Pourquoi le servomoteur consomme-t-il trop de courant ? 7 causes possibles

Si un servomoteur consomme trop de courant, cela indique le plus souvent une augmentation des résistances mécaniques, un problème de frein, un endommagement des bobinages, un affaiblissement du champ magnétique du rotor ou un fonctionnement incorrect du système de mesure. Cependant, la cause ne se situe pas toujours à l’intérieur du moteur. Une consommation de courant accrue peut également résulter d’une surcharge de l’axe, de l’usure du réducteur, des guidages ou de la vis à billes.

Le plus important est de comparer le fonctionnement actuel avec le comportement antérieur du même axe dans le même cycle de production. Une augmentation temporaire du courant pendant l’accélération, le freinage ou une variation brusque de charge peut être normale. La situation devient préoccupante lorsque le courant élevé persiste plus longtemps, se répète à chaque cycle ou apparaît sans aucune modification du processus.

• Le courant augmente uniquement à un endroit précis du mouvement ? Suspectez une résistance mécanique locale.
• Le moteur chauffe et fait du bruit ? Les roulements et le frein, entre autres, doivent être contrôlés.
• Des différences apparaissent entre les phases ? Il est nécessaire de contrôler les bobinages et les connexions.
• Après une surchauffe, le moteur nécessite constamment plus de courant ? Il faut vérifier l’état du rotor.
• L’arbre vibre, donne des à-coups ou maintient la position de manière instable ? Le problème peut concerner l’encodeur, le resolver ou la commutation.

Il ne faut pas ignorer ce type de symptôme. Un courant excessif provoque un échauffement supplémentaire des bobinages, et l’augmentation de la température peut accélérer le développement d’autres dommages. En conséquence, un problème initialement limité à un roulement, au frein ou au système de mesure peut entraîner une réparation du servomoteur beaucoup plus coûteuse.

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Pourquoi le servomoteur consomme-t-il trop de courant ? 7 causes les plus fréquentes

1. Le servomoteur fonctionne sous une charge plus élevée qu’auparavant

Dans un servomoteur, la consommation de courant est étroitement liée au couple nécessaire pour effectuer le mouvement. Si la résistance exercée sur l’arbre augmente, le système doit générer un couple supérieur afin de maintenir la vitesse, la position ou le profil de mouvement demandé. Le courant augmente alors également.

Cela ne signifie pas nécessairement que le servomoteur lui-même est endommagé. La source du problème peut être une charge accrue du moteur électrique du côté de la machine : une vis à billes usée, des guidages contaminés, un réducteur endommagé, un désalignement de l’accouplement, une tension incorrecte des éléments d’entraînement ou une surcharge mécanique du processus.

Comment reconnaître un problème de charge mécanique ?

Il est particulièrement utile de savoir à quel moment apparaît l’augmentation de la consommation de courant. Si elle se produit uniquement dans une position déterminée de l’axe, cela peut indiquer une augmentation locale de la résistance. Si le courant diffère selon le sens de déplacement, il faut contrôler les éléments de transmission, le guidage de l’axe et la charge du mécanisme.

L’une des étapes importantes du diagnostic consiste à comparer le fonctionnement du servomoteur connecté à la machine avec son comportement après avoir été désaccouplé de la charge en toute sécurité. Si la consommation de courant diminue nettement après la déconnexion du mécanisme, la source du problème doit être recherchée principalement du côté mécanique.

2. Des roulements usés augmentent la résistance de l’arbre

Les roulements du servomoteur ont une influence directe sur les résistances au mouvement de l’arbre. L’usure des pistes, des éléments roulants ou du lubrifiant entraîne une augmentation des frottements, une détérioration de la régularité de rotation et une charge thermique supplémentaire. Le servomoteur nécessite alors un couple plus élevé pour effectuer le même mouvement.

La détérioration des roulements peut résulter de l’usure naturelle, de contaminations, d’un montage incorrect, d’une surcharge, de logements endommagés ou de l’utilisation d’éléments présentant des caractéristiques inadaptées. Avec le temps, l’augmentation de la consommation de courant s’accompagne souvent de vibrations, de bruit, d’une température élevée et d’une détérioration de la régularité du mouvement.

Quels signes peuvent indiquer des roulements usés ?

