BR112020026904A2 - Processo para avaliação de um estado de prontidão para operação de um motor elétrico bem como motor elétrico e ventilador - Google Patents

Abstract

processo para avaliação de um estado de prontidão para operação de um motor elétrico bem como motor elétrico e ventilador . é divulgado um processo para avaliação de um estado de prontidão para operação de um motor elétrico, especialmente de um motor elétrico de um ventilador. nesse caso, o processo é empregado preferivelmente durante uma primeira entrada em operação. o processo compreende as etapas de: iniciar um processo de alta aceleração do motor elétrico, sendo que o número de rotações é alterado em vários estágios de velocidade de rotação durante o processo de alta aceleração; gerar pelo menos um valor de medição através de respectiva medição de uma grandeza física com um sensor do motor elétrico em pelo menos um dos estágios de velocidade de rotação; carregar pelo menos um dado de parâmetro a partir de uma memória de parâmetros do motor elétrico, sendo que o pelo menos um dado de parâmetro corresponde ao pelo menos um valor de medição gerado; e avaliar o pelo menos um valor de medição para pelo menos um dos estágios de velocidade de rotação com o emprego do pelo menos um dado de parâmetro carregado. além disso, está divulgado um motor elétrico com uma memória de parâmetros e uma interface de parametragem bem como um ventilador com esse motor elétrico e uma roda impulsora.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “PROCESSO PARA AVALIAÇÃO DE UM ESTADO DE PRONTIDÃO

PARA OPERAÇÃO DE UM MOTOR ELÉTRICO BEM COMO MOTOR ELÉTRICO E VENTILADOR”.

[001] A invenção refere-se a um processo para avaliação de um estado de prontidão para operação de um motor elétrico, especialmente de um motor elétrico de um ventilador, preferivelmente durante uma entrada em operação. A invenção refere-se ainda a um motor elétrico e a um ventilador.

[002] Motores elétricos estão sujeitos a diferentes tipos de oscilações e vibrações durante sua operação. Essas oscilações podem surgir através do próprio motor elétrico, através da carga acionada ou através do ambiente circundante onde o motor elétrico está instalado. Quando, por exemplo, o motor elétrico é um componente de um ventilador, então um desequilíbrio da roda impulsora ou do sistema de fluxo pode gerar vibrações. Além disso, um torque de acionamento não uniforme, que pode surgir, por exemplo, através de uma tensão contínua intermediária pulsante, pode aumentar as oscilações. Quando o ventilador está montado em um ambiente industrial que transmite vibrações ao ventilador, o ventilador está exposto a mais vibrações.

[003] Motores ou ventiladores são balanceados dinamicamente, em geral antes da entrega ao cliente ou antes da montagem em um alojamento, reduzindo-se distribuições de peso assimétricas ou outras circunstâncias geradoras de oscilações. Entretanto, já na montagem em um alojamento, quando do transporte até o cliente, na construção em uma aplicação de cliente ou no cliente final, podem ocorrer danos que prejudicam a qualidade de equilíbrio. Quando um ventilador é operado com sujeira aderente, como por exemplo, na agricultura ou em condições de ambiente corrosivo, a qualidade de equilíbrio é prejudicada em toda a durabilidade do ventilador.

[004] Desequilíbrios levam a oscilações aumentadas, as quais, por sua vez, sobrecarregam os componentes do motor elétrico. Assim, por exemplo, os mancais são solicitados através das oscilações mais intensamente do que isto seria o caso em um sistema que vibra com menos intensidade. Isso pode levar a uma soltura de soldas, a uma destruição de elementos construtivos ou a uma ruptura de placas de circuito impresso. Em geral uma alta medida de vibrações pode fazer com que a duração de vida do motor elétrico e/ou de seus componentes seja nitidamente reduzida.

[005] No documento EP 2 972 431 B1 está divulgado um motor elétrico com monitoramento de funcionamento dos mancais de motor. Para isso um sensor de vibrações é fixado no flange de estator em seu lado oposto ao rotor e mede vibrações do motor elétrico. Desta maneira pode-se reconhecer quando surgem problemas com o mancal do motor elétrico. Entretanto, só de modo condicionado podem ser tomadas medidas em relação ao comportamento de vibração do motor elétrico.

[006] Portanto, a presente invenção tem o objetivo de prover um processo, um motor elétrico e um ventilador do tipo mencionado inicialmente de tal modo, que se garanta uma operação mais segura e mais confiável.

[007] De acordo com a invenção o objetivo mencionado acima é alcançado através das características da reivindicação 1. Assim, o processo em questão compreende as etapas:

[008] iniciar um processo de alta aceleração do motor elétrico, sendo que o número de rotações é alterado durante o processo de alta aceleração em vários estágios de velocidade de rotação.

[009] gerar pelo menos um valor através de respectiva medição de uma grandeza física com um sensor do motor elétrico em pelo menos um dos estágios de velocidade de rotação.

[0010] carregar pelo menos um dado de parâmetro a partir de uma memória de parâmetros do motor elétrico, sendo que o pelo menos um dado de parâmetro corresponde ao pelo menos um valor de medição gerado, e

[0011] avaliar o pelo menos um valor de medição para pelo menos um dos estágios de velocidade de rotação e uso do pelo menos um dado de parâmetro.

[0012] Em relação ao motor elétrico o objetivo em questão é alcançado através das características da reivindicação 15. Portanto, o motor elétrico, que está configurado para realização do processo de acordo com a invenção, compreende uma memória de parâmetros e uma interface para transmissão de dados de parâmetros, sendo que a memória de parâmetros está configurada para armazenagem de dados de parâmetros transmitidos durante um processo de parametragem através da interface.

[0013] De acordo com a invenção verificou-se inicialmente que, em muitos casos, já ocorrem problemas muito precocemente. Assim, quando de uma entrada em operação de um motor elétrico já se pode estimar se e por quanto tempo pode ser operado um motor elétrico nas condições operacionais atuais. Portanto, de acordo com a invenção o estado de prontidão para operação de um motor elétrico é avaliado e isso preferivelmente já quando de uma primeira entrada em operação do motor elétrico após entrega e montagem no ambiente de operação.

