1. Descrizione dei problemi e dell'ambito di applicazione

Il surriscaldamento degli motori asincroni industriali (classi di efficienza energetica IE2–IE4) è una delle cause più comuni di guasto prematuro degli impianti nelle aziende ucraine. L'aumento della temperatura di esercizio delle bobine al di sopra del valore nominale dimezza la vita della isolazione per ogni 10 K di incremento (regola di Arrhenius). Questo manuale copre motori elettrici trifase a bassa tensione (0,75–315 kW, 380/660 V), utilizzati nei gruppi pompe, ventilatori, compressori e trasportatori nell'industria pesante, nell'ingegneria meccanica e nel settore alimentare.

Classificazione del grado di criticità:

Critico (Classe A): Temperatura del corpo > 85 °C per la classe di isolamento B, > 95 °C per la classe F, o condensa sui sensori PTC/Pt100. Richiede un'immediata interruzione di emergenza per prevenire il corto circuito tra le bobine e la fusione dell'isolamento.
Significativo (Classe B): Sovracorrente di una o più fasi del 10-15%, temperatura delle bobine tra 15-20 °C superiore ai valori indicati in catalogo a carico nominale. Richiede la diagnosi entro 24-48 ore.
Minimo (Classe C): Riscaldamento locale del cuscinetto o lieve inquinamento delle superfici di raffreddamento. Eliminabile durante la manutenzione programmata.

2. Misure preventive e sicurezza

AVVERTENZA! PERICOLI DI SCOCCA DI CORRENTE ELETTRICA E PARTI MOBILI!

Prima di effettuare qualsiasi lavoro diagnostico su impianti in funzione con scatole di protezione aperte, il personale è obbligato a ricevere un briefing e a rispettare le norme di sicurezza in conformità con NПАОП 40.1.1-1.21 e EN 50110 (Sicurezza durante il lavoro con impianti elettrici).

Esegui la procedura Lockout/Tagout (LOTO) sul lato di alimentazione del convertitore di frequenza o dell'attrezzatura di commutazione.

Applicare mezzi di protezione individuale (MPI): guanti dielettrici (classe 0), occhiali di protezione, abbigliamento termoresistente (EN ISO 11612) durante il lavoro su superfici calde (oltre 60 °C).

Ricordate la capacità residua dei condensatori di potenza nei convertitori di frequenza – aspettate almeno 5 minuti dopo la rimozione della tensione prima di aprire la scatola di terminali e verificate l'assenza di tensione con un multimetro.

3. Strumenti diagnostiche necessari

Nome dell'attrezzo	Specificazione / Modello	Intervallo di misurazione	Applicazione
Termovalvola	Fluke Ti480 PRO / Testo 883 (o equivalente)	-20 °C ... +650 °C, risoluzione di 320x240	Rilevamento di punti caldi sul corpo, avvolgimenti e cuscinetti
Strumenti a corrente (True RMS)	Fluke 376 FC / Chauvin Arnoux F407	0 ... 1000 A AC/DC, precisione ±1,5%	Misurazione delle correnti di fase, del disbalance e delle caratteristiche di avviamento
Megohmmetro (Isolatore di prova)	Megger MIT420 / Fluke 1507	Fino a 10 GΩ, tensione di prova 250 V, 500 V, 1000 V	Misurazione della resistenza d'isolamento delle bobine e dell'indice di polarizzazione (PI)
Misuratore multimetro digitale	Fluke 87V Industriale	0 ... 1000 V, 0 ... 50 MOм, 0 ... 10 A	Misura della resistenza delle bobine a corrente continua (ohmmetro)
Anemometro / Misuratore di portata	Testo 410-2	0 ... 20 m/s, -10 ... +50 °C	Controllo dell'efficacia del raffreddamento esterno (flusso d'aria)

