يسخن المحرك الكهربائي عندما تكون الحرارة التي يولدها أكبر مما يمكنه دفعه إلى الهواء المحيط. في تجربتي في Dongchun Motor، يعود الأمر دائمًا تقريبًا إلى واحد من ستة أشياء: الحمل الميكانيكي الزائد، أو التبريد المحظور، أو مشاكل الجهد الكهربي، أو تآكل المحمل، أو العزل التالف، أو الإجهاد التوافقي من VFD. عادة ما يحذرك المحرك قبل أن يتوقف عن العمل - تيار متصاعد، إطار ساخن، ضوضاء غريبة. اكتشف السبب الصحيح مبكرًا، وقم بإصلاحه قبل أن يحترق الملف.
لماذا يسخن المحرك الكهربائي؟
لقد عملت في مجال صناعة السيارات لأكثر من 10 سنوات في Dongchun Motor (iecmotors.com)، والسخونة الزائدة هي المشكلة التي أراها في أغلب الأحيان. يتصل بي العملاء من البرازيل واليونان وإندونيسيا - بلدان مختلفة، نفس القصة. كان المحرك يعمل بشكل جيد لسنوات، ثم في أحد الأيام تعثر، أو ما هو أسوأ من ذلك، توقف للتو وظهرت رائحته مثل البلاستيك المحترق.
هذا هو الشيء الذي يفتقده معظم الناس. المحرك لا يسخن فجأة. يصل إلى هناك ببطء. كانت العلامات موجودة قبل أسابيع من الفشل الحقيقي - سحب تيار أعلى، وإطار يبدو أكثر سخونة من المعتاد عندما تضع يدك عليه، وربما طنينًا خافتًا لم يكن موجودًا من قبل. وبحلول الوقت الذي تنبعث فيه رائحة العزل، يكون الضرر الحقيقي قد حدث بالفعل.
[فئات درجة حرارة المحرك IEC 60034-1](https://webstore.iec.ch/en/publication/64293)1 - المعيار الدولي للحماية الحرارية للمحرك - يؤكد أن عمر العزل ينخفض إلى النصف تقريبًا لكل ارتفاع بمقدار 8 إلى 10 درجات مئوية فوق درجة الحرارة المقدرة. هذا الرقم مهم أكثر مما يدركه معظم المشترين.
اسمحوا لي أن أطلعكم على الأسباب الستة التي أراها في أغلب الأحيان، وكيفية العثور عليها، وما يجب فعله حيال كل سبب.
فيما يلي نظرة عامة سريعة قبل أن نتعمق:
| سبب | أعراض شائعة | فحص سريع |
|---|---|---|
| الزائد | تيار عالي، مرحل حراري متعثر | قارن مضخمات التشغيل بلوحة FLA |
| تهوية سيئة | إطار ساخن، زعانف مسدودة | فحص غطاء المروحة وزعانف التبريد |
| مشكلة الجهد | تيارات الطور غير المتكافئة، طنين | قياس الجهد في محطات المحرك |
| تحمل الفشل | الاهتزاز والضوضاء والحرارة الموضعية | مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء في العلب الحاملة |
| تدهور العزل | رحلات متقطعة، رائحة حرق | اختبار مقاومة العزل من شركة ميجر |
| توافقيات VFD | ارتفاع درجة الحرارة بسرعة منخفضة، والضوضاء المتعرجة | تحقق من إعدادات محرك الأقراص وطول الكابل |
هناك قاعدة واحدة تستحق التذكر: كل ارتفاع بمقدار 10 درجات مئوية فوق درجة الحرارة المقدرة للمحرك يقلل من عمر العزل إلى النصف تقريبًا. قد يفشل محرك IE3 رباعي الأقطاب الذي تم تصميمه ليدوم 20 عامًا عند درجة الحرارة المقدرة خلال عامين إذا كان يعمل بدرجة حرارة 40 درجة مئوية. وهذا ليس فرقا صغيرا.
كل ارتفاع بمقدار 10 درجات مئوية فوق درجة الحرارة المقدرة يؤدي إلى النصف تقريبًا من عمر عزل المحرك.حقيقي
يعد هذا مبدأ التعتيق الحراري الراسخ في هندسة المحركات، ويتوافق مع معايير IEC 60034-1 والمرجع إليه من قبل الهيئات الصناعية مثل AEMT.
