Problèmes et défaillances des moteurs triphasés : types, raisons et solutions

Le moteur à induction triphasé est l'un des moteurs électriques les plus populaires et les plus utilisés dans l'industrie. Ils sont utilisés dans de nombreuses applications en raison de leur construction simple et robuste et de leur fonctionnement presque sans entretien.

Il s'agit d'un moteur asynchrone qui fonctionne selon le principe de l'induction. Mais comme les autres moteurs, ces moteurs sont également vulnérables aux défaillances qui peuvent endommager le moteur et aggraver la production. C'est pourquoi le moteur à induction doit être surveillé pour fonctionner sans interruption.

De nombreux facteurs peuvent être à l'origine de problèmes dans les moteurs triphasés, tels qu'une charge élevée, de mauvaises conditions de travail, une installation incorrecte du moteur, des facteurs liés à la fabrication du moteur, entre autres, qui peuvent entraîner des défaillances dans le fonctionnement du moteur. Si les défaillances des moteurs triphasés ne sont pas corrigées à temps, elles peuvent entraîner une perte importante de revenus pour l'industrie et menacer la fiabilité et la sécurité de l'exploitation.

Voyons comment identifier les défauts des moteurs à courant alternatif triphasé et comment remédier à ces problèmes. Voici les causes possibles des défauts et leurs remèdes.

Défaillances des moteurs à induction triphasés

Le moteur triphasé ne démarre pas

Le moteur triphasé fait beaucoup de bruit

Problèmes de surchauffe des moteurs triphasés

Défaillances de roulements surchauffés dans les moteurs triphasés

Problèmes dans les moteurs triphasés dus aux démarrages et aux arrêts

Le moteur triphasé fonctionne à vitesse réduite

Le moteur triphasé tourne à grande vitesse.

Problèmes mécaniques du moteur à induction triphasé

En général, on constate qu'un moteur développe plus de problèmes mécaniques que de problèmes électriques. Une connaissance approfondie des roulements et de la lubrification est indispensable. Voici quelques-unes des choses à faire et à ne pas faire pour le montage, l'entretien, l'inspection et la lubrification des roulements à billes.

• Travailler avec des outils propres, dans un environnement propre, utiliser des solvants et des huiles de lavage propres.

• Ne travaillez pas dans l'inconvénient d'un mauvais outil, d'un banc rugueux ou d'un environnement sale, et n'utilisez pas d'outils sales, cassants ou ébréchés.

• Les roulements doivent être nettoyés avec des chiffons propres et non pelucheux. Ne pas rayer les surfaces des roulements.

• Garder les lubrifiants pour roulements propres lors de leur application et couvrir les récipients lorsqu'ils ne sont pas utilisés. Ne pas enlever la graisse ou l'huile des roulements neufs.

• S'assurer que la taille de l'arbre se situe dans les tolérances spécifiées recommandées pour le roulement. Ne pas installer un roulement sur un arbre présentant une usure excessive.

• Utilisez une brosse propre à poils courts et fermement enfoncés pour enlever la saleté, les écailles ou les copeaux.

• Pour s'assurer que, lorsqu'il est installé, le roulement est d'équerre et maintenu fermement contre l'épaulement de l'arbre. Ne pas frapper directement un roulement ou une bague lors de l'installation, car cela pourrait endommager l'arbre et le roulement.

• Suivre les instructions de lubrification fournies avec la machine. N'utilisez que de la graisse là où cela est spécifié. N'utilisez que de l'huile là où cela est spécifié. Veillez à utiliser le type exact de lubrifiant requis.

• L'excès de graisse et d'huile suinte des paliers trop remplis à travers les joints et les garnitures, accumule la saleté et cause des problèmes. Un excès de lubrifiant provoque également une surchauffe, en particulier lorsque le roulement fonctionne à des vitesses élevées.

• Manipuler la graisse avec des palettes ou des pistolets à graisse propres. Stocker la graisse dans des récipients propres. Garder les récipients de graisse couverts. Ne laissez pas une machine inopérante pendant des mois sans la faire fonctionner périodiquement. Cela permet d'éviter que l'humidité qui peut se condenser sur un roulement fixe ne provoque de la corrosion.