4. Checklist iniziale di valutazione dello stato

Parametro per la verifica	Metodo di verifica	Norma / Valore ammesso	Stato fissato (Fatto)
Condizioni dell'ambiente circostante	Misurazione con termometro intorno al motore	T < 40 °C, assenza di disturbi termici da parte dell'attrezzatura adiacente	[ ] Fixare
Pulizia del raffreddamento a superficie ampliata	Controllo visivo delle costole del corpo e del guscio protettivo del ventilatore	Assenza completa di polvere, sporco, grasso e oggetti estranei	[ ] Fixare
Presenza di suoni insoliti / vibrazioni	Controllo acustico, vibrometro manuale	Vibrazione totale su ISO 10816-3 (Classe I/II) < 2,8 mm/s RMS	[ ] Fixare
Parametri della rete di alimentazione	Misurazione della tensione sulla scatola di terminali del motore	Deviazione di tensione non superiore a ±5% del nominale, asimmetria < 1%	[ ] Fixare
Storia degli errori e del carico	Analisi SCADA / registri del convertitore di frequenza	Assenza di frequenti avviamenti (non più di 3-4 al'ora per motori fino a 55 kW)	[ ] Fixare

5. Schema a blocchi sistematico diagnostico

Sintomo: Aumento anomalo della temperatura del corpo del motore elettrico
- Passo 1. Eseguire una termografia e misurare i correnti di carico su tutte e tre le fasi.
  - IF: La temperatura è uniformemente aumentata su tutto il corpo e i correnti superano il valore nominale (I > 1,05 * I_nom)
    - Verificare il carico meccanico e il processo tecnologico (aumentato attrito sull'asse, blocco dei cuscinetti, grasso raffreddato).
      - IF il carico è normale -> Verificare la qualità dell'alimentazione elettrica (asimmetria di tensione, armoniche superiori da inverter).
        
        IF la tensione è bilanciata -> Il problema è nello stato interno delle bobine (corto circuito tra le spire). Verificare la resistenza delle bobine e l'isolamento.
  - IF: Temperatura elevata localmente (nella zona del cuscinetto posteriore, del cuscinetto anteriore o di una determinata sezione della bobina)
    - Controllare i cuscinetti con vibrometro e termografia.
      - IF riscaldamento locale nel cuscinetto -> Quantità insufficiente o degrado del lubrificante, tensione eccessiva della cingia, allineamento errato dell'asse.
      - IF locale riscaldamento nella scatola di terminali -> Debolezza dei collegamenti a contatto, ossidazione delle terminali cavi.
  - IF: La temperatura del corpo è elevata, mentre le correnti sono normali o inferiori al nominale
    - Controllare il sistema di raffreddamento del motore.
      - Filtro d'aria bloccato, lame del ventilatore esterno danneggiate o assenti, superfici di raffreddamento sporche.
        
        IF ventilazione funzionante -> Classe di isolamento non correttamente selezionata per le condizioni attuali (lavoro a quote superiori a 1000 m sul livello del mare senza riduzione della potenza).

6. Matrice delle cause di guasto (Fault-Cause Matrix)

Sintomo	Probabili cause (in ordine di probabilità)	Test diagnostico	Risultato atteso in caso di conferma della causa
Riscaldamento uniforme del motore, correnti superiori al nominale	1. Sovraccarico del meccanismo 2. Riduzione della tensione di alimentazione 3. Avviamenti/riavviamenti frequenti	Misurazione della corrente con gli strumenti a pinza, controllo della pressione/portata nel sistema, verifica della rete	Corrente di fase > 110% di $I_{nom}$, temperatura delle bobine > classe di isolamento
Sovraccalore con asimmetria di corrente per fase (> 2-3%)	1. Deviazione delle tensioni di fase nella rete 2. Rottura o alto valore di resistenza di transizione in una fase 3. Corto circuito tra avvolgimenti nell'avvolgimento del rotore	Misurazione della tensione e dei correnti in tutte le fasi, misurazione della resistenza delle bobine $R_{12}, R_{23}, R_{31}$	La differenza di resistenza delle bobine supera il 2%, l'asimmetria dei correnti è superiore di 3-4 volte rispetto all'asimmetria delle tensioni
Riscaldamento locale nella zona della scatola di terminali	1. Debolezza delle giunzioni filettate 2. Ossidazione o cattivo accoppiamento delle prese di cavo	Controllo termico (delta T > 30 °C rispetto alle prese vicine), ispezione sotto carico	Rilevamento di una zona calda su un contatto specifico, caduta di tensione sul contatto > 50 mV
Riscaldamento locale nella zona delle coperture dei cuscinetti	1. Eccesso di quantità o asciugatura del lubrificante 2. Usura del cuscinetto a rotolamento 3. Sovraccarico della trasmissione a cingia / allineamento errato della giunzione	Misurazione della vibrazione (analisi spettrale), termografia del sistema a cuscinetti	Alta livello di vibrazione alle frequenze di rotazione e alle frequenze del difetto del cuscinetto (BPFI/BPFO)
Sovraccalore in condizioni normali di corrente e carico	1. Contaminazione delle pale di raffreddamento 2. Pale del ventilatore esterno fratturate 3. Efficienza ridotta del flusso d'aria	Controllo visivo, misurazione della velocità del flusso d'aria con un anemometro	Assenza di flusso d'aria diretto lungo il corpo, velocità < 2 m/s

