Principais Causas de Falhas em Atuadores Elétricos e Dicas de Prevenção

De máquinas de manufatura e equipamentos agrícolas a carros elétricos e robôs, o atuador elétrico impulsiona o mundo moderno – literal e figurativamente. Esta dependência não é provável de mudar tão cedo. Significa que um entendimento mais profundo do funcionamento dos atuadores elétricos se tornará cada vez mais necessário.

No desenvolvimento deste entendimento mais profundo, aprender sobre os problemas comuns dos atuadores elétricos é crucial. Para aqueles com interesses em empreendimentos industriais, em particular, saber por que um atuador elétrico não está funcionando em condição de pico ajudará a reduzir tempo de inatividade e melhorar a produtividade geral.

Este artigo discutirá os problemas mais comuns que podem afetar o desempenho de um atuador elétrico.

Partes do Atuador Elétrico

Um bom primeiro passo para entender o que está errado com um atuador elétrico com mau funcionamento é aprender sobre suas partes, especialmente aquelas que geralmente exibem problemas.

Existem duas categorias principais para as partes básicas dos atuadores elétricos: o sistema elétrico, que inclui o drive e o motor, e o sistema mecânico, que inclui os acoplamentos e o atuador.

Motor

O motor que impulsiona um atuador elétrico cria o movimento rotativo através da rotação do fuso ou do rotor. O motor, através do eixo de acionamento, é conectado a um fuso helicoidal que subsequentemente rota em uma porca de esferas. A porca de esferas é impulsionada para frente ou para trás conforme o fuso rota. O atuador linear move-se seguindo um pistão oco anexado à porca de esferas.

A potência do motor e o torque que ele gera ditam a força do movimento. Motores mais potentes geralmente têm aplicações diferentes daqueles que criam menos torque.

Drive

O drive elétrico controla o motor. Ele cria variações na velocidade rotacional e torque que, por sua vez, mudam a velocidade e força geradas pelo atuador linear. Estas variações são essenciais para adaptar o atuador a diferentes aplicações.

Um mecanismo de feedback, geralmente na forma de um encoder ou resolver, fornece informação posicional ao drive para manipular o atuador em uma posição comandada. O drive pode então ser programado para mover, parar ou retornar à sua posição de repouso ou home.

Acoplamentos

Acoplamentos são usados para conectar o motor rotativo ao fuso de esferas do atuador elétrico.

São feitos de vários materiais, como alumínio, aço inoxidável e outros metais. Acoplamentos adequados são necessários para operações de precisão. Eles podem afetar a suavidade da aceleração, controle e variação de velocidade, o limite da carga, e isolamento de choque e vibração. Eles também são necessários para sincronizar atuadores melhor.

Atuador

O atuador, frequentemente referido como atuador linear, converte movimento rotativo do motor em movimento linear para diferentes aplicações, dependendo da força, velocidade, capacidade de carga, resistência ao atrito e outros fatores.

Atuadores transmitem a velocidade e torque fornecidos pelo motor a uma variedade de mecanismos de acionamento incluindo sistemas de transmissão de potência por fuso, correia e cremalheira e pinhão. Os componentes base de um atuador linear consistem do corpo do atuador, um método de transmissão de potência (fuso, correia ou cremalheira & pinhão), mancais para suportar o fuso, um sistema de mancais para suportar a carga e um carro ao qual componentes relacionados podem ser montados. Fabricantes são geralmente capazes de variar método de transmissão de potência assim como a estrutura do mancal para fornecer diferentes características de velocidade e capacidade de carga baseadas nos requisitos da aplicação.

Problemas Comuns com Atuadores Elétricos

Problema: Carga em balanço

Causa comum: O atuador é subdimensionado para a carga.