[0014] Para que tal verificação do estado de prontidão para operação do motor elétrico seja possível, de acordo com a invenção foram disponibilizados ao motor elétrico dados de parâmetros que permitem uma avaliação da operação do motor elétrico. Esses dados de parâmetros vão além dos parâmetros usualmente existentes no motor elétrico, como por exemplo, um número de rotações nominal ou um torque nominal. É que os dados de parâmetros podem indicar informações de longo alcance sobre a construção do motor elétrico e suas condições de montagem e operação. Assim os dados de parâmetro podem compreender valores de referência, informações de construção sobre uma carga operada através do motor elétrico (por exemplo, a roda impulsora de um ventilador), linhas características do motor elétrico, linhas características de componentes e/ou informações sobre o comportamento operacional do motor elétrico. Esses dados de parâmetro são utilizados no processo de acordo com a invenção para avaliação do estado de prontidão do motor elétrico, para avaliar valores de medição gerados. A avaliação dos valores de medição, por sua vez, entrega conclusões sobre se o motor elétrico em geral está pronto para operação.

[0015] De acordo com a invenção, primeiro inicia-se um processo de alta aceleração do motor elétrico. Durante o processo de alta aceleração o número de rotações é alterado em vários estágios de velocidade de rotação. Nesse caso, em princípio, não é importante como o número de rotações é alterado. O número de rotações pode ser alterado aumentando ou diminuindo. É possível até que o número de rotações dê saltos entre valores de tamanhos diferentes de modo relativamente arbitrário. É importante apenas que o motor elétrico seja operado em vários números de rotações, para poder avaliar o comportamento do motor elétrico em distintos números de rotações. Como o motor elétrico usualmente se encontra em um estado parado quando de aplicação de uma tensão de fornecimento de energia e, com isso, está presente um número de rotações igual a zero, o número de rotações preferivelmente é alterado de um número de rotações inferior para um número de rotações superior. Nesse caso, o número de rotações inferior preferivelmente está formado através de um número de rotações igual a zero – parada do motor elétrico – e o número de rotações superior preferivelmente está formado através de um número de rotações nomina do motor elétrico. Quando da alteração do número de rotações os estágios de velocidade de rotação podem estar equidistante entre si. Porém, é possível que os distanciamentos entre estágios de velocidade de rotação não tenham correlação um com o outro. Para evitar uma sobrecarga desnecessária do motor elétrico através de uma troca de um número de rotações para um número de rotações seguinte, há a possibilidade de alterar o número de rotações continuamente ou quase continuamente entre os estágios de velocidade de rotação.

[0016] Em outra etapa, gera-se o pelo menos um valor de medição. O valor de medição ou cada um dos valores de medição surge através de respectiva medição de uma grandeza física com um sensor do motor elétrico em pelo menos um dos estágios de velocidade de rotação. Isto significa que, em vários valores de medição, uma grandeza física é medida com um sensor em vários estágios de velocidade de rotação ou uma grandeza física é medida com vários sensores em um ou vários números de rotações ou várias grandezas físicas são medidas com vários sensores em um ou vários estágios de velocidade de rotação. Saber qual das grandezas físicas, que podem ser metidas, em princípio, no motor elétrico, em qual etapa é medida, depende do tipo de avaliação do estado de prontidão para operação. As respectivas grandezas físicas são detectadas então através de pelo menos um sensor do motor elétrico. Um “sensor do motor elétrico” pode ser qualquer sensor que esteja integrado no motor elétrico ou em um sistema eletrônico do motor elétrico. Isto pode incluir, em princípio, também um sensor que esteja integrado em um sistema eletrônico fixado por fora no motor elétrico, por exemplo, um sistema eletrônico de motor fixado por flange no alojamento do motor.

[0017] Em outra etapa, pelo menos um dado de parâmetro é carregado a partir de uma memória de parâmetros do motor elétrico. Os dados de parâmetros são transmitidos então, preferivelmente durante um processo de parametragem, à memória de parâmetros e armazenados aí. Esse processo de parametragem será esclarecido mais precisamente a seguir. Em relação ao pelo menos um dado de parâmetro, é importante que o respectivo dado de parâmetro carregado corresponda ao respectivo valor de medição gerado direta ou indiretamente. Um dado de parâmetro pode corresponder ao valor de medição, por exemplo, direta ou indiretamente quando o valor de mediação indica uma vibração do motor elétrico e o dado de parâmetro uma vibração máxima permissível. Nesse caso, o dado de parâmetro pode se referir, na maioria das vezes, a essa grandeza física como o valor de medição. Um dado de parâmetro correspondente indiretamente pode estará formado, por exemplo, através de uma informação de construção sobre o motor elétrico ou dimensões do motor elétrico. Tais dados de parâmetro podem ter uma influência direta sobre uma grandeza de medição. Assim, por exemplo, dimensões do motor elétrico podem ter influência sore vibrações do motor elétrico, de modo que esse dado de parâmetro corresponde indiretamente a um valor de medição de virações. Através de escolha de dados de parâmetro correspondentes pode-se assegurar que uma avaliação do valor de medição geado é possível com o emprego do dado de parâmetro carregado.

[0018] Com o emprego do pelo menos um dado de parâmetro carregado procede-se a uma avaliação do pelo menos um valor de medição em outra etapa. Essa avaliação pode compreender, por exemplo, a observância de um valor limite. Porém, é possível também verificar se o valor de medição gerado pode coincidir com as informações geométricas indicadas no dado de parâmetro. Ou se, por exemplo, uma alteração posterior do motor elétrico ou da carga ligada ao motor elétrico foi realizada, ou se o motor elétrico foi danificado durante o transporte.