Dépannage des moteurs triphasés

Essai de résistance d'isolement d'un moteur triphasé

Une fois que l'alimentation électrique, l'équipement entraîné et le contrôleur/commande du moteur ont été éliminés comme cause du problème, la prochaine chose à faire est de suivre une série d'étapes. procédures de dépannage des moteurs électriques et comment dépanner un moteur triphasé suspect et comprend généralement les étapes suivantes.

La première étape consiste à s'assurer que toute l'alimentation est déconnectée et isolée du moteur, en utilisant les procédures de verrouillage/étiquetage appropriées, ainsi qu'en désactivant, court-circuitant ou déconnectant tout condensateur de correction du facteur de puissance éventuellement présent.

L'étape suivante consiste à effectuer une essai de résistance d'isolement du moteur électrique, Ce test élimine la nécessité d'un examen plus approfondi si les enroulements du moteur sont mis à la terre.

Dans la mesure du possible, la résistance d'isolement doit être testée aussi près du moteur que possible afin d'éliminer les fausses lectures possibles du câble compensé ou des alimentations du moteur. Un moteur mis à la terre est un défaut de bobinage courant et nécessite un rebobinage ou un remplacement du moteur.

Lorsqu'un moteur est mis à la terre, l'enroulement est court-circuité avec le noyau laminé ou la structure du moteur. Cette situation s'applique aussi bien aux moteurs de surface qu'aux moteurs submersibles. Le problème se situe généralement au niveau d'une fente dont l'isolation a été rompue.

L'eau est la cause la plus fréquente d'un enroulement mis à la terre. Parmi les causes de rupture de l'isolation des fentes, on peut citer la surchauffe, les contaminants conducteurs, la foudre, les conditions météorologiques, la pression exercée par un ajustement serré de la bobine, les points chauds causés par des dommages de laminage (dus à une défaillance antérieure de l'enroulement) et un mouvement excessif de la bobine.

Pour obtenir une lecture optimale lors de l'essai de résistance d'isolement d'un moteur triphasé, cet essai doit être effectué avec un mégohmmètre dont la tension d'essai n'est pas inférieure à 500 VDC (pour les moteurs de 230 volts) ou à 1000 VDC (pour les moteurs de 460 volts), bien qu'un ohmmètre analogique avec une échelle de Rx100 000 ohms soit souvent utilisé. Lors de l'utilisation d'un mégohmmètre à haute tension de sortie, il faut savoir que ces appareils peuvent produire des tensions de choc dangereusement élevées ; ne les utilisez jamais en connectant les fils à des personnes ou à des animaux.

Pour obtenir les meilleurs résultats, l'essai doit être effectué immédiatement après l'arrêt du moteur, le moteur triphasé étant à sa température de fonctionnement ou juste en dessous. Il est évident que cela n'est pas possible si le moteur est à l'arrêt.

Les relevés de résistance d'isolement pour tous les types de moteurs triphasés, les tensions de 0 à 1000 VAC, les phases et les HP doivent être conformes à la norme IEEE 43-200/43-2013 et se situer généralement dans les fourchettes indiquées dans le tableau 1.

Les tests de résistance d'isolement visant à détecter les problèmes des moteurs triphasés en fonctionnement devraient être effectués au moins une fois par an afin de générer une base de données historique et de suivre l'état du moteur pour prédire une panne imminente bien avant qu'elle ne se produise.

En règle générale, on considère que le système d'isolation d'un moteur électrique est en bon état si la résistance d'isolation mesurée est supérieure ou égale à (≥) 10 000 000 ohms.

Lorsque l'on vérifie la résistance d'isolement d'un moteur, les valeurs sont presque identiques pour toutes les lectures, car le circuit est acheminé de manière égale à travers les trois enroulements et revient au compteur.

Bien qu'une lecture à l'infini (∞) soit souhaitable, elle n'est généralement pas réalisable avec la plupart des moteurs triphasés. La résistance d'isolement doit être d'environ 1 mégohm par 1000 volts de tension de fonctionnement, avec une valeur minimale de 1 million d'ohms (1 mégohm).

