Guasti dei motori elettrici: risalire alla causa dai segni del danno e decidere se riparare o sostituire

In un mulino per farine lo stesso motore di un elevatore si è bruciato tre volte in un anno. Ogni volta il motore è andato dal riavvolgitore, l'avvolgimento è stato rifatto e il motore è stato rimontato. Al quarto guasto, aprendo il motore, il riavvolgitore ha mostrato che solo una fase dell'avvolgimento era carbonizzata, mentre le altre due erano quasi intatte. Il problema non era nel motore, ma in un terminale allentato di un contattore nel quadro: ogni volta il motore aveva continuato a funzionare su due fasi e il relè termico non lo aveva rilevato in tempo. Tre riavvolgimenti si sarebbero potuti evitare con un giro di cacciavite.

Un motore elettrico guasto è spesso una conseguenza, non una causa. Far riparare il motore o montarne uno nuovo rimette in marcia la linea; ma se la causa non è stata individuata, lo stesso guasto si ripete anche sul nuovo motore. Questo articolo tratta i passi da compiere dopo l'arresto del motore, cosa raccontano i segni del danno e come prendere con queste informazioni la decisione "riparare o sostituire". La diagnosi a partire da rumore, calore e vibrazioni di un motore in funzione è descritta a parte nella guida alla diagnosi dei sintomi di guasto.

Il motore si è fermato: cosa fare nella prima ora

Le informazioni presenti al momento del guasto vanno in gran parte perse una volta smontato il motore. Per questo la prima cosa da fare, prima di rimuovere il motore, è registrare la situazione:

• Quale protezione è intervenuta? Relè termico, salvamotore, fusibile o sensore dell'avvolgimento? Ciascuno indica una direzione diversa.
• Cosa stava succedendo subito prima del guasto? Il motore si è fermato durante l'avviamento, dopo un lungo funzionamento o all'aumentare del carico?
• Nel quadro verifichi la tensione delle tre fasi e il serraggio dei collegamenti di contattore e morsetti; un terminale bruciato o scolorito dice già molto da solo.
• Scolleghi il motore dalla macchina e ruoti l'albero a mano. In caso di bloccaggio, è il modo più semplice per capire se il problema è nel motore o nella macchina.
• Misuri la resistenza di isolamento dai morsetti del motore e annoti il valore.

Come si esegue la misura dell'isolamento e come si interpreta il risultato è spiegato in dettaglio nel nostro articolo sulla prova con megger. Questa registrazione di pochi minuti dice al riavvolgitore o al fornitore molto più di un semplice "il motore si è bruciato".

La forma della bruciatura dell'avvolgimento rivela la causa

Un avvolgimento bruciato, una volta aperto, lascia una sorta di traccia. Un riavvolgitore esperto può leggere in gran parte da questa traccia da dove è arrivato il guasto. Secondo le conoscenze ingegneristiche generali, le configurazioni più frequenti sono le seguenti:

• Una fase completamente annerita, le altre intatte: il motore ha perso una fase e ha continuato a funzionare su due. La causa è spesso esterna al motore: un fusibile bruciato, un collegamento allentato, un polo del contattore difettoso. Era il caso dell'esempio iniziale.
• Le tre fasi annerite in modo uniforme lungo tutto l'avvolgimento: il motore ha lavorato a lungo sopra la corrente nominale. Questo quadro è prodotto da sovraccarico, bassa tensione di alimentazione, raffreddamento ostruito o avviamenti troppo frequenti.
• Perforazione localizzata in una piccola zona dell'avvolgimento: in un punto l'isolamento si è deteriorato. Le cause possibili sono umidità, polvere conduttiva, una spira che sfrega per le vibrazioni o un picco di tensione. Nei motori alimentati da inverter con cavi lunghi va considerata in particolare la perforazione delle prime spire.
• Perforazione fase-terra all'uscita della cava o sulle testate dell'avvolgimento: si osserva spesso insieme a umidità e sporcizia; è più frequente dove il motore resta fermo a lungo o viene lavato.

Queste configurazioni non sono un verdetto definitivo, ma un modo per porsi la domanda giusta. Se la bruciatura riguarda una sola fase e nel quadro non è stato trovato alcun difetto, anche il nuovo motore lavorerà con lo stesso rischio.

Il linguaggio dei danni ai cuscinetti e meccanici

Una parte importante dei guasti dei motori non inizia dall'avvolgimento ma dal cuscinetto; quando il cuscinetto si blocca il motore si inchioda e l'avvolgimento brucia in un secondo momento. Anche i segni sul cuscinetto smontato indicano la causa. Righe a intervalli regolari sulla superficie dell'anello (comunemente dette scanalature o "fluting") indicano il passaggio di corrente nel cuscinetto e si osservano di solito sui grandi motori alimentati da inverter. Un'usura concentrata su un solo lato fa pensare a una cinghia troppo tesa o a un giunto disallineato. Il grasso addensato e annerito indica calore, la presenza di goccioline d'acqua un ingresso di umidità, l'assenza totale di grasso il mancato rispetto dell'intervallo di lubrificazione.

