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Les vibrations anormales des moteurs à courant alternatif en fonctionnement produisent non seulement un bruit intense, mais accélèrent également l'usure des roulements, endommagent l'isolation des bobinages et peuvent même entraîner des pannes. Leurs causes doivent être analysées sous plusieurs angles, tels que la structure mécanique, les caractéristiques électromagnétiques, l'installation et la maintenance, et des inspections et des solutions ciblées doivent être réalisées en fonction de scénarios spécifiques.
1. Déséquilibre de la structure mécanique : la cause la plus fondamentale et la plus fréquente
- Défaillance de l'équilibrage dynamique du rotor
Le rotor est le composant central du moteur qui tourne à grande vitesse. Si le matériau métallique est mal réparti lors de la fabrication, si les pales du ventilateur se déforment, si les contrepoids se détachent après une utilisation prolongée, si le noyau du rotor est usé ou si la fixation du bobinage se desserre lors de la maintenance, le centre de gravité du rotor s'écarte de l'axe de rotation, générant une force centrifuge périodique et provoquant des vibrations.
Méthode d'inspectionAprès avoir coupé l'alimentation électrique, faites tourner manuellement le rotor pour vérifier l'absence de blocage ou de déséquilibre. Si les vibrations du moteur s'intensifient avec l'augmentation de la vitesse de rotation sous charge (par exemple, elles augmentent significativement lorsque la vitesse dépasse 1 500 tr/min), il s'agit très probablement d'un problème d'équilibrage dynamique.
Mesure de résolutionRetirez le rotor et confiez-le à un laboratoire spécialisé pour un essai d'équilibrage dynamique. Corrigez le déséquilibre en ajoutant des contrepoids ou en meulant les parties en surpoids. Si les enroulements du rotor sont desserrés, recollez-les avec du ruban adhésif non tissé et appliquez une peinture isolante pour durcir.
- Usure des roulements ou défaillance de la lubrification
Les roulements sont des composants essentiels reliant le rotor et le stator. Lorsque les billes/pistes du roulement sont usées, que la cage est endommagée, que la graisse sèche ou est contaminée par des impuretés, le rotor subit des mouvements radiaux ou axiaux, provoquant des vibrations sourdes, souvent accompagnées d'un échauffement du roulement (température supérieure à 70 °C).
Méthode d'inspectionUtilisez un stéthoscope pour écouter attentivement le couvercle du roulement. Si, en fonctionnement normal, vous entendez un bruissement ou un bruit d'impact irrégulier au lieu d'un bourdonnement uniforme, une défaillance du roulement peut être détectée. Vérifiez également l'absence de traces de graisse sur le couvercle du roulement.
Mesure de résolutionAprès avoir arrêté le moteur, retirez le couvercle du roulement et remplacez-le par un roulement de haute précision du même modèle (par exemple, un roulement à billes à gorge profonde série 6205). Remplissez-le de graisse haute température adaptée (par exemple, de la graisse au lithium) en respectant une quantité de remplissage correspondant à la moitié ou aux deux tiers de l'espace interne du roulement afin d'éviter tout remplissage excessif ou insuffisant.
2. Caractéristiques électromagnétiques anormales : directement liées aux paramètres électriques du moteur
- Court-circuit entre spires d'enroulement de stator ou déséquilibre de courant triphasé
Si les enroulements du stator présentent des courts-circuits entre spires dus au vieillissement de l'isolation, à l'humidité ou à l'impact d'un corps étranger, la distribution du champ magnétique triphasé sera inégale, générant une attraction magnétique unilatérale qui déviera le rotor et provoquera des vibrations. De plus, une tension d'alimentation triphasée déséquilibrée (différence supérieure à 5 %) ou un mauvais raccordement des enroulements (par exemple, un montage en étoile confondu avec un montage en triangle) peuvent également entraîner un déséquilibre du courant triphasé et aggraver les perturbations du champ magnétique.
Méthode d'inspectionUtilisez un multimètre pour mesurer la résistance CC des enroulements triphasés du stator. Si la valeur de résistance d'une phase est inférieure de plus de 10 % à celle des deux autres phases, il peut y avoir un court-circuit entre spires. Utilisez une pince ampèremétrique pour mesurer le courant triphasé pendant le fonctionnement. Si la différence dépasse 10 %, vérifiez la tension d'alimentation ou le câblage.
Mesure de résolutionSi le point de court-circuit est évident (par exemple, enroulements noircis ou carbonisés), remplacez partiellement les bobines et réimprégnez-les de peinture pour séchage. Si le déséquilibre du courant triphasé est dû à l'alimentation électrique, contactez le service d'électricité pour ajuster la tension ou installez un équilibreur de tension triphasé à l'entrée du moteur.