يعد المحرك الذي يتعطل بسبب الحماية الحرارية آمنًا لإعادة التشغيل فورًا بعد إعادة ضبط المرحل.خطأ شنيع
يجب أن تترك المحرك يبرد تمامًا، ثم ابحث عن السبب وأصلحه قبل إعادة التشغيل. تؤدي إعادة التشغيل دون معالجة السبب الجذري إلى تكرار الدورة الحرارية التي تؤدي إلى إتلاف العزل تدريجيًا.
السبب 1: الزائد الميكانيكي
الحمل الزائد هو السبب الوحيد الأكثر شيوعًا الذي أتعامل معه. يحدث ذلك عندما يتطلب الحمل على العمود عزم دوران أكبر مما تم تصميم المحرك من أجله. يستجيب المحرك عن طريق سحب تيار أكبر، والمزيد من التيار يعني المزيد من الحرارة في ملفات الجزء الثابت.
إليك أمر يخطئ الناس في كثير من الأحيان: الحمل الزائد لا يحدث فقط لأن شخصًا ما اختار المحرك الخطأ. يمكن للمحرك أن يعمل بشكل جيد لسنوات ثم يبدأ في التحميل الزائد بسبب تغير الظروف. تتآكل دافعة المضخة وترتفع المقاومة. الحزام الناقل يتراكم المواد. علبة التروس تصبح قاسية.
كان لدي عميل في بولندا العام الماضي - كان يقوم بتشغيل محرك IE3 رباعي الأقطاب بقدرة 15 كيلووات، إطار 160 مترًا، على ناقل لولبي عمل بشكل مثالي لمدة ثلاث سنوات. ثم بدأت المحامل الموجودة في علبة التروس الخاصة به في التآكل وأضافت قوة سحب كافية لدفع المحرك فوق حمله المقدر. لم يكن لديه أي فكرة. كان المحرك مجرد "يتقدم في السن"." في ذهنه. بمجرد أن قمنا بقياس أمبيرات التشغيل مقابل لوحة الاسم FLA، كانت الإجابة واضحة.
كيفية تشخيصه: قم بربط عداد التيار في كل مرحلة وقراءة تيار التشغيل أثناء تشغيل الحمل بالكامل. ثم قارن ذلك برقم Full Load Amps (FLA) الموجود على لوحة الاسم. إذا كنت أعلى من هذا الرقم باستمرار، فهذا يعني أن المحرك محمل فوق طاقته. بهذه البساطة.
رقم إم جي 1 الجزء 312 يحدد عامل الخدمة على أنه المضاعف المطبق على الحمل المقدر - عامل خدمة 1.15 يعني أن المحرك يمكنه التعامل مع 115% من الحمل المقدر بشكل مستمر، ولكن فقط في البيئة المحيطة المقدرة ومع تبريد واضح.
يستطيع المحرك ذو عامل الخدمة 1.15 التعامل مع 115% من الحمل المقدر بشكل مستمر - ولكن فقط إذا كانت درجة الحرارة المحيطة طبيعية والتهوية واضحة. لا تستخدم عامل الخدمة كسبب لتجاهل المشكلة.
ما يجب القيام به:
- قلل الحمل الميكانيكي إذا استطعت.
- إذا زاد الحمل بشكل حقيقي، ضع محركًا أكبر - للحصول على 15 كيلووات يتجاوز الحدود، قم بزيادة ما يصل إلى 18.5 كيلووات إطار 160 لترًا أو 22 كيلووات إطار 180 مترًا.
- أضف بداية ناعمة أو VFD لتقليل تدفق التيار في التطبيقات ذات الدورة العالية.
- اضبط مرحل الحمل الزائد الحراري بشكل صحيح. إن ضبط التتابع على مستوى مرتفع جدًا لا يعد حماية، بل إنه شعور زائف بالأمان.
تعد مقارنة تيار التشغيل بلوحة الاسم FLA هي أسرع طريقة لتشخيص الحمل الزائد للمحرك.حقيقي
إن قراءة جميع التيارات ثلاثية الطور باستخدام مقياس المشبك والمقارنة مع لوحة الاسم Full Load Amps توضح مباشرة ما إذا كان المحرك يعمل بجهد أكبر مما تم تصميمه من أجله.
