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Perché il convertitore di frequenza danneggia i cuscinetti del motore?

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Perché il convertitore di frequenza danneggia i cuscinetti del motore?

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Innanzitutto, è necessario comprendere che attraverso il cuscinetto scorre una corrente, la quale presenta un andamento intermittente. I circuiti intermittenti possono generare archi elettrici, che a loro volta possono bruciare i cuscinetti.

Esistono due ragioni principali per il flusso di corrente nei cuscinetti dei motori a corrente alternata. La prima è la tensione indotta causata dallo squilibrio del campo elettromagnetico interno; la seconda è il percorso della corrente ad alta frequenza causato dalla capacità parassita.

Il campo magnetico in un motore a induzione a corrente alternata ideale è simmetrico. Quando le correnti degli avvolgimenti trifase sono uguali e la differenza di fase è di 120°, non viene indotta alcuna tensione sull’albero del motore. Quando la tensione PWM in uscita dal convertitore di frequenza provoca un campo magnetico asimmetrico all’interno del motore, viene indotta una tensione sull’albero. L’ampiezza della tensione è compresa tra 10 e 30 V ed è correlata alla tensione di azionamento. Maggiore è la tensione di azionamento, maggiore è la tensione sull’albero.

Quando il valore di questa tensione supera la resistenza di isolamento dell’olio lubrificante nel cuscinetto, si forma un percorso di corrente. Durante la rotazione dell’albero, in un determinato punto, l’isolamento dell’olio lubrificante blocca la corrente. Questo processo è simile al ciclo di accensione e spegnimento di un interruttore meccanico, in cui si genera un arco elettrico che brucia la superficie dell’albero, della sfera e della sede, formando cavità. In assenza di vibrazioni esterne, le piccole cavità non avranno un impatto significativo, ma in presenza di vibrazioni esterne compariranno delle scanalature, che avranno un forte impatto sul funzionamento del motore.

Inoltre, alcuni esperimenti hanno dimostrato che la tensione sull’asse è correlata anche alla frequenza fondamentale della tensione di uscita. Quanto più bassa è la frequenza fondamentale, tanto maggiore è la tensione sull’albero e tanto più grave è il danno ai cuscinetti.

Nella fase iniziale di funzionamento del motore, quando la temperatura dell’olio lubrificante è bassa, l’ampiezza della corrente è compresa tra 5 e 200 mA; pertanto, questa corrente di entità ridotta non causerà alcun danno ai cuscinetti. Tuttavia, dopo che il motore ha funzionato per un certo periodo, con l’aumentare della temperatura dell’olio lubrificante, la corrente di picco raggiungerà i 5-10 A, causando scariche elettriche e la formazione di piccole cavità sulla superficie delle parti dei cuscinetti.

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