Les vibrations des moteurs peuvent avoir de nombreuses causes, et elles sont très complexes. Les moteurs de plus de 8 pôles ne produisent pas de vibrations en raison de problèmes de qualité de fabrication. Les vibrations sont fréquentes dans les moteurs de 2 à 6 pôles. La norme CEI 60034-2, élaborée par la Commission électrotechnique internationale (CEI), est une norme pour la mesure des vibrations des moteurs rotatifs. Cette norme spécifie la méthode de mesure et les critères d'évaluation des vibrations des moteurs, notamment les valeurs limites, les instruments et les méthodes de mesure. Cette norme permet de déterminer si les vibrations du moteur sont conformes à la norme.

Les dommages causés par les vibrations du moteur

Les vibrations générées par le moteur réduisent la durée de vie de l'isolation des bobinages et des roulements, perturbent leur lubrification normale et provoquent une dilatation de l'espace d'isolation, favorisant ainsi la pénétration de poussières et d'humidité extérieures. Cela entraîne une diminution de la résistance de l'isolation, une augmentation du courant de fuite et même des accidents tels que des ruptures d'isolation. De plus, les vibrations générées par le moteur peuvent facilement fissurer les conduites d'eau du refroidisseur et ouvrir les points de soudure. Elles peuvent également endommager les machines de charge, réduire la précision de la pièce, fatiguer toutes les pièces mécaniques soumises aux vibrations et desserrer ou casser les vis d'ancrage. Le moteur provoque une usure anormale des balais de charbon et des bagues collectrices, et peut même provoquer un grave incendie de balais, brûlant l'isolation de la bague collectrice. Le moteur génère également beaucoup de bruit, une situation courante sur les moteurs à courant continu.

Dix raisons pour lesquelles les moteurs électriques vibrent

1. Le rotor, le coupleur, l'accouplement et la roue motrice (roue de frein) sont déséquilibrés.

2. Des supports de noyau desserrés, des clavettes et des broches obliques desserrées et une liaison de rotor desserrée peuvent tous provoquer un déséquilibre dans les pièces rotatives.

3. Le système d'axes de la pièce de liaison n'est pas centré, la ligne centrale ne se chevauche pas et le centrage est incorrect. La principale cause de ce dysfonctionnement est un mauvais alignement et une installation incorrecte lors de l'installation.

4. Les lignes centrales des pièces de liaison sont cohérentes à froid, mais après un certain temps de fonctionnement, les lignes centrales sont détruites en raison de la déformation du point d'appui du rotor, de la fondation, etc., ce qui entraîne des vibrations.

5. Les engrenages et les accouplements connectés au moteur sont défectueux, les engrenages ne s'engrènent pas bien, les dents des engrenages sont très usées, les roues sont mal lubrifiées, les accouplements sont de travers ou mal alignés, la forme des dents et le pas de l'accouplement des engrenages sont incorrects, l'écart est trop grand ou l'usure est importante, tout cela provoquera certaines vibrations.

6. Défauts dans la structure du moteur elle-même, tels qu'un tourillon ovale, un arbre plié, un espace trop grand ou trop petit entre l'arbre et le roulement, une rigidité insuffisante du siège du roulement, de la plaque de base, d'une partie de la fondation ou même de la totalité de la fondation de l'installation du moteur.

7. Problèmes d'installation : le moteur et la plaque de base ne sont pas fermement fixés, les boulons de base sont desserrés, le siège du roulement et la plaque de base sont desserrés, etc.

8. Si l'espace entre l'arbre et le roulement est trop grand ou trop petit, cela provoquera non seulement des vibrations, mais également une lubrification et une température anormales du roulement.

9. La charge entraînée par le moteur transmet des vibrations, telles que les vibrations du ventilateur ou de la pompe à eau entraînée par le moteur, ce qui provoque la vibration du moteur.

10. Mauvais câblage du stator du moteur à courant alternatif, court-circuit de l'enroulement du rotor du moteur asynchrone bobiné, court-circuit entre les tours de l'enroulement d'excitation du moteur synchrone, mauvaise connexion de la bobine d'excitation du moteur synchrone, barre de rotor cassée du moteur asynchrone à cage, déformation du noyau du rotor provoquant un entrefer irrégulier entre le stator et le rotor, conduisant à un flux magnétique d'entrefer déséquilibré et donc à des vibrations.