يسمح عامل خدمة المحرك بتشغيله فوق الحمل المقنن إلى أجل غير مسمى دون أي عواقب.خطأ شنيع
لا ينطبق عامل الخدمة إلا عندما تكون درجة الحرارة المحيطة ضمن المواصفات ويكون التبريد يعمل بكامل طاقته. إن تشغيل حمل أعلى من المعدل حتى ضمن عامل الخدمة في بيئة ساخنة أو سيئة التهوية لا يزال يسبب أضرارًا مفرطة للحرارة والعزل.
السبب 2: عدم كفاية التبريد والتهوية المسدودة
في العام الماضي اتصل بي عميل يوناني. استمر محرك المضخة IP55 ذو 4 أقطاب بقدرة 11 كيلووات، والإطار 160 مترًا، في التعثر بعد حوالي 30 دقيقة من التشغيل. لقد كان على ما يرام لمدة عامين. فسألته ثلاثة أسئلة:
"هل تغير أي شيء في التثبيت؟"
"هل غطاء المروحة سليم؟"
"متى آخر مرة قمت فيها بتنظيف زعانف التبريد؟"
ذهب ونظر. كفن المروحة كان به صدع. كان نصف تدفق هواء التبريد يسير بشكل جانبي بدلاً من الزعانف. بالإضافة إلى البيئة المتربة في مصنعه، تم حظر الزعانف جزئيًا أيضًا. كان المحرك يطبخ نفسه.
أرسلنا له كفناً بديلاً تم حل المشكلة خلال يومين
محركات TEFC - مبردة بمروحة مغلقة تمامًا، وهو النوع الأكثر شيوعًا الذي نصنعه في Dongchun Motor (iecmotores.com) - تبرد نفسها عن طريق تحريك الهواء عبر الزعانف الخارجية باستخدام مروحة على العمود. إذا تم حظر تدفق الهواء أو إعادة توجيهه، فلن يكون هناك مكان تذهب إليه الحرارة.
معيار حماية الضميمة IEC 60529 تصنيف IP3 يحدد أيضًا أن تصنيفات IP لا تنطبق إلا عندما يتم تثبيت المحرك بشكل صحيح مع خلوص كافٍ - محرك IP55 مغلق محشور في خزانة محكمة مع عدم وجود تدفق هواء خارج ظروف الاختبار.
الأسباب الشائعة:
- الغبار أو الشحوم أو المواد المعالجة المعبأة في زعانف التبريد
- غطاء مروحة متصدع أو مفقود يسمح للهواء بالهروب بدلاً من التدفق عبر الزعانف
- تم تركيب المحرك في خزانة مغلقة دون وجود مساحة حوله
- درجة الحرارة المحيطة أعلى من 40 درجة مئوية، وهو التصنيف القياسي لمعظم المحركات
- المحرك المثبت مع نهاية المروحة قريبة جدًا من الحائط
كيفية تشخيصه: ضع يدك على إطار المحرك أثناء تشغيله تحت الحمل. ينبغي أن تشعر بالدفء، وليس من المؤلم لمسه لبضع ثوان. استخدم مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء على سطح الإطار وقارن بين طرف المحرك والطرف غير المحرك ووسط الإطار. ثم انظر بعينيك إلى غطاء المروحة والزعانف.
ما يجب القيام به:
- انفخ زعانف التبريد بالهواء المضغوط. في البيئات المتربة، افعل ذلك كل شهر.
- استبدل غطاء المروحة التالف على الفور. يمكن أن يؤدي فقدان الكفن إلى تقليل التبريد بنسبة 30 إلى 50 بالمائة.
- إذا كانت درجة حرارة الغرفة تتجاوز 40 درجة مئوية بشكل منتظم، فقم بخفض سرعة المحرك أو استخدم واحدًا بفئة عزل أعلى — بناء من الفئة H بدلاً من الفئة F.
- تأكد من وجود مساحة مفتوحة حول المحرك، خاصة عند طرف المروحة.
يمكن لغطاء المروحة المفقود أو المتصدع أن يقلل من كفاءة تبريد المحرك بنسبة 30 إلى 50 بالمائة.حقيقي
يقوم غطاء المروحة بتوجيه تدفق الهواء على طول زعانف التبريد. وبدون ذلك، يضيع الكثير من حركة الهواء. يعمل إطار المحرك بشكل أكثر سخونة في ظل نفس ظروف التحميل.