Le cause profonde sul lato meccanico si trovano per lo più nella macchina a cui il motore è collegato. Un nuovo motore montato senza correggere allineamento del giunto e tensione della cinghia consuma lo stesso cuscinetto nello stesso tempo. Il tema dell'allineamento lato giunto è trattato nell'articolo sulla scelta del giunto e sull'allineamento degli alberi.

Perché la protezione non è intervenuta in tempo?

Ogni motore bruciato significa anche che la protezione non ha svolto il suo compito. Il relè termico è stato tarato sulla corrente di targa o è stato alzato "per non farlo scattare"? La mancanza di fase è controllata da un relè dedicato? Se nell'avvolgimento c'è un sensore PTC o PT100, è collegato o il suo cavo resta libero nella scatola morsettiera? Sul campo le risposte a queste domande sono spesso sorprendenti. Aggiunga sempre il controllo delle tarature delle protezioni alla lista di verifica post-guasto; come scegliere e tarare le protezioni lo abbiamo trattato nell'articolo sulla scelta di termico, relè e fusibili.

Riparare o sostituire? La decisione dopo aver individuato la causa

Una volta individuata la causa profonda, la decisione poggia su basi più solide. Alcuni casi orientativi:

• Se la causa è esterna e carcassa, albero e rotore del motore sono integri: il riavvolgimento è un'opzione ragionevole; ma prima va eliminato il difetto esterno.
• Se il motore è già stato riavvolto più volte o è un modello vecchio a basso rendimento: ogni riavvolgimento può comportare una certa perdita di rendimento. Su un azionamento con molte ore di funzionamento, un nuovo motore IE3 o IE4 recupera la differenza nel tempo sul fronte energetico.
• Se ci sono cricche nella carcassa, albero piegato o segni di strisciamento sul rotore: costo e rischio della riparazione crescono rapidamente; la sostituzione è in genere la scelta più sensata.
• Se il costo orario del fermo linea è elevato: invece di attendere i tempi di riparazione, sostituire con un motore equivalente identico e conservare il motore guasto, una volta riparato, come scorta unisce le due opzioni.

Gli aspetti di costo e rendimento del riavvolgimento sono trattati nell'articolo riavvolgere il motore o acquistarne uno nuovo; come scegliere un equivalente con le stesse quote per sostituire un vecchio motore è spiegato nella guida alla sostituzione uno a uno.

Registro dei guasti: il modo meno costoso per prevenire il prossimo

Tenere una breve registrazione dopo ogni guasto produce col tempo la mappa dei guasti dell'impianto: quale motore, in che data, con quale protezione si è fermato, cosa mostrava il danno, qual era la causa profonda e cosa è stato sostituito. I guasti ricorrenti sulla stessa linea o nello stesso gruppo di quadri emergono facilmente da queste registrazioni. Se nello stesso fascicolo si conservano anche i dati di targa, la forma costruttiva e le quote di albero e flangia dei motori critici, al guasto successivo trovare la scorta giusta richiede pochi minuti.

Conclusione

Nei guasti dei motori elettrici il vero vantaggio non è sostituire il motore, ma trovare la causa del guasto. La registrazione nella prima ora, la forma del danno su avvolgimento e cuscinetti e il controllo delle tarature delle protezioni mostrano spesso che il problema è esterno al motore. La decisione di riparare o sostituire presa dopo aver eliminato la causa profonda evita di rivivere lo stesso guasto pochi mesi dopo. Se serve una sostituzione, può consultare con i dati di targa le opzioni di motori asincroni e contattare il nostro team tecnico per la scelta dell'equivalente.

Domande frequenti

Basta sostituire subito il motore bruciato con uno nuovo?

Può essere necessario per rimettere rapidamente in marcia la linea, ma un nuovo motore montato senza aver individuato la causa del guasto lavora con lo stesso rischio. Una sostituzione eseguita senza controllare collegamenti delle fasi, tarature delle protezioni, allineamento del giunto e condizioni di carico porta spesso al ripetersi dello stesso guasto.

Cosa significa la bruciatura di una sola fase dell'avvolgimento?

In genere indica che il motore ha perso una fase e ha continuato a funzionare su due. La causa è per lo più esterna al motore; vanno controllati fusibile bruciato, morsetto allentato o polo del contattore difettoso e va valutata una protezione contro la mancanza di fase.

Un guasto al cuscinetto può bruciare anche l'avvolgimento?

Sì. Quando il cuscinetto si blocca il rotore si inchioda, il motore assorbe una corrente molto elevata e, se la protezione non interviene in tempo, l'avvolgimento brucia in breve. In questo caso non basta rifare l'avvolgimento; occorre indagare anche sul perché il cuscinetto si è guastato.

Ha senso far riavvolgere il motore guasto e tenerlo di scorta?

Per un motore con carcassa, albero e rotore integri spesso ha senso. La linea riparte subito con un motore nuovo o equivalente, mentre il motore riparato viene conservato come scorta per il guasto successivo.

Per un motore con le stesse caratteristiche di quello guasto, ci invii la foto della targa; la compatibilità della grandezza si può verificare nella tabella grandezze – potenze.