Causes des vibrations et cas typiques

Il existe trois raisons principales aux vibrations : les raisons électromagnétiques, les raisons mécaniques et les raisons mixtes électromécaniques.

1. Raisons électromagnétiques

1. Alimentation électrique : la tension triphasée est déséquilibrée et le moteur triphasé fonctionne avec une phase manquante.

2. Stator : Le noyau du stator devient elliptique, excentrique et lâche ; l'enroulement du stator est cassé, mis à la terre, court-circuité entre les spires, connecté de manière incorrecte et le courant triphasé du stator est déséquilibré.

Par exemple : avant la révision du moteur de ventilateur scellé de la chaufferie, une poudre rouge a été trouvée sur le noyau du stator. On soupçonnait un desserrage du noyau, mais ce problème n'était pas couvert par la révision standard et n'a donc pas été traité. Après la révision, le moteur a émis un grincement strident lors du test de fonctionnement. Le défaut a été corrigé après le remplacement d'un stator.

3. Défaillance du rotor : Le noyau du rotor devient elliptique, excentrique et desserré. La barre de la cage du rotor et la bague d'extrémité sont soudées, ce qui entraîne la rupture de la barre de la cage du rotor, un mauvais bobinage, un mauvais contact des balais, etc.

Par exemple : lors du fonctionnement du moteur de scie sans dents dans la section de traverses, on a constaté des fluctuations du courant statorique et une augmentation progressive des vibrations. Ce phénomène a conduit à penser que la barre de la cage du rotor était peut-être soudée et cassée. Après démontage du moteur, on a constaté sept fractures dans la barre de la cage du rotor, dont deux graves, complètement brisées des deux côtés et de la bague d'extrémité. Si ce problème n'est pas détecté à temps, il pourrait entraîner un grave incendie du stator.

2. Raisons mécaniques

1.Le moteur :

Rotor déséquilibré, arbre tordu, bague collectrice déformée, entrefer irrégulier entre le stator et le rotor, centre magnétique incohérent entre le stator et le rotor, défaillance du roulement, mauvaise installation des fondations, résistance mécanique insuffisante, résonance, vis d'ancrage desserrées, ventilateur du moteur endommagé.

Cas typique : Après le remplacement du palier supérieur du moteur de la pompe à condensats, les vibrations du moteur ont augmenté et le rotor et le stator présentaient de légers signes de balayage. Après une inspection minutieuse, il a été constaté que le rotor du moteur était soulevé à une hauteur incorrecte et que le centre magnétique du rotor et du stator n'était pas aligné. Le réajustement du capuchon de la vis de la tête de poussée a permis de corriger le défaut de vibration du moteur. Après la révision du moteur du palan transversal, les vibrations étaient toujours importantes et montraient des signes d'augmentation progressive. Lorsque le moteur a lâché le crochet, les vibrations du moteur étaient toujours importantes et une corde axiale importante a été constatée. Après démontage, un desserrage du noyau du rotor et un problème d'équilibrage du rotor ont été constatés. Après remplacement du rotor de rechange, le défaut a été corrigé et le rotor d'origine a été renvoyé à l'usine pour réparation.

2. Coopération avec couplage :

L'accouplement est endommagé, mal connecté, mal centré, la charge est mécaniquement déséquilibrée et le système résonne. L'arbre de la tringlerie n'est pas centré, l'axe central ne se chevauche pas et le centrage est incorrect. Ce défaut est principalement dû à un mauvais centrage et à une installation incorrecte. Il existe également un autre cas : l'axe central de certaines tringleries est constant à froid, mais après un certain temps de fonctionnement, il est détruit par la déformation du point d'appui du rotor, des fondations, etc., ce qui entraîne des vibrations.

Par exemple:

a. Le moteur de la pompe de circulation d'eau vibre constamment pendant son fonctionnement. L'inspection du moteur ne révèle aucun problème et tout est normal à vide. Le fabricant de la pompe estime que le moteur fonctionne normalement. Finalement, il a constaté un décalage du centre d'alignement du moteur. Après le réalignement du fabricant de la pompe, les vibrations du moteur sont éliminées.

b. Après le remplacement de la poulie du ventilateur de tirage de la chaufferie, le moteur génère des vibrations pendant le fonctionnement d'essai et son courant triphasé augmente. Tous les circuits et composants électriques sont vérifiés et aucun problème n'est détecté. Finalement, il s'avère que la poulie n'est pas conforme. Après remplacement, les vibrations du moteur disparaissent et son courant triphasé revient à la normale.