محركات TEFC محكمة الغلق تمامًا ولا تحتاج إلى أي مساحة تهوية خارجية حولها.خطأ شنيع
يتم تبريد محركات TEFC عن طريق تحريك الهواء عبر الزعانف الخارجية. إنهم بحاجة إلى مساحة خالية حول الهيكل - خاصة عند طرف المروحة - حتى يعمل هذا التبريد. يؤدي تركيبها في حاويات ضيقة دون خلوص إلى ارتفاع درجة الحرارة.
السبب 3: مشاكل إمدادات الجهد
مشاكل الجهد متستر. المحرك يبدو بخير. التيار لا يبدو مجنونا. لكن إحدى المراحل تكون أقل قليلاً من المراحل الأخرى، وعلى مدى أسابيع وأشهر، يعمل أحد الملفات بجهد أكبر مما ينبغي.
هناك قضيتان رئيسيتان هنا.
خلل في الجهد: عندما تكون أطوار التغذية الثلاثة غير متساوية، فإن أحد الملفات يسحب تياراً أكثر من الآخر. يمكن أن يؤدي فرق الجهد الذي يتراوح بين 2 إلى 3 بالمائة فقط بين المراحل إلى إنشاء فرق تيار يتراوح بين 6 إلى 10 أضعاف هذه النسبة. يخلق هذا التيار الإضافي الموضعي نقطة ساخنة في الجزء الثابت. غالبًا ما ترى هذا على أنه أحد الملفات يفشل قبل الملفات الأخرى - وهو ما قد يبدو كفشل عشوائي إذا لم تتحقق من مصدر الإمداد.
الجهد المنخفض: عندما ينخفض جهد الإمداد عن مستوى اللوحة الاسمية، يسحب المحرك تيارًا أكبر للحفاظ على نفس عزم الدوران. المزيد من التيار يعني المزيد من الحرارة.
كان لدي عميل في تشيلي يقوم بتشغيل ثلاثة محركات IE3 رباعية الأقطاب بقدرة 7.5 كيلووات و400 فولت/50 هرتز في نفس المبنى. اثنان كانا بخير. واحد أبقى المحموم. نفس الموديل ونفس الحمولة لقد قمنا أخيرًا بقياس الجهد عند أطراف المحرك - وليس عند اللوحة، وهو فرق مهم - ووجدنا أن الكابل الذي يمتد إلى هذا المحرك به اتصال طرفي فضفاض. كان الجهد الكهربائي في المحرك أقل بنسبة 8 بالمائة منه في اللوحة. كان ذلك كافيا.
NEMA MG 1 توجيهات عدم توازن الجهد4 states that voltage imbalance exceeding 1% can cause current imbalance 6 to 10 times greater — and recommends motors be derated when imbalance consistently exceeds 1%.
How to diagnose it:
- Measure voltage at the motor terminals, not at the distribution panel, and do it under full load.
- Compare all three phase voltages to each other. The imbalance percentage is: maximum deviation from average divided by average, times 100.
- If imbalance exceeds 2 percent, look for the cause.
- Compare measured voltage to nameplate rated voltage. A consistent drop of more than 10 percent is serious.
ما يجب القيام به:
- Inspect and tighten every terminal connection. Loose connections are the most common cause of imbalance.
- Check whether single-phase loads are tapped unevenly from a three-phase panel.
- قم بتركيب مرحل مراقبة الجهد الذي يقوم برحلات المحرك إذا تجاوز الخلل المستوى الآمن.
- إذا كان الجهد منخفضًا باستمرار، فتحقق من إعدادات صنبور المحول أو اتصل بالمرفق الخاص بك.
يمكن أن يؤدي عدم توازن الجهد بنسبة 2 إلى 3 بالمائة بين المراحل إلى خلل في توازن التيار يصل إلى 10 مرات أكبر.حقيقي
وهذا تأثير مضاعف معروف في السلوك الحركي ثلاثي الطور. يؤدي خلل صغير في توازن الجهد إلى خلق خلل كبير في التيار بشكل غير متناسب، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة أحد الملفات بينما تبدو الملفات الأخرى طبيعية.