[0019] A “grandeza física” pode estar formada através de distintas grandezas dentro do motor elétrico. Isso pode incluir, em princípio, também uma tensão ou uma tensão em uma bobina do estator ou do rotor ou uma corrente através da mesma. Preferivelmente essas grandezas referem-se a grandezas mecânicas e/ou grandezas magnéticas e/ou uma temperatura. Por exemplo, para tais grandezas, mas não limitado a estas, faz-se referência ao número de rotações do rotor do motor elétrico, vibrações, acelerações, diferenças de pressão e/ou ângulos de inclinação. Dependendo da grandeza física, o respectivo sensor também é configurado. Assim, por exemplo, acelerações podem ser detectadas com um sensor de aceleração, diferenças de pressão com um sensor de pressão ou um microfone e temperaturas com um sensor de temperatura. É possível também que vários sensores detectem uma grandeza física, por exemplo, em diferentes pontos do motor elétrico.

[0020] O significado do conceito “estado de prontidão para operação” do motor elétrico dependerá de diversas condições. Assim, o motor elétrico pode ter sido montado, por exemplo, em uma orientação espacial não permissível, a qual leva a uma alta solicitação do rotor ou da carga ligada ao rotor. Assim, a duração de vida do motor elétrico pode estar bastante reduzida. Neste caso, o motor elétrico pode ser operado, em princípio, mas um estado de prontidão para operação geral tem que ser negada. Seria possível também, que o motor elétrico, durante sua operação, estivesse exposto a uma alta solicitação de vibrações, a qual igualmente não garante uma operação segura. Porém, um estado de prontidão para operação poderia existir se o motor elétrico fosse parte de um ventilador e partes de corrente fossem registradas na roda impulsora. Isso fala por um dimensionamento desfavorável do ventilador ou do ambiente de aplicação e pode levar até a rupturas nas pás do ventilador. Aqui também pode-se presumir um estado de prontidão para operação. Essa breve enumeração mostra o que pode ser entendido sob o conceito “estado de prontidão para operação”.

[0021] Para evitar estados de vibração indefinidos durante a medição da grandeza física, existe a possibilidade de realizar medição / medições em um sistema que tenha bastante vibrações. Portanto, em um desenvolvimento do processo, preferivelmente antes da geração do pelo menos um valor de medição, é verificado se o número de rotações do motor elétrico alcançou um estágio de número de rotações ajustado ou se o número de rotações ainda se move na direção do estágio de número de rotações ajustado. Isto significa, por exemplo, que com a presença de um estágio de número de rotações ajustado de97 rotações/min, é verificado se o número de rotações está efetivamente em 97 rotações/min ou o número de rotações do motor elétrico ainda está sendo alterado na direção do estágio de número de rotações ajustado. O atingimento de um estágio de número de rotações ajustado garante, por um lado, que dados de parâmetros dependentes do número de rotações ajustado possam ser utilizados também efetivamente para uma avaliação permissível de um valor de medição. Por outro lado, o motor elétrico usualmente não se encontra mais em um estado intermediário, em que valores de medição ficam prejudicados através de processos de oscilação.

[0022] Em um desenvolvimento, na etapa de avaliação do pelo menos um valor de medição, é verificado se uma condição marginal predeterminada é mantida. Tal condição marginal pode ser, por exemplo, um valor limite, acima do qual uma operação segura do motor elétrico não pode ser garantida. Quando tal condição marginal ou semelhante não está mantida, pode-se emitir um aviso e/ou o processo pode ser interrompido. O aviso pode ser emitido de diversas maneiras. É possível, por exemplo, que um LED (Light-emitting Diode) se acenda e assim indique uma perturbação. Como especialmente em uma primeira entrada em operação o motor elétrico pode estar ligado a um aparelho de programação ou a um computador de controle, tal aviso pode ser emitido também a esse aparelho de programação ou a seu computador de controle. Neste caso, a pessoa que faz o ajuste pode reagir imediatamente ao aviso.

[0023] Em outro desenvolvimento, o processo compreende adicionalmente uma etapa de estimativa de uma durabilidade de mancal sendo que, na estimativa da durabilidade de mancal, vários dados de parâmetro são carregados e/ou medidos combinados e combinados entre si. Especialmente em uma primeira entrada em operação a durabilidade de mancal estimada pode ser depositada como valor inicial em uma memória, por exemplo, na memória de parâmetros. Nesse caso, pode-se partir do pressuposto de que o motor elétrico é operado durante toda a durabilidade de mancal sob as condições operacionais atualmente existentes essas condições operacionais podem compreender, por exemplo, uma temperatura operacional, uma solicitação de vibrações e/ou uma posição de montagem do motor elétrico. Complementarmente um desgaste crescente de componentes do motor elétrico pode ser levado em consideração quando da estimativa da durabilidade de mancal. Assim um motor elétrico com crescente desgaste dos mancais gerará mais vibrações do que um motor elétrico novo. A crescente solicitação de vibrações, por sua vez, leva uma redução da durabilidade de mancal. Isso pode ser levado em consideração também quando da estimativa da durabilidade de mancal, uma vez que o comportamento com crescente desgaste pode ser estimado relativamente bom.

[0024] Em outro desenvolvimento a etapa de geração de pelo menos um valor de medição, a etapa de carregamento de pelo menos um dado de parâmetro e a etapa de avaliação do pelo menos um valor de medição são realizadas para cada um dos vários estágios de velocidade de rotação. Nesse caso, a sequência não precisa ser mantida necessariamente para todas as etapas e todos os valores de medição. Assim é possível que inicialmente todos os valores sejam detectados para todos os estágios de velocidade de rotação e só depois ocorre uma avaliação dos valores de medição. Como valores de medição individuais, como, por exemplo, uma solicitação de vibrações, podem ser relevantes também para o ajuste do próximo estágio de número de rotações, valores individuais ou todos os valores de medição podem ser avaliados também imediatamente após a detecção.

[0025] Na etapa de geração do pelo menos um valor de medição uma aceleração e/ou uma velocidade de uma vibração do motor elétrico pode ser medida por meio de um sensor de vibrações do motor elétrico e daí pode ser gerado um valor de vibrações. Disposições com as quais é possível tal medição de vibrações estão divulgadas, por exemplo, nos documentos DE 102018211838 A1 e DE 102018211 833 A1, a cujos conteúdos se faz referência expressamente aqui.

