Em cenários frequentes de partida e parada (por exemplo, elevadores, máquinas-ferramentas CNC, linhas de produção automatizadas), os motores CC passam por repetidas transições de 0 para a velocidade nominal e vice-versa. Isso sujeita componentes específicos a impactos e perdas de energia constantes, exigindo atenção especial em quatro componentes principais: escovas e comutadores, enrolamentos de armadura, rolamentos e freios eletromagnéticos. Seus mecanismos de desgaste e medidas de manutenção direcionadas são detalhados abaixo:
1. Escovas e Comutadores: Zonas de Alto Impacto para Atrito e Faíscas Durante Partidas/Paradas
Partidas e paradas frequentes aceleram o desgaste das escovas e comutadores, impulsionado por dois fatores principais: primeiro, a corrente da armadura flutua drasticamente durante as partidas/paradas (a corrente de partida pode atingir de 5 a 8 vezes a corrente nominal) e a velocidade do comutador aumenta ou diminui rapidamente de 0, causando "impacto de atrito deslizante" e "faíscas de comutação intensificadas" na interface de contato. Por um lado, o impacto do atrito acelera o desgaste das escovas — em operação contínua normal, as escovas normalmente duram de 2.000 a 3.000 horas, mas essa vida útil diminui para 800 a 1.200 horas em cenários de partida e parada frequentes. Se as escovas não forem substituídas quando desgastadas a 1/3 de seu comprimento original, a área de contato diminui, a densidade de corrente aumenta e as faíscas pioram. Por outro lado, mudanças repentinas na força eletromotriz de comutação durante partidas/paradas geram facilmente faíscas fortes, que queimam a superfície do comutador, criando cavidades ou camadas de óxido e aumentando a resistência de contato, formando um ciclo vicioso de “desgaste → faíscas → desgaste mais severo”.
A manutenção se concentra em três etapas principais:
- Inspecione regularmente o desgaste das escovas a cada 200–300 horas de operação. Substitua as escovas por modelos adequados (por exemplo, escovas compostas de grafite e pó metálico são preferíveis para cenários de partida e parada frequentes, pois oferecem 30% mais resistência ao desgaste do que as escovas de grafite puro) e certifique-se de que a pressão das escovas esteja estabilizada em 15–25 kPa (pressão insuficiente causa faíscas; pressão excessiva acelera o desgaste).
- Lixe a superfície do comutador com lixa fina de grão 400 a cada 500 horas para remover camadas de óxido e corrosão, garantindo uma rugosidade superficial (Ra) ≤ 0,8 μm. Limpe a superfície com álcool após o polimento.
- Aplique uma camada fina de graxa condutiva (por exemplo, graxa à base de grafite) na superfície do comutador para reduzir o coeficiente de atrito durante partidas/paradas e minimizar faíscas.
2. Enrolamentos de armadura: riscos de degradação do isolamento e perda de cobre sob impacto de corrente de partida-parada
Durante partidas e paradas, os enrolamentos da armadura enfrentam ameaças duplas de desgaste:
- Altas correntes de partida causam um aumento repentino na perda de cobre (Pcu = I²R). Por exemplo, um motor com corrente nominal de 50 A pode ter uma corrente de partida de 300 A, aumentando a perda de cobre para 36 vezes o nível nominal de operação. Isso causa um aumento repentino de temperatura nos enrolamentos, acelerando o envelhecimento do isolamento (por exemplo, a vida útil do isolamento Classe B é reduzida pela metade quando exposto a temperaturas acima de 130 °C).
- À medida que o rotor gira, os enrolamentos da armadura sofrem impactos repetidos de força eletromagnética. Principalmente nas extremidades fixas dos fios do enrolamento, a vibração danifica facilmente a camada de isolamento, levando a curtos-circuitos entre espiras.
A manutenção se concentra no “controle de corrente” e no “teste de isolamento”:
- Instale um soft starter no circuito da armadura. Aumentando gradualmente a tensão da armadura, a corrente de partida é limitada a 1,5–2 vezes o valor nominal (por exemplo, 75–100 A para um motor de 50 A), evitando impactos de alta corrente.
- Teste a resistência de isolamento dos enrolamentos da armadura com um megômetro a cada 3 meses, certificando-se de que ela permaneça ≥ 0,5 MΩ (para motores de 380 V). Se a resistência de isolamento cair, desmonte o motor e seque os enrolamentos com uma pistola de ar quente (temperatura ≤ 80 °C) ou reaplique tinta isolante (por exemplo, tinta isolante modificada com epóxi).