Cependant, il est important de noter que la résistance d'isolation minimale généralement acceptée de 1 million d'ohms peut ne pas être adéquate pour de nombreuses conditions de service. Cela peut être particulièrement vrai pour les installations de moteurs/pompes submersibles, car plusieurs variables, telles que la conductivité de l'eau, la chute de tension du câble et les courants d'appel du moteur, peuvent entraîner le déclenchement intempestif de disjoncteurs ou de surcharges. Par conséquent, des valeurs de résistance d'isolation plus élevées peuvent être nécessaires dans certaines conditions.

Test de résistance de l'enroulement d'un moteur triphasé

L'étape suivante consiste à vérifier la résistance du bobinage. La résistance de l'enroulement donne une indication de l'état et de la continuité des enroulements. Le test de résistance des enroulements est généralement effectué avec un ohmmètre de configuration Rx1.

Contrairement au test de résistance d'isolement, la résistance du bobinage varie en fonction de la puissance, de la phase, de la connexion (triangle ou étoile) et de la tension du moteur triphasé.

Les valeurs de résistance du bobinage varient, mais elles sont généralement disponibles pour tous les moteurs auprès des fabricants de moteurs, dans les fiches techniques ou les manuels d'entretien.

Les trois enroulements d'un moteur triphasé doivent présenter des valeurs égales, avec des valeurs faibles mais pas nulles. Plus la puissance du moteur est faible, plus cette valeur est élevée, mais elle ne doit pas indiquer un circuit ouvert et est généralement inférieure ou égale à 30 ohms.

Lorsque ces données ne sont pas disponibles, il est possible d'utiliser une règle empirique : pour la plupart des moteurs triphasés, la lecture de la tension entre les branches doit se situer entre 0,30 et 2 ohms. Si la valeur est de 0, il y a probablement un court-circuit. Si la valeur est supérieure à 2 ohms ou infinie (∞), il s'agit probablement d'un circuit ouvert.

Le test de la résistance de l'enroulement d'un moteur peut souvent révéler plusieurs problèmes, notamment un enroulement ou des spires court-circuités ou mis à la terre. Les courts-circuits sont causés par des fils d'enroulement entaillés, des pointes de haute tension, des contaminants conducteurs, des enroulements surchauffés, une isolation vieillie et des fils d'enroulement lâches et vibrants.

La plus grande partie de la résistance au flux de courant dans un moteur à courant alternatif est fournie par la réactance inductive. La résistance du fil dans un enroulement ne représente qu'un faible pourcentage de l'impédance totale du moteur (c'est-à-dire la résistance plus la réactance inductive). La réactance inductive fait que chaque tour est significatif dans la demande d'ampères du moteur, puisque chaque tour fournit beaucoup plus de réactance inductive que de résistance.

Seule la résistance du fil (c'est-à-dire le nombre de tours) à l'intérieur de la boucle fermée est maintenant retirée de l'enroulement de la phase. Sans la demande d'ampères du courant de circulation, la différence entre les ampères de la phase défectueuse et ceux des phases normales diminue. Une petite différence de résistance suffit à identifier la phase défectueuse.

Notez que, si possible, le rotor doit être tourné pendant ce test pour éliminer son effet. Les spires court-circuitées d'un enroulement de courant alternatif sont généralement visibles. Ils se carbonisent rapidement en raison du courant de circulation élevé qui s'y transforme.

Un court-circuit entre phases est causé par une rupture de l'isolation aux extrémités de la bobine ou aux encoches. Ce type de défaut nécessite le rebobinage ou le remplacement du moteur. La tension entre les phases peut être élevée. Lorsqu'un court-circuit se produit, une grande partie de l'enroulement est court-circuitée. Les deux enroulements de phase fondent généralement, ce qui permet de détecter facilement le problème. Les causes de la rupture de l'interface comprennent les contaminants, les fentes serrées, l'âge, les dommages mécaniques et les pointes de tension élevées.

Les enroulements formant les pôles de chaque phase se chevauchent dans tous les moteurs triphasés. Une cause fréquente d'enroulement ouvert est le sous-dimensionnement des cosses. Des connexions carbonisées dans la boîte de jonction (terminal) du moteur sont une indication fiable de ce problème.