[0026] Quando da geração do valor de vibrações, uma medição das vibrações pode ser realizada também com um número de rotações igual a zero, o que corresponde a uma parada do motor elétrico. Isso significa que o rotor se move em relação ao estator e o não em torno do eixo de rotor ou não de maneira relevante. Assim o próprio motor elétrico pode não apresentar vibrações que possam ser medidas através do sensor de vibrações do motor elétrico. Entretanto, desta maneira pode ser verificado se e em que medida vibrações do ambiente de montagem do motor elétrico são acopladas ao motor elétrico. Não raro essas vibrações acopladas do ambiente de montagem são tão relevantes, que as vibrações adicionais do motor elétrico durante sua operação dão uma alta solicitação de vibrações do motor elétrico. Através de uma avaliação das vibrações com um número de rotações de zero essa operação insegura do motor elétrico pode ser reconhecida já antes da entrada em operação.

[0027] Independentemente do estágio de número de rotações escolhido, na etapa de carregamento do pelo menos um dado de parâmetro uma vibração máxima permissível pode ser carregada como um dado de parâmetro correspondente a valor de vibrações. A vibração máxima permissível seria comparada, na etapa de avaliação do valor de medição, com o valor de vibração gerado. Desta maneira pode ser constatado se, com um dado número de rotações, há vibrações tão grandes do motor elétrico, que não se garanta uma operação segura do motor elétrico. Neste caso, não se pode falar de um estado de prontidão para operação do motor elétrico, uma vez que uma operação do motor elétrico poderia levar a um dano precoce do motor elétrico ou da carga acionada pelo motor elétrico.

[0028] Adicional ou alternativamente, na etapa de carregamento do pelo menos um dado de parâmetro, um valor de vibração que foi gerado durante uma medição de calibragem do motor elétrico, por exemplo, durante sua verificação final, pode ser carregado para o número de rotações atual. Isto significa que os dados de parâmetro contêm valores de vibrações de uma medição de calibragem – doravante designados também como valores de calibragem – e que um valor de calibragem que corresponde ao número de rotações atual do motor elétrico, é carregado ou comparado com o valor de vibrações medido atualmente. Nesse caso, o valor de calibragem e o valor de vibrações medido atualmente devem diferir um do outro apenas de modo irrelevante. Quando o desvio vai além de uma medida predeterminada, pode-se concluir sobre a presença de um dano.

[0029] Em um refinamento dessa configuração vibrações do ambiente de montagem podem ser levados em consideração quando da comparação do valor de calibragem com o valor de vibrações medido atualmente. Nesse caso, um primeiro valor de vibrações seria determinado durante uma parada do motor elétrico e um segundo valor de vibrações em um número de rotações diferente de zero. O primeiro valor de vibrações representa então as vibrações do ambiente de montagem. O segundo valor de vibrações refere-se a vibrações que surgem através da sobreposição das vibrações do ambiente de montagem e das vibrações do motor elétrico. Quando da avaliação do segundo valor de vibrações, o primeiro valor de vibrações pode ser subtraído do segundo valor de vibrações e ser comparado com um valor de calibragem. Se a diferença do primeiro e do segundo valora de vibrações diferir do valor de calibragem acima de uma medida predeterminada, pode-se concluir sobre a presença de um dano. Tal dano pode ter surgido, por exemplo, através de um transporte inadequado ou – quando o motor elétrico é parte de um ventilador – através de um dobramento de uma pá do ventilador.

[0030] Em outra configuração da etapa de geração do pelo menos um valor de medição, que pode ser empregada complementarmente ou adicionalmente, pode-se determinar a orientação especial do motor elétrico. Tal processo está divulgado, por exemplo, no documento DE 10 2018 211 843 A1, a cujo conteúdo se faz referência expressamente aqui.

[0031] Um dado de parâmetro correspondente a esse valor de medição pode compreender uma região permissível de uma orientação espacial do motor elétrico. Tal região permissível seria carregada então na etapa de carregamento do pelo menos um dado de parâmetro e seria utilizado durante a etapa de avaliação do valor de medição para a verificação da posição de montagem do motor elétrico. Nesse caso pode ser verificado se a orientação espacial do motor elétrico fica dentro da região permissível. A região permissível pode compreender então orientações discretas individuais. Assim, por exemplo, o dado de parâmetro pode indicar que apenas uma posição de montagem horizontal é permissível. Como poderia ser difícil poder manter o requisito de uma posição de montagem absolutamente horizontal, há a possibilidade de indicar uma região de orientação também em orientações espaciais discretas. Assim, por exemplo, uma região angular de ± 2º poderia ser permitida, quando uma posição de montagem horizontal é requerida.

[0032] Um motor elétrico de acordo com a invenção, o qual preferivelmente está configurado pararealização do processo de acordo com a invenção, apresenta uma memória de parâmetros e uma interface para transmissão de dados de parâmetros. A memória de parâmetros está configurada para armazenagem de dados de parâmetros. A interface está ligada à memória de parâmetros de tal modo, que através da dados de parâmetros transmitidos através da interface podem ser armazenados na memória de parâmetros. Para isso, por exemplo, pode estará previsto um microprocessador que controla uma comunicação através da interface e deposita dados de parâmetros recebidos através da interface na memória de parâmetros. Nesse caso, a memória de parâmetros pode estar configurada como memória dedicada, a qual armazena apenas dados de parâmetros. Como usualmente outros dados têm que ser armazenados dentro de um sistema eletrônico de motor, a memória de parâmetros pode ser também uma a região parcial de uma memória maior. Nesse caso, a memória de parâmetros deve ser formada através de uma memória não volátil. Como os dados de parâmetros usualmente estão ligados fixamente ao motor elétrico e, portanto, os dados de parâmetros não podem mudar durante a durabilidade do motor elétrico, a memória de parâmetros pode estar configurada, em princípio, até como uma memória não alterável. Preferivelmente o conteúdo da memória não volátil é alterável. Apenas a título de exemplo, mas não limitado a estas, faz-se referência ao emprego de memória Flash, EEPROM (Eletronically Erasable

Programmable Read-ONly Memory), NVRAM (Non-Volatile Random Access Memoryu) ou outras memórias de semicondutor.