3. Raisons mixtes électromécaniques :

1. Les vibrations du moteur sont souvent causées par un entrefer irrégulier, ce qui crée une tension électromagnétique unilatérale, laquelle augmente encore l'entrefer. Cet effet électromécanique mixte se manifeste par des vibrations du moteur.

2. Le mouvement axial de la chaîne du moteur, dû à la gravité du rotor, à son niveau d'installation et à un centre magnétique incorrect, provoque une tension électromagnétique qui provoque le mouvement axial de la chaîne du moteur, augmentant ainsi les vibrations du moteur. Dans les cas les plus graves, l'arbre use le pied du roulement, ce qui entraîne une augmentation rapide de la température du roulement.

3. Les engrenages et les accouplements reliés au moteur sont défectueux. Ce défaut se manifeste principalement par un mauvais engagement des engrenages, une usure importante des dents, une mauvaise lubrification des roues, des accouplements désaxés et mal alignés, une forme et un pas de denture incorrects, un jeu excessif ou une usure importante, provoquant des vibrations.

4. Défauts de structure du moteur et problèmes d'installation. Ces défauts se manifestent principalement par un col d'arbre elliptique, un arbre tordu, un jeu trop grand ou trop petit entre l'arbre et le roulement, une rigidité insuffisante du siège de roulement, de la plaque de base, d'une partie de la fondation, voire de l'ensemble de la fondation du moteur, une fixation lâche entre le moteur et la plaque de base, des boulons de pied desserrés, un jeu entre le siège de roulement et la plaque de base, etc. Un jeu trop grand ou trop petit entre l'arbre et le roulement peut non seulement provoquer des vibrations, mais aussi une lubrification et une température anormales du roulement.

5. La charge entraînée par le moteur conduit les vibrations.

Par exemple : la vibration de la turbine à vapeur du générateur de turbine à vapeur, la vibration du ventilateur et de la pompe à eau entraînés par le moteur, provoquant la vibration du moteur.

Comment trouver la cause des vibrations ?

Pour éliminer les vibrations du moteur, il faut d'abord en déterminer la cause. C'est seulement en identifiant cette cause que nous pourrons prendre des mesures ciblées pour les éliminer.

1. Avant d'arrêter le moteur, utilisez un vibromètre pour vérifier les vibrations de chaque pièce. Pour les pièces soumises à de fortes vibrations, testez les valeurs de vibration en détail dans les directions verticale, horizontale et axiale. Si les vis d'ancrage ou les vis du couvercle de palier sont desserrées, elles peuvent être resserrées directement. Après le serrage, mesurez l'intensité des vibrations pour voir si elles ont été éliminées ou réduites. Vérifiez ensuite l'équilibre de la tension triphasée de l'alimentation et si le fusible triphasé est grillé. Le fonctionnement monophasé du moteur peut non seulement provoquer des vibrations, mais aussi une augmentation rapide de sa température. Observez si l'aiguille de l'ampèremètre oscille d'avant en arrière. Lorsque le rotor est cassé, le courant oscille. Enfin, vérifiez l'équilibre du courant triphasé du moteur. En cas de problème, contactez l'opérateur à temps pour arrêter le moteur afin d'éviter de le brûler.

2. Si les vibrations du moteur persistent après traitement du phénomène de surface, continuez à débrancher l'alimentation, desserrez l'accouplement, déconnectez la charge connectée au moteur et faites tourner le moteur seul. Si le moteur ne vibre pas, cela signifie que la source de vibration est due à un désalignement de l'accouplement ou de la charge. Si le moteur vibre, cela signifie qu'il présente un problème. De plus, la méthode de mise hors tension permet de distinguer s'il s'agit d'une cause électrique ou mécanique. Lorsque l'alimentation est coupée, le moteur cesse de vibrer ou les vibrations diminuent immédiatement, ce qui indique une cause électrique, sinon une défaillance mécanique.

Dépannage

1. Inspection des raisons électriques :

Tout d'abord, déterminez si la résistance CC triphasée du stator est équilibrée. Si elle est déséquilibrée, cela signifie qu'il y a une soudure ouverte au niveau de la connexion du stator. Déconnectez les phases de l'enroulement pour vérifier la présence d'un court-circuit entre les spires. Si le défaut est évident, vous pouvez observer les marques de brûlure sur la surface de l'isolant ou utiliser un instrument pour mesurer l'enroulement du stator. Après confirmation du court-circuit entre les spires, l'enroulement du moteur est remis hors tension.