يعد قياس الجهد في لوحة التوزيع كافيًا للتأكد من أن المحرك يتلقى الجهد الصحيح.خطأ شنيع
يمكن أن ينخفض الجهد بشكل كبير بين أطراف اللوحة والمحرك بسبب طول الكابلات، أو التوصيلات غير الدقيقة، أو الأسلاك ذات الحجم الصغير. قم دائمًا بالقياس عند أطراف المحرك تحت الحمل للحصول على قراءة دقيقة.
السبب 4: تحمل التآكل والاحتكاك الميكانيكي
من المفترض أن تسمح المحامل للعمود بالدوران دون أي احتكاك تقريبًا. عندما تبدأ في الفشل - بسبب التلوث، أو التشحيم الخاطئ، أو سوء المحاذاة، أو التحميل الزائد - فإنها تولد الحرارة مباشرة في مبيت المحمل وتدفع تلك الحرارة إلى إطار المحرك واللفات.
هذا هو ما يجعل هذا الأمر صعبًا: قد لا يظهر المحمل الفاشل على الفور كتيار مرتفع. الحرارة تبني محليا. بحلول الوقت الذي ترتفع فيه درجة حرارة الجزء الثابت بما يكفي لتعطيل المرحل، قد يكون المحمل تالفًا بالفعل أو قد يتأثر الملف القريب منه.
الخطأ الأكثر شيوعًا الذي أراه هو الإفراط في التشحيم. يعتقد الناس أن المزيد من الشحوم أفضل. ليس كذلك. تتدفق الشحوم الزائدة داخل الهيكل، وتولد الاحتكاك، وتولد الحرارة تمامًا مثل المحمل الذي يجف. هناك كمية صحيحة - اتبع مواصفات الشركة المصنعة لحجم إطار المحرك الخاص بك. يحتاج المحرك ذو الإطار 132S ذو 4 أقطاب إلى ما يقرب من 10 جرام من الشحوم في كل فترة. قم بتعبئة 30 جرامًا وقمت بإنشاء مصدر للحرارة.
[الدليل الفني لشركة ABB حول تحليل أعطال المحركات](https://library.e.abb.com/public/8c253c2417ed0238c125788f003cca8e/ABB_Technical_guide_No5_RevC.pdf)5 يوثق كيف تؤدي معالجة التفريغ الكهربائي من تيارات تحمل VFD إلى إتلاف المجاري المائية بطرق تبدو مماثلة للتآكل الميكانيكي - وكيفية معرفة الفرق أثناء الفحص.
How to diagnose it:
- استخدم مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء لمقارنة درجة الحرارة عند المحمل الطرفي للمحرك، والمحمل غير الطرفي للمحرك، والإطار الأوسط. إن غلاف المحمل الأكثر سخونة بشكل ملحوظ من الإطار يخبرك بوجود خطأ ما هناك.
- الاستماع بسرعة منخفضة. يعد الطحن أو الهادر أو الضوضاء غير المنتظمة الصادرة من منطقة المحمل علامة واضحة.
- استخدم مقياس الاهتزاز إذا كان لديك واحدًا. يؤكد الاهتزاز المرتفع عند ترددات التحمل على التآكل.
- تحقق من التشحيم. هل هي قديمة وجافة؟ هل هناك الكثير معبأة؟
ما يجب القيام به:
- استبدل المحامل البالية قبل الاستيلاء عليها. قد يؤدي ترك المحمل السيئ حتى يتم قفله إلى تدمير العمود وحرق الملف في نفس الحدث.
- تحقق من محاذاة العمود بعد أي أعمال صيانة. حتى اختلال المحاذاة البسيط يؤدي إلى حمل المحمل لحمولة غير متساوية وتآكله بشكل أسرع.
- اتبع جدول التشحيم المناسب لحجم إطار المحرك الخاص بك - الفاصل الزمني وكمية الشحوم الصحيحة.
- قم بفحص الأحمال الشعاعية أو المحورية من التطبيق التي تتجاوز السعة المقدرة للمحمل.
يمكن أن يتسبب المحمل الفاشل في ارتفاع درجة الحرارة الموضعية قبل أن يرتفع تيار المحرك الإجمالي بشكل ملحوظ.حقيقي
تحمل الحرارة يبني محليا في السكن. قد تظل درجة حرارة ملف الجزء الثابت مقبولة أثناء حدوث ضرر كبير بالقرب من المحمل. يعد قياس الأشعة تحت الحمراء في مبيت المحمل أكثر موثوقية من الاعتماد على القراءات الحالية وحدها.