7. Analisi delle cause prime di ogni guasto

7.1. Cortocircuito tra avvolgimenti nell'avvolgimento del rotore

Perché si verifica: Si verifica a causa del danneggiamento dell'isolamento lacquoso dei conduttori a causa di un sovraccarico termico prolungato, carichi vibratori o sovratensioni di commutazione (soprattutto quando si opera con convertitori di frequenza senza filtri sinusoidali, quando il fronte d'impulso $du/dt$ supera i 5 kV/µs).

Come verificare: Misurazione della resistenza delle bobine con un microohmmetro (la differenza tra le fasi deve essere inferiore all'1-2%). Misurazione dell'induttanza delle fasi con il rotore bloccato o mediante tester specializzati per bobine (ad esempio, con il metodo a impulsi). La resistenza dell'isolamento (con un megohmmetro a 1000 V) può rimanere entro i limiti normali fino al momento del guasto sul corpo.

Quale danno causa: Provoca un rilascio locale di calore in eccesso, fusione del rame, transizione in cortocircuito monofase o trifase con bruciatura completa delle bobine del rotore e danni al pacchetto di ferro.

7.2. Asimmetria della tensione di alimentazione

Perché si verifica: Distribuzione non uniforme dei carichi monofase nella rete di distribuzione dell'azienda, malfunzionamento dei trasformatori della stazione di trasformazione o contatto difettoso negli organi di commutazione (interruttori automatici, contattori).

Come verificare: In base alla formula del coefficiente di asimmetria in base alla tensione di sequenza inversa (secondo EN 50160). Un leggero squilibrio di tensione all'ingresso (ad esempio, 2-3%) causa un disbalance dei correnti nelle bobine del motore 6-10 volte maggiore (fino al 15-20%), creando un momento frenante di sequenza inversa e perdite aggiuntive nel rotore.

Quale danno causa: Aumento del rilascio termico nel rotore e nel stator, vibrazione a doppia frequenza di rete (100 Hz), invecchiamento prematuro dell'isolamento.

7.3. Degradazione del sistema a cuscinetti

Perché si verifica: Sovraccarico degli intervalli di lubrificazione, utilizzo di grassi non compatibili, infiltrazione di umidità o polvere abrasiva, nonché eccessivo allungamento delle cingie nei sistemi di trasmissione a cingia.

Come verificare: Analisi spettrale della vibrazione (rilevamento di picchi ad alte frequenze nel range da 1 kHz a 10 kHz) e termografia (temperatura del cuscinetto superiore a 75 °C o superiore alla temperatura del rotore).

Quale danno causa: L'aumento delle forze di attrito genera calore che viene trasmesso all'asse e al rotore, blocco del rotore, rottura dei fori di montaggio nei supporti dei cuscinetti.

8. Procedimenti passo passo per la risoluzione dei guasti

Procedura 1: Rimozione delle conseguenze dell'indebolimento dei contatti nella scatola di terminazione

Eseguire il blocco del rifornimento LOTO e verificare l'assenza di tensione sui terminali.
Rimuovere la copertura della scatola di terminali, verificare lo stato delle rondelle di isolamento e delle colonnine di terminazione per la presenza di segni di carbonizzazione.
Dismontare i connettori di cavo a potenza, pulire le superfici di contatto fino al brillio metallico utilizzando una carta vetrata a granulometria fine (granulometria P240) e disinfettare con alcol tecnico.
Eseguire il riallineamento dei connettori cavi utilizzando un pressa idraulica (per sezioni superiori a 10 mm²) in conformità con le richieste DIN 46235.
Tighten the bolted connections using a torque wrench according to the specified tightening torques:
- M4: 1,5 - 2,0 Nm
- M5: 2,5 - 3,0 Nm
- M6: 4,0 - 5,0 Nm
- M8: 10,0 - 12,0 Nm
- M10: 20,0 - 25,0 Nm
Verifica post-intervento: Eseguire il controllo termico dopo 30 minuti di funzionamento del motore a carico nominale. La resistenza di contatto transitorio deve essere inferiore a 50 microohm, e la differenza di temperatura tra le prese di fase non deve superare i 2 °C.