- Inspecione a fita de ligação nas extremidades dos enrolamentos da armadura. Substitua a fita solta ou quebrada por alternativas resistentes a altas temperaturas (por exemplo, fita de fibra de vidro) para evitar desgaste induzido por vibração.
3. Rolamentos: Riscos ocultos de força radial e falha de lubrificação durante partidas/paradas
Partidas e paradas frequentes interrompem a lubrificação estável e o equilíbrio de forças dos rolamentos:
- Na partida, o rotor acelera repentinamente a partir do repouso, causando "atrito deslizante" (em vez do atrito de rolamento normal) entre o anel interno do rolamento e as esferas. Isso rompe a película de graxa, acelerando o desgaste das esferas e pistas.
- Durante partidas/paradas, o eixo do motor está sujeito a desvio radial devido a flutuações de carga, submetendo os rolamentos a uma força radial adicional. Com o tempo, isso aumenta a folga do rolamento (rolamentos rígidos de esferas normais têm uma folga ≤ 0,1 mm, que pode exceder 0,2 mm após partidas/paradas frequentes), resultando em ruído e vibração anormais.
A manutenção enfatiza “gerenciamento de lubrificação” e “testes de folga”:
- Reduza o intervalo de troca de graxa — de 6 meses (para operação normal) para 3 meses em cenários de partida e parada frequentes. Use graxa resistente a altas temperaturas e cisalhamento (por exemplo, graxa composta à base de lítio Grau 2, adequada para temperaturas de -20 °C a 150 °C) e preencha 1/2 a 2/3 do espaço interno do rolamento (excesso de graxa causa superaquecimento; graxa insuficiente leva ao atrito seco).
- Monitore o ruído dos rolamentos com um estetoscópio a cada 200 horas. Se ocorrerem ruídos de "zumbido" ou "clique", desligue o motor imediatamente. Meça a folga dos rolamentos com um calibrador de folga e substitua-os se a folga exceder 0,15 mm.
- Certifique-se de que o desvio de coaxialidade entre o eixo do motor e o acoplamento seja ≤ 0,1 mm durante a instalação para reduzir o impacto da força radial durante partidas/paradas.
4. Freios eletromagnéticos: desgaste nas pastilhas e bobinas de freio devido a frenagens frequentes
Alguns motores CC (por exemplo, motores de tração de elevadores, motores de guinchos) são equipados com freios eletromagnéticos. Partidas e paradas frequentes exigem que o freio "engate e desengate" repetidamente, causando dois tipos de desgaste:
- Desgaste das pastilhas de freio: Cada ciclo de frenagem envolve atrito entre a pastilha e o tambor de freio. Frenagens frequentes reduzem rapidamente a espessura das pastilhas (a espessura normal das pastilhas é de 5 mm; o desgaste pode chegar a 0,5–1 mm por mês em cenários de partida e parada frequentes). Quando a espessura cai abaixo de 2 mm, o desempenho da frenagem se degrada significativamente.
- Desgaste da bobina: A energização frequente da bobina do freio aumenta a perda de cobre. Além disso, o impacto da força eletromagnética durante o engate danifica facilmente a camada de isolamento da bobina, causando curtos-circuitos.
Metas de manutenção “pastilhas de freio” e “bobinas”:
- Inspecione a espessura das pastilhas de freio semanalmente. Substitua as pastilhas quando a espessura estiver abaixo de 2 mm, garantindo uma área de contato de ≥ 90% entre a pastilha e o tambor de freio para evitar força irregular durante a frenagem.
- Meça a resistência da bobina do freio mensalmente. Se o desvio do valor nominal exceder 5%, desmonte a bobina para verificar se há curto-circuitos entre espiras. Rebobine a bobina ou substitua todo o conjunto do freio se forem detectados curtos-circuitos.
- Aplique uma camada fina de revestimento resistente ao desgaste em altas temperaturas (por exemplo, revestimento à base de cerâmica) na superfície do tambor de freio para melhorar a resistência ao desgaste das pastilhas e dos tambores, prolongando a vida útil das pastilhas.
Em resumo, para motores CC em cenários de partida e parada frequentes, "inspeções de alta frequência + manutenção direcionada" de escovas/comutadores, enrolamentos de armadura, rolamentos e freios eletromagnéticos podem reduzir as taxas de falha de componentes em mais de 60%. Isso garante uma operação estável a longo prazo e evita paradas de produção ou acidentes de segurança causados por danos aos componentes.