[0033] Um sistema em que dados de parâmetros podem ser transmitidos ao motor elétrico e armazenados aí está divulgado, por exemplo, no documento DE 102018211846 A1, a cujos conteúdo faz- se referência aqui expressamente. Os dados de parâmetros transmitidos aí são valores de referência que podem ser utilizados para julgamento dos valores de medição de um sensor de vibrações motorizado. Porém, esse sistema pode ser utilizado também para transmissão de outros dados de parâmetros.

[0034] Os dados de parâmetros depositados na memória de parâmetros podem ser depositados adicionalmente em um banco de dados, o qual, por exemplo, pode ser operado através de um fabricante do motor elétrico. Isso é simplesmente possível especialmente quando os dados de parâmetros são transmitidos ao motor elétrico durante uma verificação final e/ou de uma medição de calibragem ao motor. Um conjunto de dados em tal banco de dados pode representar um “gêmeo digital” do motor elétrico, em que estão contidas todas as informações essenciais sobre o motor elétrico e/ou seu comportamento operacional. Tal sistema de banco de dados está descrito, por exemplo, no documento DE 102018201707 A1, a cujo conteúdo se faz referência expressamente aqui.

[0035] Quando se emprega tal banco de dados, resultados podem ser carregados para o banco de dados a partir do processo de avaliação de acordoo com a invenção. Assim, por exemplo, é possível que informações sore o comportamento de vibração do ambiente de montagem, a posição de montagem do motor elétrico, um valor inicial para a durabilidade ou resultados de uma avaliação de valores de medição sejam completadas em um “gêmeo digital”. Para isso a interface do motor elétrico pode ser utilizada. Essas informações adicionais podem ser transmitidas ao banco de dado através de uma interface de região ampla. É possível também que, com o emprego de um aparelho de programação ou de um computador de controle durante a primeira entrada em operação, as informações adicionais são coletadas inicialmente em um aparelho de programação ou um computador de controle e, em seguida, transmitidas ao banco de dados. Para isso uma rede de região ampla pode ser utilizada ou pode ser empregada uma memória de baixa prioridade, como por exemplo, um USB-Stick. No último caso as informações depositadas na memória de baixa prioridade seriam importadas para o banco de dados em outra etapa.

[0036] Os dados de parâmetros podem compreender, em princípio, diversas informações que descrevem o motor elétrico e uma carga ligada ao motor elétrico (permanentemente). Por exemplo, faz-se referência a um centro de gravidade do motor elétrico ou partes do motor elétrico e/ou uma massa do motor elétrico ou partes do motor elétrico e/ou forças de ataque de mancal e/ou dados característicos do mancal e/ou um desequilíbrio máximo permissível do motor elétrico e/ou dados geométricos do motor elétrico e/ou uma região permissível de orientações espaciais do motor elétrico e/ou um número de rotações máximo permissível do motor elétrico e/ou uma linha característica da atração magnética entre estator e rotor do motor elétrico.

[0037] “Forças de ataque de mancal” designam forças axiais que atuam sobre o mancal. Através dessas forças pode-se garantir que os corpos de cilindro do mancal, na maioria das vezes esferas, rolam efetivamente entre o anel interno e o anel externo do mancal e não deslizam entre os anéis. Através do rolamento dos corpos cilíndricos o atrito, quando da operação do mancal, permanece pequeno. Se as forças de ataque de mancal são demasiadamente grandes, aumenta o desgaste do mancal, o que, por sua vez, reduz a durabilidade do mancal. Assim tal dado de parâmetros apoia a estimativa de durabilidade.

[0038] “Dados característicos do mancal” podem compreender, por exemplo, dimensões do mancal (diâmetro do anel externo, diâmetro dos corpos cilíndricos, diâmetro interno do anel interno, largura do mancal, etc.), folga de mancal, números de suporte e/ou outros fatores de cálculo do mancal. Entretanto, aqui podem estar incluídas particularidades do apoio, como por exemplo, se o mancal apresenta um anel de cobertura ou um anel Nilo ou qual engraxamento o mancal emprega. Tais dados característicos podem ser retirados, na maioria das vezes, da folha de dados do mancal. Mas os dados característicos do mancal podem compreender também um dado de fabricação do mancal, o que é importante especialmente para a estimativa da durabilidade do agente de lubrificação.

[0039] O motor elétrico de acordo com a invenção pode ser parte integrante de um ventilador, sendo que para isso uma roda impulsora está ligada a um rotor do motor elétrico. Na maioria das vezes, nesse caso roda impulsara e motor elétrico já são ligados durante a fabricação, de modo é muito bem conhecido como o ventilador se comporta. Especialmente sabe-se qual carga – a rola impulsora – é acionada através do motor elétrico e como são suas propriedades. Neste caso, os dados de parâmetros podem compreender adicionalmente um desequilíbrio máximo permissível do ventilador e/ou dados geométricos da roda impulsora e/ou informações sobre a configuração da roda impulsora e/ou uma linha característica de número de rotações de impulso axial e/ou outras informações sobre a roda impulsora.

[0040] “Impulso axial” designa então a força sobre as pás do ventilador, a qual resulta através do movimento do ar através das pás. O impulso axial está relacionado à pressão do ar, a qual atua sobre as pás. O impulso axial é então uma grandeza dependente do número de rotações. Quanto maior o impulso axial, tanto mais intensamente o mancal será carregado na direção longitudinal do eixo. Isso, por sua vez, tem efeito sobre a durabilidade dos mancais.

[0041] Há diversas possibilidades de configurar e aperfeiçoar o ensinamento da presente invenção de maneira vantajosa. Para isso, por um lado, faz-se referência às reivindicações dependentes das reivindicações coordenadas e, por outro lado, ao seguinte esclarecimento de um exemplo de realização preferido da invenção com o auxílio do desenho. Em ligação com o esclarecimento do exemplo de realização preferido da invenção com o auxílio do desenho, são esclarecidos também configurações preferidas em geral e desenvolvimentos do ensinamento. No desenho são mostrados:

[0042] Figura 1: um diagrama de bloco com um sistema de um motor elétrico e uma instalação deteste, com a qual os dados de parâmetros podem ser transferidos a uma memória de parâmetros,

[0043] Figura 2: um fluxograma para um armazenamento de dados de parâmetro em uma memória de parâmetros e

[0044] Figura 3: um fluxograma de um exemplo de realização de um ventilador de acordo com a invenção.