• fonctionnement plus bruyant du servomoteur,
• vibrations perceptibles du boîtier,
• rotation irrégulière de l’arbre,
• augmentation de la température après une courte durée de fonctionnement,
• augmentation de la consommation de courant malgré un processus de production inchangé,
• jeu radial ou axial perceptible.

Le remplacement des roulements ne doit pas se limiter au choix d’éléments présentant les mêmes dimensions. Dans les servomoteurs, la classe du roulement, le jeu, la méthode de montage et le réglage des éléments de retour d’information sont notamment importants. Une remise en état incorrecte peut entraîner une nouvelle augmentation des vibrations ainsi que des problèmes de précision de l’axe.

Votre servomoteur consomme de plus en plus de courant, fait du bruit ou chauffe nettement ? Il est conseillé d’effectuer un diagnostic avant que l’augmentation de la température n’endommage les bobinages, l’encodeur ou les aimants du rotor.

3. Le frein du servomoteur ne se libère pas complètement

De nombreux servomoteurs sont équipés d’un frein de maintien dont la fonction est de sécuriser l’axe après la désactivation du couple. Si le frein ne se libère pas complètement pendant le fonctionnement, l’arbre tourne avec une résistance supplémentaire constante. La commande tente de la surmonter en augmentant le couple et, par conséquent, le courant.

La cause peut être l’usure des éléments de friction, l’encrassement du mécanisme, un entrefer incorrect, une bobine de frein endommagée ou une tension de déblocage incorrecte.

Comment vérifier si le problème provient du frein ?

Un symptôme caractéristique est une consommation de courant accrue pratiquement dès le début du mouvement, associée à une augmentation rapide de la température du moteur ou du frein lui-même. Le problème peut également s’aggraver à mesure que l’appareil chauffe.

L’une des premières mesures devrait consister à vérifier la tension de déblocage du frein et à la comparer aux paramètres prévus pour le modèle de servomoteur concerné. Une tension trop faible peut provoquer une ouverture incomplète du frein sans qu’il soit nécessairement totalement défaillant.

4. De l’huile, du liquide de refroidissement ou de l’humidité ont pénétré dans le servomoteur

Un défaut d’étanchéité du servomoteur peut provoquer simultanément des problèmes dans plusieurs de ses sous-ensembles. De l’huile, une émulsion de refroidissement ou de l’humidité peuvent pénétrer dans les roulements, le frein, les bobinages, l’encodeur ou le resolver.

Dans la partie mécanique, les contaminants peuvent augmenter les résistances au mouvement ou détériorer le fonctionnement du frein. Au niveau des bobinages, ils peuvent affecter l’état de l’isolation, tandis que dans le système de retour d’information, ils peuvent entraîner des perturbations du signal de position.

À quels symptômes faut-il être attentif ?

Après une fuite d’huile ou de liquide de refroidissement, il ne faut pas surveiller uniquement la consommation de courant. Il faut également tenir compte d’une détérioration de la résistance d’isolement, de problèmes d’encodeur, d’un positionnement instable, de bruits inhabituels et de traces de contamination autour de l’arbre et des connecteurs.

Dans ce cas, le simple séchage ou nettoyage de la partie extérieure du moteur peut ne pas résoudre le problème. Un diagnostic complet du servomoteur et une évaluation des composants situés à l’intérieur du boîtier peuvent être nécessaires.

5. Des bobinages endommagés provoquent une augmentation et une circulation irrégulière du courant

Un court-circuit entre spires, une détérioration de l’isolation ou une connexion interne endommagée n’entraînent pas toujours l’arrêt immédiat du servomoteur. Le moteur peut continuer à effectuer des mouvements, mais fonctionner à une température plus élevée et avec une consommation de courant accrue.

Selon le type de dommage, des différences entre les phases, une diminution du couple disponible, des problèmes sous forte charge ou un fonctionnement instable lors de variations dynamiques de vitesse peuvent également apparaître.

Le problème a tendance à s’aggraver. Une partie localement surchauffée du bobinage perd plus rapidement ses propriétés isolantes, de sorte que les cycles de fonctionnement suivants peuvent étendre la zone endommagée.

Comment diagnostique-t-on les bobinages d’un servomoteur ?

La base consiste à comparer les paramètres des différentes phases, à contrôler l’état de l’isolation et à évaluer la symétrie des bobinages. Dans le cadre d’un diagnostic professionnel, on utilise également des méthodes permettant de détecter les défauts entre spires qui ne peuvent pas toujours être identifiés avec certitude à l’aide d’une simple mesure de résistance.