Par exemple, le moteur d'une pompe à eau vibre violemment en fonctionnement et sa température de roulement est élevée. Un essai de réparation mineure a révélé que la résistance CC du moteur était inadéquate et que l'enroulement du stator présentait une soudure ouverte. Une fois le défaut identifié et corrigé, le moteur a fonctionné normalement.

2. Réparation des causes mécaniques :

Vérifiez l'uniformité de l'entrefer. Si la valeur mesurée dépasse la norme, réajustez-le. Vérifiez les roulements et mesurez le jeu. S'il n'est pas conforme, remplacez les roulements neufs. Vérifiez la déformation et le desserrage du noyau de fer. Le noyau de fer desserré peut être recollé et rempli de colle époxy. Vérifiez l'arbre, ressoudez l'arbre plié ou redressez-le directement, puis effectuez un test d'équilibrage du rotor. Lors de l'essai après la révision du moteur du ventilateur, celui-ci a non seulement vibré violemment, mais la température des roulements a dépassé la norme. Après plusieurs jours de traitement continu, le problème n'était toujours pas résolu. En aidant à le résoudre, mon équipe a constaté que l'entrefer du moteur était très important et que le niveau du siège de roulement était inadéquat. Après avoir identifié la cause du problème, les jeux de chaque pièce ont été réajustés et le moteur a été testé avec succès.

3. Vérifiez la partie mécanique de charge :

La cause du défaut provient de la connexion. Il est alors nécessaire de vérifier le niveau de fondation du moteur, son inclinaison, sa résistance, le bon alignement central, l'absence de dommages à l'accouplement et la conformité de l'enroulement d'extension de l'arbre moteur.

Étapes à suivre pour gérer les vibrations du moteur

1. Déconnectez le moteur de la charge, testez le moteur sans aucune charge et vérifiez la valeur de vibration.

2. Vérifiez la valeur de vibration du pied du moteur selon la norme IEC 60034-2.

3. Si une seule des quatre vibrations du pied ou deux vibrations diagonales dépassent la norme, desserrez les boulons d'ancrage ; la vibration sera qualifiée, indiquant que le patin n'est pas solide et que les boulons d'ancrage provoquent une déformation et des vibrations de la base après serrage. Calez fermement le pied, réalignez et resserrez les boulons d'ancrage.

4. Serrez les quatre boulons d'ancrage sur la fondation et vérifiez que les vibrations du moteur dépassent toujours la norme. Vérifiez ensuite que l'accouplement installé sur l'extension d'arbre est bien aligné avec l'épaulement de l'arbre. Dans le cas contraire, la force d'excitation générée par la clavette supplémentaire sur l'extension d'arbre entraînera des vibrations horizontales du moteur supérieures à la norme. Dans ce cas, les vibrations ne dépasseront pas la norme et peuvent souvent diminuer après l'arrimage à l'hôte ; il est donc conseillé de convaincre l'utilisateur de l'utiliser.

5. Si les vibrations du moteur ne dépassent pas la norme lors de l'essai à vide, mais la dépassent en charge, cela peut s'expliquer par deux raisons : l'écart d'alignement est important ; le déséquilibre résiduel des pièces rotatives (rotor) du moteur principal et celui du rotor du moteur se chevauchent. Après l'accostage, le déséquilibre résiduel de l'ensemble du système d'arbres au même endroit est important et la force d'excitation générée est importante, ce qui provoque des vibrations. À ce stade, l'accouplement peut être désengagé, puis l'un des deux accouplements peut être tourné de 180°, puis accosté pour l'essai. Les vibrations diminuent.

6. La vitesse de vibration (intensité) ne dépasse pas la norme, mais l'accélération de vibration dépasse la norme et le roulement ne peut être remplacé.

7. Le rotor du moteur bipolaire haute puissance présente une faible rigidité. En cas d'inutilisation prolongée, il se déforme et peut vibrer lors de sa remise en marche. Ceci est dû à un mauvais stockage du moteur. En conditions normales, le moteur bipolaire est stocké pendant le stockage. Il doit être démarré tous les 15 jours, avec au moins 8 rotations à chaque démarrage.

8. Les vibrations du moteur du palier lisse sont liées à la qualité de l'assemblage du palier. Vérifiez si le palier présente des points hauts, si l'entrée d'huile est suffisante, si la force de serrage, le jeu et l'axe magnétique sont corrects.