[0045] A figura 1 mostra um diagrama de blocos com um sistema de um motor elétrico 1 e uma instalação de teste final 2, sendo que na figura 1 estão desenhados os respectivos componentes mais relevantes aqui. O motor elétrico é ligado à instalação de teste final, para realizar uma verificação do motor elétrico entes de sua entrega. Nesse caso, por um lado, sensores do motor elétrico podem ser calibrados e, por outro lado, dados de parâmetros são transmitidos a uma memória de parâmetros.

[0046] O motor elétrico 1 é parte integrante de um ventilador e gera, quando da operação, vibrações, o que está representado através da seta 3, e um número de rotações, o que está representado através da seta 4. As vibrações 3 são medidas através de um sensor de vibrações (interno) 5 do motor elétrico em pelo menos uma direção. O sensor de vibrações 5 é um exemplo de um sensor, como ele pode ser empregado no processo de acordo com a invenção. Os valores medidos determinados através do sensor de vibrações 5 são transmitidos a um processador 6, o qual está formado, por exemplo, através de um microcontrolador. Este processador 6 pode proceder, por exemplo, a uma transformação analógico-digital e/ou controlar a detecção dos valores de medição. Assim o processador 6 pode determinar valores de vibração a partir dos valores medidos. Além disso, o processador 6 está configurado para determinação do número de rotações atual.

[0047] O processador 6 está ligado a uma interface 7 e a uma memória (interna), a qual está configurada como memória não volátil e atua como memória de parâmetros 8. A interface 7 representa uma ligação de comunicação com a instalação de teste 2. Através de uma saída OUT da interface 7 informações podem ser enviadas a uma instalação de teste 2, através de uma entrada IN da interface 7 informações podem ser recebidas pela instalação de teste 2, sendo que o canal de entrada e o canal de saída não precisam estar implementados necessariamente separados um do outro, mas sim podem utilizar também uma linha de comunicação em comum, por exemplo, com o emprego de um barramento.

[0048] A instalação de teste 2 compreende pelo menos um sensor de teste 9, um sensor de número de rotações 10, uma unidade de detecção de dados 11, um processador 12 e uma interface 13. A instalação de teste está configurada, entre outras coisas, para realizar uma calibragem do sensor de vibrações 5 com o emprego do pelo menos um sensor de teste 9. O pelo menos um sensor de teste 9 está configurado para medir as vibrações 3 do motor elétrico 1. Para isso o pelo menos um processador 9 está acoplado a um motor elétrico em técnica de vibrações. O sensor de número de rotações 10 mede o número de rotações 4 atual do motor elétrico 1. Tanto o/os sensor/sensores de teste quanto o sensor de número de rotações 10 transmitem valores de medição medidos à unidade de detecção de dados 11, a qual, por sua vez, pode repassar informações ao processador 12. O processador 12 está ligado a uma unidade de emissão de dados 14, através da qual, por exemplo, pode ocorrer uma indicação de equilíbrio ou resultados de uma verificação final podem ser emitidos. O processador está ligado ainda à interface 13, a qual, como a interface 7, compreende uma entrada IN e uma saída OU. A entrada IN da interface 13 está ligada em comunicação à saída OUT da interface 7, enquanto que a saída Out da interface 13 está ligada à entrada IN da interface 7 em comunicação. Complementarmente a entrada IN da interface 13 está ligada à unidade de detecção de dados 11 e a saída OUT da interface 13 está ligada a um banco de dados 15k, o qual representa um banco de dados de motor para armazenagem de parâmetros operacionais do motor elétrico 1. Ao mesmo tempo, a entrada IN da interface 13 está ligada a um banco de dados PPS 16 (Produkt-Planung und Steuerung), o qual armazena informações sobre a construção e a natureza do motor elétrico 1.

[0049] A figura 2 mostra um fluxograma que, por exemplo, mostra um armazenamento de dados de parâmetros na memória de parâmetros 8. Na etapa 20 são carregados dados característicos de sistema do ventilador ou de seu motor ou de seus componentes a partir do banco de dados PPS 16. Esses dados de parâmetros podem compreender:  centros de gravidade emassas (p.ex., rotor, roda  forças de ataque de mancal  linha característica de número de rotações de impulso axial (provocada através de roda de ventilador)

 atração magnética entre estator e rotor (força radial)  dados característicos dos mancais e seu engraxamento, eventualmente incluindo dado de fabricação dos mancais  desequilíbrio máximo permissível e/ou desequilíbrio residual efetivo de verificação final  particularidades do apoio, por exemplo, anel Nilo, etc., que têm influência sobre a estimativa da durabilidade  dados geométricos do motor elétrico ou do ventilador  posições de montagem permissível ou padrão ou  pares ou linhas características de valores referentes a valores de vibração de número de rotações máximo permissível.

[0050] Esses dados de parâmetros e outros semelhantes podem provir de diversas fontes do banco de dados PPS 16. Assim é possível que informações individuais provenham dos conjuntos de dados CAD (Computer Aided Design). Outras informações podem surgir das medições de calibragem e igualmente podem ser carregadas ou colhidas na etapa 20.

[0051] Na etapa 21 os dados de parâmetros que foram carregados ou coletados na etapa 20 são transmitidos à interface 13 para parametragem. Daí eles são transmitidos ao banco de dados 15 e àinterface7 do motor elétrico 1. O banco de dados 15 pode armazenar um “gêmeo digital” do motor elétrico, sendo que os dados de parâmetros podem estar depositados aí como parte integrante do “gêmeo digital”. Na etapa 22 os dados de parâmetros que foram transmitidos à interface 7 são recebidos através do motor elétrico e armazenados na memória de parâmetros 8.

