurs électriques. Les questions clés à considérer comprennent :
- Les tests d'impulsion peuvent-ils endommager une isolation saine ou détériorée ?
- Les tests de résistance CC, d'inductance, Megger ou HiPot peuvent-ils détecter une faible isolation tour à tour ?
- Après avoir échoué à un test d'impulsion, un moteur avec une faible isolation peut-il encore fonctionner ?
- Les moteurs présentant un court-circuit peuvent-ils continuer à fonctionner ?
Ces questions ont été étudiées en soumettant un moteur basse tension à des tests approfondis jusqu'à ce qu'une panne soit induite, suivis de tests supplémentaires pour explorer les effets des tests d'impulsion sur l'isolation tour-tour au-delà du claquage diélectrique du moteur.
Test de rotation du moteur électrique
Vérifiez la rotation lors des tests hors ligne avec l'évaluation du circuit moteur (MCE). Les ventilateurs ou les pompes peuvent continuer à tourner lentement en raison d'un tirage ou de collecteurs partagés, ce qui peut fausser les résultats des tests standards en créant des déséquilibres résistifs et inductifs plus élevés que la normale.
Test de moteur électrique à rotor bobiné
Wound rotor motors have a three-phase winding on the rotor connected to start-up resistors, which provide current and speed control during startup. Failed components in the resistor bank are common and often overlooked during troubleshooting, potentially affecting the motor's overall functionality.
Electric Motor Insulation Resistance Testing
Motor insulation has a negative temperature coefficient, meaning resistance decreases as temperature rises. Insulation resistance of a de-energized motor typically decreases after startup but may initially increase as moisture evaporates from the windings. The IEEE43 standard on insulation resistance testing requires temperature correction to 40 degrees Celsius, which can turn acceptable measured resistance into low corrected readings. Space heaters should be considered before sending a motor for refurbishment.
Meg-ohm Test
The meg-ohm test, commonly used by engineers, measures insulation resistance. While it plays a valid role, it cannot detect all potential winding faults.
PC Tests
Modern test equipment uses PC control for automatic testing and fault diagnosis, eliminating the need for operators to interpret results. The equipment can detect micro arcs and stop the test automatically, storing results in a database for future reference. Automated testing reduces operator error, inconsistency, and the risk of over-voltage.
Static or Insulation Testing
Performed with the motor disconnected from the power supply, typically from the motor control cabinet, and must follow a specific test sequence.
Winding Resistance Test
Highlights dead shorts, loose connections, and open circuits. Accurate equipment is essential, and resistance values should be corrected to a constant temperature, typically 20 degrees Celsius. The motor temperature should be measured precisely.
DC Step Voltage Test
Performed at twice the line voltage plus 1000 volts. Voltage is increased in steps, and leakage current is plotted. A linear plot indicates effective insulation, while a non-linear plot suggests insulation deterioration.
DC Hipot Test
Measures leakage current and calculates meg-ohms to determine insulation resistance. Passing values are higher than the minimum accepted, but this test alone may not detect all issues.
Surge Test
Used to verify insulation between turns, coils, and phases, typically performed at twice line voltage plus 1000 volts. It detects dead shorts, weak insulation, imbalances, and loose connections by injecting high voltage pulses into each phase.
Dynamic Motor Testing or Online Testing
A more recent technology, dynamic motor testing involves measuring voltage and current across the motor's three phases while it operates under normal conditions. This method can identify both electrical and mechanical issues, including power quality problems that may lead to motor overheating.
Recommended Tests
Off-line in-Service Motor Tests:
- Stator winding resistive imbalance
- Stator winding insulation resistance (Meg-Ohm checks)
- Indice de polarisation (PI)
-Test de tension de pas
- Test de surtension
Tests de moteur de rechange :
- Similaire aux tests en service hors ligne.
Tests de moteurs neufs/reconditionnés :
- Similaire aux tests en service hors ligne.
Comment les tests de moteur sont-ils effectués ?
Trois phases :
- Vérifier la liaison d'alimentation et la barre de connexion du terminal (U, V, W).
- Vérifier la tension d'alimentation et la continuité du bobinage entre phases à l'aide d'un multimètre.
- Vérifier la résistance de l'enroulement du moteur et la résistance d'isolement avec les appareils de test appropriés.
- Mesurez les ampères courants à l'aide d'une pince multimètre.
Monophasé :
- Vérifier les lectures des enroulements du moteur et identifier les bornes électriques (Common, Start, Run).
- Utilisez un testeur d'isolement pour vérifier la résistance d'isolement.
- Mesurez les ampères en marche et comparez-les aux valeurs de la plaque signalétique.
Tous types :
- Inspectez l’apparence du moteur, l’état de la carrosserie et les pales du ventilateur de refroidissement.
- Faites tourner manuellement l'arbre pour vérifier l'état des roulements.
- Enregistrez les données du moteur sur la plaque signalétique.
- Assurer la continuité de terre avec un ohmmètre, et vérifier les tensions d'alimentation.
Avantages des tests de moteurs
- Augmenter la disponibilité
- Économisez de l'argent
- Conserver l'énergie
- Améliorer la sécurité
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