Tension D’arbre et Courants de Palier

Les courants de palier sont des courants à haute fréquence provoqués par une tension sur l’arbre du moteur, qui entraîne un courant de décharge dans les paliers du moteur. Il s’agit rarement d’un problème pour les moteurs électriques fonctionnant à la tension secteur. Mais les variateurs de vitesse (VV) émettent une tension modulée par largeur d’impulsion, ce qui peut constituer un problème majeur pour les moteurs alimentés par onduleur.

Lorsque le moteur est alimenté par un variateur de vitesse, il reçoit une série d’impulsions positives et négatives au lieu d’une onde régulière. Par conséquent, la tension d’entrée n’est jamais équilibrée, car elle est soit importante et positive, soit importante et négative, avec une commutation rapide entre les états plus et moins dans les trois phases.

La tension moyenne entre les trois phases est appelée tension de mode commun. Elle a généralement une courbe « en créneau » ou « en étage ».

Les deux types destructeurs de courant de palier dans les moteurs alimentés par VV et bien mis à la terre sont le courant EDM capacitif et le courant induit haute fréquence.

Un moteur électrique fonctionne comme un condensateur. La tension de mode commun du variateur crée une tension couplée capacitive sur le rotor et l’arbre du moteur. Cette tension d’arbre se décharge en formant un arc à travers les roulements jusqu’au châssis. Cet arc comprend un courant EDM capacitif.

La tension de l’arbre peut être mesurée à l’aide d’un oscilloscope numérique AEGIS et d’une sonde AEGIS SVP. Les décharges apparaissent comme des changements très rapides (ligne verticale) de la tension pour revenir au niveau de base.

Ces arcs de décharge – qui peuvent se produire des dizaines de milliers de fois par seconde – dégradent la graisse du roulement et produisent un rainurage par décharge électrique (EDM) : des milliers de piqûres microscopiques dans la bague du roulement. Ces rainures, ainsi que la graisse dégradée, augmentent le frottement et le bruit provenant du moteur. À terme, le roulement peut présenter des rayures appelées cannelures, et produire encore plus de bruit. Lorsque les cannelures sont audibles, la défaillance du roulement est imminente.

Le courant haute fréquence de la sortie du variateur de vitesse se déplace de manière capacitive vers le châssis du moteur, puis traverse le châssis à la recherche de la terre. Lorsque ce courant se déplace à travers le châssis, il produit un flux magnétique à haute fréquence à l’intérieur du moteur. Ce flux induit à son tour une tension haute fréquence de bout en bout sur l’arbre. Dans les gros moteurs, de plus de 100HP/75kW, cette tension de bout en bout sur l’arbre est suffisamment importante pour entraîner un courant induit haute fréquence dans les roulements.

Ce courant circule de l’arbre au châssis à travers un roulement, et du châssis à l’arbre à travers l’autre roulement. Le résultat net est un courant circulant entre l’arbre et le bâti du moteur, ce qui endommage les deux roulements à la fois.

Bien que le flux haute fréquence soit présent dans tous les moteurs des variateurs, il n’est généralement assez puissant pour provoquer un courant de circulation que dans les moteurs de plus grande taille, c’est-à-dire de plus de 100 HP/75 kW. La tension capacitive de l’arbre, en revanche, est présente dans tous les moteurs fonctionnant avec des variateurs de vitesse, de sorte que tous les moteurs des variateurs sont susceptibles de subir un courant d’EDM capacitif.

La mesure de la tension de l’arbre des moteurs entraînés par un variateur de vitesse fournit des informations précieuses pour déterminer s’il existe un risque potentiel d’endommagement des roulements par des décharges électriques. Nous recommandons de surveiller et de documenter les relevés de tension d’arbre à l’aide de l’Oscilloscope Numérique AEGIS.

Exemples de relevés de tension d’arbre:

• Tension crête à crête de mode commun élevée
• Modèle de décharge EDM de grande amplitude
• Modèle de décharge de tension de faible amplitude

Pour en savoir plus sur l’identification des types de tension d’arbre et sur la bonne solution pour les atténuer, consultez notre manuel.

• Le Manuel AEGIS sur la protection des roulements vous explique comment les roulements sont endommagés et quelles sont les mesures à prendre pour prévenir ces dommages. Téléchargez votre exemplaire et apprenez comment appliquer les meilleures pratiques de protection des roulements dans les moteurs neufs et réparés, comment tester les moteurs en service et comment inspecter les moteurs endommagés. Notre guide est disponible en plusieurs langues afin que vous puissiez accéder à ces informations précieuses où que vous soyez.

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