[0052] A figura 3 mostra um fluxograma de um exemplo de realização de um processo de acordo com a invenção, o qual utiliza esses dados de parâmetros. Na etapa 25 é depositada uma tensão de fornecimento de energia ao motor elétrico 1, de modo que o sistema eletrônico de motor é abastecido com energia acelerado intensamente. Na etapa 26 é verificado se o motor elétrico é posto em operação pela primeira vez após a verificação final. Em caso negativo, passa-se à etapa 27, na qual o fluxo processual termina. Em caso positivo, com a etapa 28 começa o processo de avaliação propriamente dito. Aqui é iniciado o fluxo operacional. Na etapa 29 começa um processo de alta aceleração, no qual o número de rotações do motor elétrico é elevado em vários estágios de velocidade de rotação de um número de rotações 0 para um número de rotações nominal.

[0053] Na etapa 30 são coletados valores de medição de sensores do motor elétrico, os quais são medidos nas etapas 31, 32 e 33. Na etapa 31 determina-se, por meio de uma unidade de medição de inclinação, a orientação espacial do motor elétrico ou de seu eixo. Na etapa 32 vibrações do motor elétrico são medidas por meio de um sensor de vibrações, e são determinados valores de vibração. Na etapa 33 é determinado o número de rotações do motor elétrico. Especialmente as etapas 32 e 33 podem ser realizadas para todos os estágios de velocidade de rotação, mesmo que fluxograma – por razões de visibilidade – mostre apenas um ciclo. A medição da posição de montagem – na maioria dos cenários de aplicação – só pode ocorrer uma vez, já que a posição de montagem não deve mudar.

[0054] Na etapa 34 são carregados, a partir da memória de parâmetros, dados de parâmetros correspondentes aos valores de medição detectados. Esses dados de parâmetros, no presente caso, são uma região permissível de uma orientação espacial do motor elétrico, um desequilíbrio máximo permissível do motor elétrico, uma vibração máxima permissível e valores de vibrações provenientes da verificação final do motor elétrico. Isso está simbolizado através do campo 46, o qual representa dados de parâmetros armazenados na memória de parâmetros 8.

[0055] Na etapa 35 a orientação espacial do motor elétrico medida apor meio da unidade de medição de inclinação é comparada com o dado de parâmetro “região permissível da orientação espacial” e, com isso, avalia-se valor de medição da orientação espacial do motor elétrico. Se a orientação espacial medida fica fora da região permissível, emite-se, na etapa 36, um aviso de que a posição de montagem fica fora da região permissível. Depois o processo é interrompido. Se a orientação espacial medida fica dentro da região permissível, passa-se à etapa 37.

[0056] Na etapa 37 pares de valores de um número de rotações e de um valor de vibrações associado são comparados com limites de tolerância, sendo que os limites de tolerância estão definidos através dos dados de parâmetros carregados anteriormente. Se o valor de vibrações fica fora dos limites de tolerância, há uma reação a isso na etapa 38. Nesse caso, por um lado, emite-se um aviso de que o valor de vibrações é maior do que as vibrações máximas permissíveis. Por outro lado, pode ocorrer uma redução de número de vibrações, com a qual devem reduzir-se as vibrações. Se as vibrações se reduzem de modo relevante quando de uma alteração relativamente pequena do número de rotações, então se pode concluir sobre a presença de um ponto de ressonância. Neste caso, em princípio pode-se prosseguir com o processo. Se a redução de número de rotações não apresenta nenhuma redução significativa das vibrações, então o processo pode ser interrompido completamente. Pode ocorrer fato correspondente quando o valor de vibrações fica consideravelmente acima do valor de vibrações máximo permissível.

[0057] Na etapa 39 um valor de vibrações medido atualmente é comparado com os valores de vibração que foram realizados durante a verificação final do motor elétrico. Se os valores de vibrações medidos atualmente ficam bem acima dos valores de vibrações procedentes da verificação final, então muito provavelmente há um dano ou uma montagem defeituosa do motor elétrico. Na avaliação dos valores de vibrações medidos atualmente as vibrações do ambiente de montagem são levadas em consideração. Para isso vibrações são detectadas em um número de rotações do motor elétrico de 0 e subtraídas dos valores de vibrações em um número de rotações diferente de 0. Assim pode-se evitar uma decisão errônea devido a vibrações procedentes do ambiente de montagem. Se os valores de virações da medição de calibragem são superados de maneira relevante, pode-se indicar na etapa 40 que muito provavelmente existe um dano de transporte ou um erro de montagem. Neste caso também, a realização do processo pode ser interrompida, de modo que danos consideráveis no motor elétrico ou no ventilador podem ser impedidos.

[0058] Na etapa 41 está alcançado o número de rotações nominal do motor elétrico e o processo de alta aceleração está concluído. Depois, na etapa 42, são calculadas as forças que atuam sobre o mancal efetivamente. Para isso, a orientação espacial detectada na etapa 31, os valores de vibrações detectados e número de rotações detectado na etapa 33 são processados. Adicionalmente outros parâmetros são carregados a partir da memória de parâmetros, os quais, por exemplo, podem compreender, por exemplo, forças de ataque de mancal, informações geométricas sobreo motor elétrico, informações elétricas sobre a roda impulsora, uma linha característica de número de rotações de impulso axial e informações sobre massas de partes do motor elétrico.

[0059] A partir das forças que atuam efetivamente calculadas assim, na etapa 43 estima-se a durabilidade como valor inicial. Esta última pode estar indicada como durabilidade nominal de mancal L10h. Esta está definida na Norma ISO 281 e indica a durabilidade que é alcançada por 90% dos mancais testados em condições operacionais iguais. Assim a durabilidade nominal L10h significa uma probabilidade de falha de 10 por cento.

[0060] Na etapa 44, o valor inicial da durabilidade de mancal bem como dados que foram obtidos durante o fluxo do processo são armazenados em uma memória interna do sistema eletrônico de motor. Além disso, na etapa 45 é indicado foi tomada a operação nominal. O processo termina então na etapa 27, a qual representa a operação nominal do motor elétrico.

[0061] Adicionalmente, os valores de medição obtidos durante o fluxo do processo e/ou os resultados das avaliações são transmitidos ao banco de dados 15. Assim, por exemplo, o valor inicial da durabilidade nominal L10h e valores de medição para as vibrações do meio de montagem são transmitidos ao banco de da de completam o “gêmeo digital”. Adicional ou alternativamente é possível também que as informações obtidas, por exemplo, em um ambiente de indústria 4.0 são enviadas a uma unidade de monitoramento, sendo que a unidade de monitoramento monitoraria uma operação segura do motor elétrico.

