Comment empêcher les cannelures de roulement dans les moteurs VFD avec bagues de mise à la terre d'arbre ?

Réponse rapide

Les cannelures des roulements sont un motif distinctif de rainures régulièrement espacées qui apparaît sur le chemin de roulement des roulements du moteur. Elle est généralement causée par une décharge électrique due à la tension de l'arbre dans les moteurs entraînés par VFD. Des étincelles électriques répétées à l’intérieur du roulement endommagent progressivement la surface, entraînant des vibrations, du bruit et une défaillance prématurée.

Comparaison des chemins de décharge électrique dans les moteurs entraînés par VFD. Un anneau de mise à la terre de l'arbre redirige les courants vagabonds nocifs (voie verte) vers le châssis du moteur, empêchant ainsi la décharge électrique (voie rouge) qui provoque des cannelures des roulements et une défaillance prématurée.

Reconnaître les signes de dommages aux roulements électriques

Lorsqu'un roulement de moteur tombe en panne, les ingénieurs inspectent souvent les composants internes pour en déterminer la cause. L’un des types de dommages les plus reconnaissables est celui des cannelures. Au lieu d'une surface de chemin de roulement lisse, le roulement présente une série de rainures uniformément espacées qui ressemblent à un motif de planche à laver. Ce type de dommage est rarement causé par la seule usure mécanique. Dans de nombreux cas, cela indique des dommages causés par une décharge électrique.

Pourquoi les cannelures se produisent dans les moteurs VFD

Les moteurs alimentés par des variateurs de fréquence fonctionnent dans des conditions électriques différentes de celles des moteurs traditionnels alimentés par le réseau. Les VFD régulent la vitesse du moteur à l’aide d’une commutation haute fréquence. Cette commutation produit des effets électriques tels qu'une tension de mode commun et une tension d'arbre. Lorsque l'arbre tourne, une tension s'accumule entre l'arbre et le châssis du moteur.

Une fois que la tension dépasse la résistance d’isolation du film lubrifiant à l’intérieur du roulement, l’électricité se décharge à travers les composants du roulement.

Des étincelles électriques aux dommages de surface

Chaque décharge crée une petite étincelle qui fait fondre localement une petite partie de la surface métallique. Même si une seule étincelle ne provoque quasiment aucun dommage visible, des décharges répétées forment progressivement des cratères microscopiques. Au fur et à mesure que les éléments roulants passent sur ces zones à plusieurs reprises, les dommages s'organisent en schémas réguliers le long du chemin de roulement. Finalement, le roulement développe les rainures cannelées caractéristiques.

Ces rainures créent des problèmes opérationnels tels que :

• Augmentation des vibrations

• Bruit de roulement audible

• Durée de vie réduite des roulements

• Fonctionnement instable du moteur

Une fois que les cannelures se développent, la détérioration du roulement s'accélère rapidement.

Pourquoi le remplacement des roulements seul échoue

De nombreuses équipes de maintenance remplacent le roulement endommagé et s'attendent à ce que le problème disparaisse. Malheureusement, si les conditions électriques sous-jacentes restent inchangées, le nouveau roulement subira la même décharge électrique. De ce fait, les cannelures réapparaissent souvent après une période d'exploitation relativement courte.

Prévention des cannelures avec la bague de mise à la terre de l'arbre

Une bague de mise à la terre de l'arbre empêche les cannelures en éliminant le chemin de décharge à travers le roulement. L'anneau de mise à la terre de l'arbre fournit un chemin à faible résistance entre l'arbre rotatif et le châssis du moteur. Le courant électrique vagabond circule par ce chemin plutôt que par le roulement. Une fois le courant électrique redirigé en toute sécurité, les conditions qui créent des cannelures sont supprimées.

FAQ

1. Les cannelures sont-elles toujours causées par le courant électrique ?
La plupart des cannelures dans les moteurs VFD sont liées à une décharge électrique, bien que les vibrations mécaniques puissent parfois créer des modèles similaires.

2.Comment les ingénieurs peuvent-ils confirmer les dommages aux roulements électriques ?
L'inspection de la surface du chemin de roulement et la mesure de la tension de l'arbre sont des méthodes de diagnostic courantes.

3.Comment éviter les cannelures ?
L'installation d'une bague de mise à la terre de l'arbre ou d'une autre solution de mise à la terre peut empêcher les décharges électriques à travers le roulement.