9. En général, la cause des vibrations du moteur peut être facilement déterminée à partir des valeurs de vibrations dans trois directions. Si les vibrations horizontales sont importantes, le rotor est déséquilibré ; si les vibrations verticales sont importantes, les fondations sont irrégulières et de mauvaise qualité ; si les vibrations axiales sont importantes, la qualité des roulements est médiocre. Il s'agit d'une simple estimation. Il est nécessaire d'identifier la cause réelle des vibrations en fonction des conditions sur site et des facteurs mentionnés ci-dessus.

10. Une fois le rotor équilibré dynamiquement, le balourd résiduel est solidifié et ne change pas. Les vibrations du moteur restent inchangées, même en cas de changement d'emplacement et de conditions de fonctionnement. Le problème de vibrations peut être facilement résolu sur site. En général, il n'est pas nécessaire d'effectuer un équilibrage dynamique du moteur lors de sa réparation. Sauf cas exceptionnels, tels que fondations flexibles, déformation du rotor, etc., un équilibrage dynamique sur site ou un retour en usine pour traitement est nécessaire.

Anhui Mingteng Permanent Magnetic Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) technologies de production et capacités d'assurance qualité

Technologie de production

1. Notre société a un diamètre de rotation maximum de 4 m, une hauteur de 3,2 mètres et moins de tour vertical CNC, principalement utilisé pour le traitement de la base du moteur, afin d'assurer la concentricité de la base, tout le traitement de la base du moteur est équipé de l'outillage de traitement correspondant, le moteur basse tension adopte la technologie de traitement « one knife drop ».

Les pièces forgées pour arbres sont généralement en acier allié 35CrMo, 42CrMo et 45CrMo. Chaque lot d'arbres est conforme aux exigences des « Conditions techniques de forgeage d'arbres » pour les essais de traction, d'impact, de dureté et autres. Les roulements peuvent être sélectionnés en fonction des besoins des fabricants SKF, NSK et autres fabricants importés.

2. Notre rotor de moteur à aimant permanent est fabriqué à partir de NdFeB fritté à haute énergie magnétique et à haute coercivité interne. Les nuances conventionnelles sont N38SH, N38UH, N40UH, N42UH, etc., et la température maximale de fonctionnement est d'au moins 150 °C. Nous avons conçu des outils et des dispositifs de guidage professionnels pour l'assemblage de l'acier magnétique, et analysé qualitativement la polarité de l'aimant assemblé par des moyens raisonnables, afin que le flux magnétique relatif de chaque aimant à encoche soit proche, ce qui garantit la symétrie du circuit magnétique et la qualité de l'assemblage.

3. La lame de poinçonnage du rotor adopte des matériaux de poinçonnage de haute spécification tels que 50W470, 50W270, 35W270, etc., le noyau du stator de la bobine de formage adopte le processus de poinçonnage à goulotte tangentielle et la lame de poinçonnage du rotor adopte le processus de poinçonnage de la double matrice pour assurer la cohérence du produit.

4. Notre société adopte un outil de levage spécial conçu par nos soins dans le processus de pressage externe du stator, qui peut soulever en toute sécurité et en douceur le stator de pression externe compact dans la base de la machine ; Lors de l'assemblage du stator et du rotor, la machine d'assemblage de moteur à aimant permanent est conçue et mise en service par elle-même, ce qui évite les dommages de l'aimant et du roulement dus à l'aspiration de l'aimant et du rotor dus à l'aspiration de l'aimant pendant l'assemblage.

Capacité d'assurance qualité

1. Notre centre d'essais est capable de réaliser des essais de performance complets sur des moteurs à aimants permanents de 10 kV et 8 000 kW. Le système d'essai, piloté par ordinateur et doté d'un mode de rétroaction énergétique, est un système de test à la pointe de la technologie et doté d'une solide expertise dans le secteur des moteurs synchrones à aimants permanents ultra-performants en Chine.

2. Nous avons mis en place un système de gestion rigoureux et obtenu les certifications ISO9001 et ISO14001. Notre système de gestion de la qualité privilégie l'amélioration continue des processus, la réduction des interactions inutiles, le renforcement de la maîtrise de cinq facteurs : « l'homme, la machine, les matériaux, les méthodes et l'environnement », et vise à ce que les collaborateurs utilisent au mieux leurs talents, leurs opportunités, leurs matériaux, leurs compétences et leur environnement.

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