Si des différences nettes apparaissent entre les phases, si le moteur chauffe fortement ou si son couple diminue, la poursuite du fonctionnement peut augmenter considérablement l’étendue de la réparation.

6. La démagnétisation du rotor augmente le courant nécessaire

La démagnétisation du rotor est l’une des principales causes électriques d’une situation dans laquelle un servomoteur mécaniquement en bon état commence à consommer davantage de courant. Dans les servomoteurs à aimants permanents, le couple est produit grâce à l’interaction entre le champ magnétique du rotor et le champ généré par les bobinages.

Si le flux magnétique du rotor diminue, un courant plus élevé est nécessaire pour obtenir le même couple.

Baisse temporaire du magnétisme et démagnétisation permanente

À température élevée, les propriétés magnétiques du rotor peuvent temporairement se détériorer puis revenir vers leurs valeurs précédentes après refroidissement. Un problème beaucoup plus grave est la démagnétisation permanente liée à une forte surcharge de courant, au dépassement de la température admissible du rotor ou à un endommagement thermique antérieur.

Dans ce cas, même après refroidissement, le moteur a besoin de davantage de courant pour effectuer la même tâche. Cela entraîne une charge supplémentaire des bobinages, un nouvel échauffement et peut accélérer l’évolution du dommage.

L’état des aimants peut être évalué notamment par des mesures de paramètres électriques et par la comparaison de la tension générée par le moteur dans des conditions de rotation contrôlées avec des valeurs de référence. Ces tests doivent être effectués par un service disposant de l’équipement approprié.

7. Un encodeur ou un resolver endommagé perturbe la commutation

L’encodeur ou le resolver transmet au système de commande des informations sur la position du rotor. Si le signal est instable, déformé ou incorrectement référencé par rapport à la position du rotor, une mauvaise commutation du servomoteur peut se produire.

Les symptômes typiques sont les vibrations de l’arbre, les à-coups, les oscillations du courant, le maintien instable de la position ainsi qu’un échauffement accru. Le problème est souvent particulièrement visible lors d’un fonctionnement à faible vitesse, à l’arrêt avec un couple actif ou après l’échauffement du moteur.

Pourquoi un offset incorrect de l’encodeur augmente-t-il le courant ?

Si la position de l’encodeur ou du resolver par rapport au rotor est réglée de manière incorrecte, le variateur peut générer le courant au mauvais angle électrique. Une partie de l’énergie consommée n’est alors pas efficacement convertie en couple utile.

Le servomoteur peut continuer à fonctionner, mais il nécessite davantage de courant, chauffe davantage, vibre ou se comporte de manière instable. C’est pourquoi, après une réparation mécanique, un remplacement des roulements ou le démontage de l’encodeur, il est extrêmement important de conserver ou de rétablir correctement son réglage par rapport au rotor.

Comment diagnostiquer une consommation de courant accrue dans un servomoteur et quand le confier au service technique ?

Comment identifier la cause à partir du comportement de l’axe ?

Symptôme	Zone possible du problème
Le courant augmente uniquement dans une position déterminée de l’axe	Guidages, vis à billes, réducteur ou résistance mécanique locale
Le courant est élevé dès le début du mouvement et le moteur chauffe rapidement	Le frein ne se libère pas complètement ou une résistance mécanique importante est présente
Le courant, le bruit et les vibrations augmentent simultanément	Roulements ou autres éléments mécaniques
Le courant augmente après une fuite de liquide de refroidissement ou d’huile	Contamination des roulements, du frein, des bobinages ou du système de mesure
Le moteur chauffe fortement et les paramètres des phases sont irréguliers	Bobinages ou connexions électriques
Après une surchauffe antérieure, le servomoteur nécessite constamment plus de courant	Démagnétisation du rotor
L’arbre vibre, donne des à-coups, oscille ou maintient la position de manière instable	Encodeur, resolver ou commutation incorrecte

Que faut-il vérifier avant de démonter le servomoteur ?

Avant de décider d’une réparation, il est utile de recueillir des informations permettant de distinguer un problème du moteur lui-même d’un problème de la machine. Il faut d’abord vérifier si la charge de l’axe a changé et à quel moment du cycle l’augmentation du courant apparaît.