إن الإفراط في تشحيم محمل المحرك غير ضار ويوفر ببساطة حماية إضافية.خطأ شنيع
يتم تحريك الشحوم الزائدة داخل مبيت المحمل، مما يؤدي إلى توليد الاحتكاك والحرارة. يمكن أن يتسبب هذا في فشل المحمل تمامًا كما يحدث بسبب نقص التشحيم. يتم تحديد كمية الشحوم الصحيحة في وثائق الشركة المصنعة للمحرك.
السبب 5: تدهور العزل المتعرج
يتم تغليف ملفات المحرك بمادة عازلة تمنع الموصلات الفردية من ملامسة بعضها البعض أو قلب الفولاذ. مع مرور الوقت، ينهار هذا العزل. الحرارة تفعل ذلك. الرطوبة تفعل ذلك. المواد الكيميائية تفعل ذلك. الاهتزاز يفعل ذلك. عادةً ما يعمل الأربعة معًا ببطء على مدار السنوات.
عندما يصبح العزل أضعف، تبدأ تيارات تسرب صغيرة بالتدفق بين الموصلات. وتسمى هذه السراويل القصيرة. أنها تولد حرارة إضافية، مما يؤدي إلى إتلاف العزل بشكل أكبر. إنها دورة تزداد سرعة وأسرع حتى تفشل عملية اللف.
تخبرك فئة العزل بأقصى درجة حرارة يمكن أن تتحملها مادة اللف بشكل مستمر. الفئات الثلاث الأكثر شيوعًا في المحركات الصناعية هي:
| فئة العزل | درجة حرارة اللف القصوى | حد الارتفاع النموذجي (IEC) |
|---|---|---|
| الفئة ب | 130 درجة مئوية | 80 ك |
| الفئة ف | 155 درجة مئوية | 105 ك |
| فئة ح | 180 درجة مئوية | 125 ك |
تصنيف العزل IEC 600856 هو المعيار الذي يحدد فئات درجات الحرارة هذه - ويحدد أيضًا أن نظام العزل الذي يعمل بشكل مستمر عند حد درجة حرارة فئته له عمر تصميمي يبلغ حوالي 20000 ساعة.
في Dongchun Motor (iecmotores.com)، تستخدم محركاتنا القياسية ثلاثية الطور عزل الفئة F ولكن يتم تقييمها وفقًا لحد ارتفاع درجة الحرارة من الفئة B. وهذا يعطي هامش أمان مدمج يبلغ 25 درجة مئوية في ظروف التشغيل الحقيقية. إنها ليست عبارة تسويقية - فهي تعني أنه حتى عندما يكون المحرك ساخنًا بعض الشيء، فإن الملف لديه مساحة رأس إضافية قبل أن يصل إلى الحد الفعلي.
How to diagnose it:
- اختبار الميجر: قم بتوصيل مقياس مقاومة العزل بين كل ملف والأرض. أقل من 1 MΩ هو علامة حمراء. بالنسبة للمحركات التي تزيد سرعتها عن 1 كيلو فولت، تكون العتبة أعلى — تحقق من المواصفة IEC 60034.
- مؤشر الاستقطاب (PI): نسبة قراءة 10 دقائق إلى قراءة دقيقة واحدة. أقل من 2.0 يشير إلى تدهور العزل.
- التصوير الحراري: يمكن أن تظهر النقاط الساخنة المرئية على إطار المحرك مكان حدوث نشاط قصير بين المنعطفات تحت السطح.
ما يجب القيام به:
- اختبار مقاومة العزل مرة واحدة على الأقل في السنة. في البيئات الرطبة أو العدوانية كيميائيًا، قم بإجراء الاختبار بشكل متكرر.
- إذا كان PI يتناقص عامًا بعد عام، فخطط للترجيع أو الاستبدال قبل أن يفشل بشكل غير متوقع.
- تأكد من أن حاوية المحرك تناسب البيئة. يعمل IP55 في معظم المواقف الخارجية والغسيل. قد تحتاج البيئات العدوانية إلى IP65 أو أعلى.