Les enroulements ouverts sont également causés par des spires court-circuitées, des courts-circuits entre phases, des courts-circuits entre la terre et le bâti, des connexions internes défectueuses entre les bobines, des surcharges importantes et des bobines physiquement endommagées. Ces défauts nécessitent également le rebobinage ou le remplacement du moteur.

Un enroulement ouvert présente plusieurs symptômes différents, en fonction de la connexion interne du moteur. Un moteur connecté en étoile avec un enroulement ouvert sera testé différemment d'un moteur connecté en triangle. Un enroulement ouvert en circuit simple sera monophasé. Sa puissance sera réduite de moitié et le moteur ne démarrera pas. Si la connexion interne du moteur est multi-circuit, il démarrera mais sa puissance sera réduite. Un circuit ouvert déséquilibre le circuit magnétique. Par conséquent, sous une charge normale, le moteur fonctionnera plus lentement et surchauffera.

Examen visuel des moteurs triphasés défectueux

Il est toujours important d'identifier la cause réelle des enroulements brûlés et de ne pas se contenter de remplacer le moteur électrique. Les enroulements des moteurs ont des apparences différentes selon les situations de défaillance courantes, notamment les pannes monophasées, les surcharges, les tensions déséquilibrées et les pointes de tension.

Une inspection visuelle des enroulements du moteur peut souvent aider à déterminer la cause de la panne et à trouver une solution. Deux des problèmes les plus courants avec les moteurs triphasés sont la surcharge et la monophasé.

Les dommages causés par les pointes de tension se produisent le plus souvent dans les moteurs triphasés commandés par des entraînements à fréquence variable. Par conséquent, vérifiez la tension appliquée aussi près que possible du moteur en pleine charge afin de vous assurer que les tensions appliquées sont uniformes.

Le déséquilibre de la tension du moteur ne doit pas dépasser 5% de la tension de ligne. Pour un moteur de 460 volts, cela représente jusqu'à 23 volts de variation de ligne à ligne. Si la tension ne peut pas être lue près du moteur, il faut tenir compte de la longueur et de la taille des fils pour estimer la chute de tension réelle aux bornes du moteur. Si les tensions de ligne à ligne sont identiques mais que le déséquilibre de courant dépasse toujours 10 %, l'enroulement est très probablement court-circuité et le moteur doit être réparé ou remplacé.

Guide de dépannage et d'essai de routine des moteurs triphasés

L'essai régulier d'un moteur électrique dans le cadre d'un programme d'entretien réduit également le risque de défaillance due à une chaleur excessive. De nombreux moteurs utilisés aujourd'hui sont conçus pour une élévation de température de 60°C (140°F). Combinée à une température ambiante de 40°C (104°F), la température résultante du moteur peut atteindre 244°F. Cette température est supérieure au point d'ébullition de l'eau et peut entraîner une défaillance prématurée du moteur, en particulier dans les cas où la circulation de l'air de refroidissement est inadéquate.

Ne jugez pas la température du moteur en tâtant simplement la surface extérieure avec votre main. Le toucher n'est pas un capteur de chaleur fiable, car ce qui vous semble chaud est froid pour quelqu'un d'autre. Utilisez des méthodes de test appropriées, telles qu'un capteur de chaleur infrarouge, pour trouver les points chauds à l'intérieur des enroulements du moteur, car des points chauds excessifs réduisent la durée de vie du moteur.

Assurez-vous que les moteurs disposent d'une protection adéquate. Cette protection doit comprendre des thermostats et une protection contre les surcharges. Un seul élément d'un plan de maintenance prédictive efficace pour les moteurs électriques, Ces dispositifs garantissent que le moteur ne fonctionne pas en surcharge ou à des températures dangereuses.

Les moteurs électriques font souvent partie des actifs les plus coûteux d'une installation, mais avec un entretien approprié et du bon sens, il est plus facile de prolonger leur durée de vie. Pour en savoir plus des exemples de défaillances courantes des moteurs électriques et la manière d'y remédier vous pouvez vous abonner à la lettre d'information sur la technologie pour l'industrie.