• Comparez le courant actuel avec le fonctionnement antérieur du même axe dans un cycle identique.
• Vérifiez si l’augmentation se produit pendant l’accélération, à vitesse constante, à l’arrêt ou uniquement dans une position déterminée.
• Comparez le comportement de l’axe lors des déplacements dans les deux sens.
• Contrôlez le mécanisme afin de détecter d’éventuels grippages ainsi que des dommages au niveau du réducteur, des guidages et de l’accouplement.
• Vérifiez que le frein se libère correctement.
• Vérifiez que le moteur ne fonctionne pas à une température élevée et qu’aucune fuite ne s’est produite dans son environnement.
• Enregistrez les alarmes ainsi que les valeurs de courant affichées dans le contrôleur ou le servovariateur.

Tous les travaux sur l’installation électrique et les mesures nécessitant l’accès aux circuits d’alimentation doivent être réalisés par des personnes disposant des qualifications appropriées, conformément aux procédures de sécurité en vigueur dans l’établissement.

En quoi consiste un diagnostic professionnel du servomoteur ?

Un diagnostic efficace du servomoteur ne doit pas se limiter à une seule mesure. Une consommation de courant accrue peut résulter de plusieurs défauts simultanés. Il est donc nécessaire d’évaluer la partie mécanique, la partie électrique et le système de mesure.

Selon la conception et les symptômes, le contrôle peut comprendre :

• l’état et les résistances des roulements,
• le jeu et la régularité de rotation de l’arbre,
• le fonctionnement du frein,
• la symétrie des paramètres des bobinages,
• l’état de l’isolation,
• les éventuels défauts entre spires,
• l’état magnétique du rotor,
• le signal de l’encodeur ou du resolver,
• le réglage du système de retour d’information par rapport au rotor,
• les traces d’huile, de liquide de refroidissement et d’humidité à l’intérieur de l’appareil.

Cela permet de déterminer s’il faut remplacer un seul élément, effectuer une remise en état plus complète du servomoteur ou si le problème se situe en dehors du moteur.

Si une panne a arrêté la production, il est utile de transmettre au service technique non seulement le moteur, mais également les informations sur son modèle, les codes d’alarme du variateur, les valeurs du courant consommé et le moment du cycle où le symptôme apparaît. Ces données peuvent considérablement accélérer le diagnostic.

Quand la réparation ou la remise en état d’un servomoteur est-elle pertinente ?

La réparation d’un servomoteur est particulièrement justifiée lorsque l’appareil fait partie d’une machine spécialisée ou ancienne, lorsqu’un nouvel exemplaire présente un délai de livraison important ou lorsque son remplacement nécessiterait des modifications de conception supplémentaires et une remise en service de l’axe.

L’étendue de la réparation dépend de la cause réelle. Il peut être possible de remplacer les roulements, de remettre en état le frein, de réparer le bobinage, d’éliminer les conséquences d’une contamination, de réparer le système de mesure ou de remettre en état les composants du rotor. Il est toutefois essentiel d’identifier au préalable la source de l’augmentation de la consommation de courant.

En cas de dommages importants affectant plusieurs composants essentiels, il est utile de comparer le coût de la remise en état avec la disponibilité d’un appareil de remplacement complet. Dans les installations de production, il faut tenir compte non seulement du prix de l’appareil, mais aussi du délai d’attente, du risque d’arrêt de la machine et de la nécessité de reconfigurer le variateur.

Quand ne faut-il pas retarder l’intervention du service technique ?

Une consommation de courant accrue dans un servomoteur est rarement un symptôme qu’il convient de simplement surveiller pendant une longue période. Une augmentation simultanée de la température, une odeur d’isolation surchauffée, des bruits de roulements, de fortes vibrations, des problèmes de positionnement, des alarmes de surcharge ainsi qu’une baisse nette du couple disponible sont particulièrement préoccupants.

La poursuite du fonctionnement peut transformer un défaut relativement limité en dommage du bobinage, du rotor ou du système de retour d’information. Dans le cas d’un axe critique pour la production, le coût d’un tel scénario comprend non seulement le servomoteur lui-même, mais surtout le temps d’arrêt de la machine.

Votre servomoteur consomme trop de courant, surchauffe, vibre ou perd du couple ? Contactez RGB Elektronika et demandez un diagnostic du servomoteur. Une identification précoce de la cause permet de choisir l’étendue appropriée de la réparation ou de la remise en état et de réduire le risque de dommages supplémentaires. —> Demander une réparation

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