- Entrefer irrégulier : écart dans l'espace entre le stator et le rotor
Si l'entrefer (généralement de 0,2 à 1,5 mm) entre le cercle intérieur du stator du moteur et le cercle extérieur du rotor est irrégulier en raison d'une déformation du châssis ou d'un mauvais alignement du couvercle d'extrémité, la densité du flux magnétique local sera trop élevée, ce qui entraînera des vibrations électromagnétiques périodiques. La fréquence des vibrations est liée à la fréquence de l'alimentation (par exemple, sous une alimentation de 50 Hz, la fréquence des vibrations est d'environ 100 Hz).
Méthode d'inspectionAprès l'arrêt du moteur, utilisez une jauge d'épaisseur pour mesurer l'entrefer en quatre points répartis uniformément sur la circonférence du rotor. Si la différence entre les entrefers maximum et minimum dépasse 0,2 mm, l'entrefer est irrégulier. Vérifiez également si le cadre est déformé ou si les boulons du couvercle d'extrémité sont desserrés.
Mesure de résolutionDesserrez les boulons du couvercle d'extrémité et tapotez-le délicatement avec un marteau en cuivre pour ajuster sa position jusqu'à ce que l'entrefer soit uniforme. Si le cadre est déformé, corrigez-le à la presse ou remplacez-le pour assurer la coaxialité du stator et du rotor.
3. Problèmes d'installation et d'adaptation de charge : influences indirectes des facteurs externes
- Écart de coaxialité entre le moteur et l'équipement de charge
Lorsque le moteur est relié à des charges telles que des pompes et des ventilateurs par des accouplements ou des poulies, si les axes des deux ne sont pas concentriques (écart radial supérieur à 0,1 mm ou écart angulaire supérieur à 0,5°), une traction radiale supplémentaire sera générée pendant le fonctionnement, provoquant des vibrations du moteur. Ces vibrations s'intensifieront avec l'augmentation de la charge.
Méthode d'inspectionFixez un comparateur à cadran sur l'accouplement moteur et faites-le tourner d'un tour complet. Si l'amplitude de l'aiguille du comparateur dépasse 0,1 mm, la coaxialité est insuffisante. Dans le cas d'une transmission par courroie, une déviation ou un glissement évident de la courroie peut également être dû à un écart d'axe.
Mesure de résolutionAjustez la position d'installation de l'équipement de charge et corrigez la coaxialité entre le moteur et la charge en ajoutant ou en retirant des joints. Pour la transmission par courroie, assurez-vous que les gorges des deux poulies sont alignées et que la courroie est correctement tendue (la déflexion doit être de 10 à 15 mm lors de la compression de la courroie).
- Installation de fondation instable ou résonance
Si le moteur est installé sur une fondation en béton meuble ou si celle-ci présente une rigidité insuffisante (par exemple, un support en plaque d'acier mince), l'amplitude des vibrations sera amplifiée. De plus, si la fréquence de fonctionnement du moteur est proche de la fréquence naturelle de la fondation et de la charge (fréquence de résonance), un phénomène de résonance se produira, entraînant une forte augmentation des vibrations.
Méthode d'inspectionObservez si les fondations vibrent de manière évidente lorsque le moteur tourne, ou utilisez un détecteur de vibrations pour mesurer la fréquence des vibrations. Si elle est proche de la fréquence correspondant à la vitesse nominale du moteur (par exemple, 1 500 tr/min correspondent à 25 Hz), une résonance peut exister.
Mesure de résolutionRenforcer les fondations (par exemple, augmenter l'épaisseur du béton, installer des coussinets amortisseurs). En cas de résonance évidente, ajuster la vitesse du moteur (par exemple, remplacer le variateur de fréquence pour modifier la fréquence) ou installer des blocs amortisseurs sur les fondations pour éviter la plage de fréquences de résonance.
En résumé, l'inspection des vibrations anormales des moteurs à courant alternatif doit suivre le principe suivant : « mécanique d'abord, électromagnétique ensuite ; externe d'abord, interne ensuite ». Grâce à un jugement sensoriel (écoute, observation, toucher) combiné à des tests instrumentaux, la cause peut être identifiée avec précision. Une fois le problème résolu, un essai à vide doit être effectué pendant 30 minutes afin de confirmer que la valeur de vibration est inférieure à la norme nationale (par exemple, la limite de vitesse de vibration spécifiée dans la norme GB 10068-2020) avant de reprendre le fonctionnement en charge afin d'éviter des pannes répétées.