[0062] Em relação a outras configurações vantajosas do processo de acordo com a invenção, para evitar repetições faz-se referência à parte geral da descrição bem como às reivindicações anexas.

[0063] Finalmente, chama-se atenção expressamente para o fato de que o exemplo de realização descrito anteriormente serve apenas para esclarecimento do ensinamento reivindicado, mas este não se limita ao exemplo de realização. Lista de números de referência 1 motor elétrico 2 instalação de teste final 3 virações 4 número de rotações 5 sensor de vibrações

6 processador 7 interface 8 memória de parâmetros 9 sensor de teste 10 sensor de número de rotações 11 unidade de detecção de dados 12 processador 13 interface 14 unidade de saída de dados 15 banco de dados 16 banco de dados PPS

Claims (18)

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para avaliação de um estado de prontidão para operação de um motor elétrico, especialmente de um motor de um ventilador, preferivelmente durante uma primeira entrada em operação, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: iniciar um processo de alta aceleração do motor elétrico, sendo que o número de rotações é alterado em vários estágios de velocidade de rotação durante o processo de alta aceleração, gerar pelo menos um valor de medição através de respectiva medição de uma grandeza física com um sensor do motor elétrico em pelo menos um dos estágios de velocidade de rotação, carregar pelo menos um dado de parâmetro a partir de uma memória de parâmetros do motor elétrico, sendo que o pelo menos um dado de parâmetro corresponde ao pelo menos um valor de medição, e avaliar o pelo menos um valor de medição para pelo menos um dos estágios de velocidade de rotação com o emprego do pelo menos um dado de parâmetro carregado.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de alta aceleração começa em um número de rotações inferior e é elevado até um número de rotações superior em estágios de número de rotações, sendo que o número de rotações inferior preferivelmente corresponde a um número de rotações igual a 0 – parada do motor elétrico – e número de rotações superior preferivelmente é um número de rotações nominal do motor elétrico.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, antes da etapa de geração do pelo menos um valor de medição, é verificado se o número de rotações do motor elétrico atingiu um estágio de número de rotações ajustado.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, na etapa de avaliação do pelo menos um valor de mediação, verifica-se a observância de uma condição marginal, e que, no caso de não observância da condição marginal, emite-se um sinal e/ou o processo é interrompido.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que adicionalmente é estimada uma durabilidade de mancal, sendo que quando da estimativa da durabilidade de mancal, são carregados medidos vários dados de parâmetros e/ou são medidos vários valores de medição.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que os dados de parâmetros compreendem valores de referência e/ou informações de construção sobre o motor elétrico e/ou informações de construção sobre uma carga operada através do motor elétrico e/ou linhas características do motor elétrico e/ou linhas características de componentes e/ou informações sobre o comportamento operacional do motor elétrico.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que as etapas de gerar pelo menos um valor de medição, de carregar pelo menos um dado de parâmetro e de avaliar o pelo menos um valor de medição são realizadas para cada um dos estágios de velocidade de rotação.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, na etapa de geração de pelo menos um valor de medição, é medida pelo menos uma aceleração e/ou uma velocidade de uma vibração do motor elétrico por meio de um sensor de vibrações do motor elétrico e é gerado um valor de vibrações.

9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a geração de um valor de vibrações é realizada em um número de rotações igual a zero – parada do motor elétrico - para detectar vibrações de um meio de montagem do motor elétrico.

10. Processo, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que, na etapa de carregamento de pelo menos um dado de parâmetro, pelo menos uma vibração máxima permissível é carregada e comparada, na etapa de avaliação do valor de medição, com o valor de vibrações gerado.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que, na etapa de carregamento de pelo menos um dado de parâmetro, um valor de vibração gerado durante uma medição de calibragem do motor elétrico para número de rotações atual é carregado e comparado, na etapa de avaliação do valor de medição, com o valor de vibrações gerado.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que um primeiro valor de vibrações é determinado durante uma parada do motor elétrico e um segundo valor de vibrações é determinado em um número de rotações diferente de zero, e que, no caso de desvio do segundo valor menos o primeiro valor de vibrações em uma medida predeterminada do valor de vibrações gerado durante a medição de calibragem do motor elétrico para o número de rotações diferente de zero, decide-se pela presença de um dano.

13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que, na etapa de geração do pelo menos um valor de medição, é medida uma orientação espacial do motor elétrico.

14. Processo, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que, na etapa de carregamento do pelo menos um dado de parâmetro, é carregada pelo menos uma região de uma orientação espacial do motor elétrico e, na etapa de avaliação do valor de medição, é verificado se a orientação espacial está na região permissível.

15. Motor elétrico, caracterizado pelo fato de que preferivelmente está configurado para realização de um processo, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, com uma memória de parâmetros e uma interface para transmissão de dados de parâmetros, sendo que a memória de parâmetros é projetada para armazenar dados de parâmetros transmitidos através da interface durante um processo de parametragem.

16. Motor elétrico, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os dados de parâmetros compreendem um centro de gravidade do motor elétrico ou partes do motor elétrico e/ou uma massa do motor elétrico ou partes do motor elétrico e/ou forças de ataque de mancal e/ou dados característicos do mancal e/ou um desequilíbrio máximo permissível do motor elétrico e/ou dados geométricos do motor elétrico e/ou uma região permissível de orientações espaciais do motor elétrico e/ou um número de rotações máximo permissível do motor elétrico e/ou uma linha característica da atração magnética entre estator e rotor do motor elétrico.

17. Ventilador com um motor elétrico, como definido na reivindicação 15 ou 16, e uma roda impulsora, caracterizado pelo fato de que a roda impulsora está ligada a um rotor do motor elétrico.

18. Ventilador, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que os dados de parâmetros compreendem um desequilíbrio máximo permissível do ventilador e/ou dados geométricos da roda impulsora e/ou informações sobre a configuração da roda impulsora e/ou uma linha característica de número de rotações de impulso axial.