Um atuador subdimensionado provavelmente causa um problema de carga em balanço. Dimensionar atuadores corretamente para a aplicação é um fator crucial frequentemente negligenciado em favor de custo-eficiência. No entanto, um atuador subdimensionado não será capaz de operar. A maioria dos fabricantes de atuadores fornece ao usuário ferramentas de dimensionamento baseadas em software para ajudar a selecionar o atuador adequado para atender aos critérios da aplicação.

Para encontrar o tamanho correto do atuador, ele deve ser capaz de fazer o seguinte:

• Suportar consistentemente as cargas dinâmicas e estáticas sendo aplicadas a ele
• Desenvolver velocidade e torque suficientes ao longo da faixa de movimento para suportar a aplicação
• Atender fatores de serviço e segurança que podem ser estabelecidos pelo fabricante ou pelo usuário final

Problema: Sem movimento da correia

Causa comum: Torque excessivo do motor aplicado arrancou a correia ou a correia está tensionada incorretamente

Se a correia não está se movendo, a causa mais comum é que o motor está produzindo muito torque, que arranca os dentes da correia. Pode ser resolvido confirmando que as especificações de torque do motor não excedem as especificações máximas de entrada de torque do atuador e ajustando conforme necessário.

O problema também pode apontar para a correia não ter o tamanho correto ou tensão adequada. Correias têm classificações de resistência de trabalho e tração que precisam ser consideradas quando empregadas em aplicações industriais. Em atuadores sem haste, má fabricação pode causar falta de movimento da correia.

Problema: Particulados presentes no atuador

Causas comuns: A correia está exposta, ou não há pressão de ar positiva para remover os particulados.

Quando particulados estão entrando no sistema do atuador, a causa mais provável é a correia exposta. Correias expostas atraem particulados do ambiente. Uma vez que estes particulados entram dentro do atuador, as operações podem ser comprometidas.

Outra causa comum é que há pressão de ar positiva insuficiente ou nenhuma no sistema necessária para remover os particulados.

Problema: Motor queimado

Causas comuns: Motor tem ciclo de trabalho impróprio ou tem a voltagem errada. Também pode haver contaminação no sistema.

Queimas podem ser causadas por motores com ciclos de trabalho impróprios, ou a porcentagem que representa quanto tempo o motor pode operar comparado a quanto tempo precisa descansar. O fabricante fornece limitações de ciclo de trabalho. Elas devem ser levadas em consideração ao escolher motores para diferentes aplicações.

A voltagem errada também pode causar queimas de motor. Queimas podem ocorrer quando um motor recebe voltagens maiores que a quantidade recomendada.

Contaminação de particulados pode causar mais resistência e demandar mais torque do motor. Pode finalmente causar queima se suficientes particulados entrarem no sistema.

Problema: Componentes falham

Causas comuns: Idade avançada, dimensionamento incorreto e uso pesado sustentado de componentes

Quando componentes de atuadores elétricos falham, podem haver diferentes causas. A primeira é a idade do componente. Com o tempo, componentes se desgastarão e precisarão de substituição. A segunda causa é uso pesado sustentado. Quando componentes são usados além de suas classificações recomendadas, eles são propensos a falha.

Dimensionamento incorreto também é uma causa comum de falha de componentes. Atuadores operam em medições precisas. Mesmo disparidades mínimas podem eventualmente causar falhas de componentes.

Conclusão

Atuadores elétricos têm muitos usos em diferentes indústrias. É importante estar familiarizado com seus problemas cotidianos para manter o tempo de inatividade no mínimo. Entender as partes básicas e como elas podem falhar é um dos passos mais essenciais na prevenção de problemas. Um atuador elétrico pode encontrar problemas com dimensionamento, desgaste, contaminação, incompatibilidade e mais.

Dito isso, embora seja bom desenvolver um entendimento do atuador elétrico, é melhor deixar o diagnóstico, reparo ou substituição para profissionais como a JHFoster. Temos equipado negócios desde 1938. Somos especialistas em automação industrial e sistemas de ar comprimido.

Para perguntas sobre problemas de atuadores elétricos e outros problemas, entre em contato com nossa equipe.