Procedura 2: Ripristino del sistema di raffreddamento del motore elettrico

Disattivare l'alimentazione del motore elettrico (LOTO).
Rimuovere il coperchio di protezione del ventilatore.
Pulire i bordi di raffreddamento del corpo con aria compressa (pressione fino a 6 bar) e mezzi di pulizia industriali (se necessario per rimuovere strati di olio).
Controllare le pale del ventilatore esterno in plastica o in alluminio sulla presenza di crepe, graffi o debolezza dell'incastro sull'asse. In caso di deformazione, sostituire il ventilatore.
Smontare il coperchio di protezione, rispettando lo spazio minimo tra le pale e il coperchio (lo spazio deve essere uniforme lungo il perimetro, minimo 3–5 mm).
Verifica post-intervento: Avviare il motore, misurare la velocità del flusso d'aria con un anemometro lungo le alette del radiatore. La velocità del flusso deve corrispondere ai dati tecnici del produttore (solitamente non inferiore a 8–12 m/s all'uscita del guscio).

9. Misure preventive

Prima causa	Strategia di prevenzione	Metodo di monitoraggio	Intervallo consigliato
Sovraccarichi termici	Controllo della corrente nei regimi statici, impostazione dei relè termici e protezione degli inverter	SCADA / Monitoraggio continuo della corrente e dei sensori di temperatura (Pt100)	Continuamente / su richiesta
Inquinamento del raffreddamento	Pulizia pianificata delle costole e delle aperture di ventilazione	Controllo visivo, audit termico mensile	Mensilmente (o una volta a settimana nei reparti polverosi)
Degradazione dell'isolamento	Controllo della resistenza d'isolamento e dell'indice di polarizzazione (PI)	Misurazione con megohmmetro	Ogni 6 mesi (prima/dopo i picchi stagionali)
Lubrificazione dei nodi a cuscinetto	Rispetto del programma di lubrificazione, controllo della vibrazione	Monitoraggio vibroacustico (analisi spettrale)	Mensilmente per impianti critici

10. Parti di ricambio e componenti

Descrizione dettaglio	Specificazione	Quando sostituire	Categoria UNITEC
Cuscinetti a rotolamento (radiali a sfera)	SKF / FAG serie 62xx, 63xx (C3 gioco)	Dopo 25 000 - 40 000 ore di lavoro o in caso di vibrazioni e rumori	Cuscinetti e elementi di trasmissione
Ventilatori esterni di raffreddamento	Plastici / alluminio per motori asincroni di grandezza 80–355	In caso di danni meccanici alle pale o crepe	Componenti del sistema di raffreddamento
Sensori di temperatura delle bobine	Termoresistenze Pt100 / positores PTC (130°C, 155°C)	In caso di guasto, rottura del circuito o durante la riparazione completa	Sensori e strumenti di controllo e misura
Cuscinetti e terminali	Blocchi di terminali ceramici/plastici, punte rameggiate a basso contenuto di zinco DIN	In seguito a tracce di danni termici o ossidazione	Componenti elettrici

Per la selezione di parti di ricambio, sensori termici, cuscinetti e componenti dei sistemi di raffreddamento per motori elettrici industriali da produttori europei di rilievo, visitate il catalogo elettronico UNITEC-D GmbH: https://www.unitecd.com/e-catalog/.

11. Riferimenti e base normativa

DSTU IEC 60034-1:2016 — Macchine elettriche a corrente alternata. Dati nominali e caratteristiche operative.
EN 60034-8 — Macchine elettriche rotative. Indicazione delle uscite e direzione di rotazione.
ISO 10816-3 — Controllo vibrazionale dei meccanismi mediante misurazione sulle superfici non operative.
EN 50110 — Esecuzione di impianti elettrici.
Regolamenti tecnici dell'UE: Direttiva CE, Direttiva Bassa Tensione 2014/35/UE.