- فشل العزل لا يكاد يكون مفاجئًا. يخبرك الاتجاه السائد في نتائج اختبار الميجر بالمكان الذي يتجه إليه مسبقًا.
تعد مقاومة العزل التي تتجه على مدى عدة سنوات أكثر فائدة من قياس واحد للتنبؤ بفشل اللف.حقيقي
تخبرك قراءة واحدة كبيرة بالحالة الحالية. تكشف مقارنة النتائج سنة بعد سنة ما إذا كان العزل يتدهور ومدى سرعته، مما يتيح لك الوقت لجدولة الصيانة المخطط لها بدلاً من الاستجابة لفشل غير متوقع.
يمكن للمحرك ذو العزل من الفئة F أن يعمل بأمان عند درجة حرارة تصل إلى 155 درجة مئوية دون أي قلق من التدهور.خطأ شنيع
155 درجة مئوية هو الحد الأقصى المطلق. يؤدي التشغيل المستمر بالقرب من هذا الحد إلى تقصير عمر العزل بشكل كبير. يقوم مصنعو المحركات عالية الجودة بتقييم محركات الفئة F مقابل حد ارتفاع الفئة B (130 درجة مئوية) للحفاظ على هامش الأمان الحراري في الظروف الحقيقية.
السبب 6: توافقيات VFD والإجهاد عالي التردد
VFDs - محركات التردد المتغير - موجودة في كل مكان الآن. إنها توفر الطاقة، وتوفر تحكمًا دقيقًا في السرعة، وقد أصبحت قياسية في تطبيقات المضخة والمروحة والناقل. أبيع الكثير من المحركات لتطبيقات VFD، ودائمًا ما أخبر العملاء: المحرك القياسي الموجود في VFD ليس هو نفس المحرك المصمم لاستخدام VFD.
وهنا ما يحدث. ينتج VFD الحديث الذي يستخدم تقنية تحويل IGBT نبضات جهد تتحول بسرعة كبيرة - أحيانًا خلال 50 نانو ثانية. هذه النبضات السريعة تفعل شيئين لمحركك:
أولاً، يقومون بإنشاء تيارات توافقية في ملفات الجزء الثابت. تعمل التيارات التوافقية على زيادة فقد النحاس ورفع درجة حرارة التشغيل حتى عندما يبدو أن المحرك يعمل ضمن نطاق السرعة العادية. يقوم المحرك بعمل إضافي لا يمكنك رؤيته.
ثانيًا، تخلق نبضات الجهد السريع طفرات عند أطراف المحرك يمكن أن تكون أعلى بكثير من الجهد المقنن - خاصة إذا كان الكابل بين المحرك والمحرك طويلًا. تُظهر الأبحاث المنشورة أن مضاعفة تردد الموجة الحاملة يمكن أن يؤدي إلى تقصير عمر عزل المحرك بشكل كبير - أحيانًا بمقدار النصف أو أكثر.
المشكلة الثالثة هي عند السرعات المنخفضة. تتباطأ مروحة التبريد المثبتة على العمود مع المحرك. أقل من 30 هرتز تقريبًا، لا يمكنه تحريك كمية كافية من الهواء لتبريد الإطار بشكل صحيح. تتراكم الحرارة بشكل أسرع مما تغادر.
How to diagnose it:
- هل يحدث ارتفاع درجة الحرارة بشكل رئيسي عند إعدادات السرعة المنخفضة؟ هذا هو أحد أعراض VFD الكلاسيكية.
- قياس طول الكابل بين محرك الأقراص والمحرك. يؤدي الجري لمسافة تزيد عن 50 مترًا إلى زيادة خطر ارتفاع الجهد بشكل كبير. تحقق من مواصفات الشركة المصنعة لمحرك الأقراص الخاص بك لمعرفة الحد الأقصى المحدد لها.
- انظر إلى إعداد تردد الناقل في محرك الأقراص. الترددات الأعلى أكثر هدوءًا ولكنها أصعب على العزل.
- تحقق من تثبيت مفاعل الإخراج أو مرشح dV/dt بين المحرك والمحرك.
ما يجب القيام به:
- تحديد محركات الخدمة العاكسة لتطبيقات VFD. لقد تم تعزيز العزل المصمم لضغط الجهد والتيارات التوافقية التي ينتجها VFD.
- قم بتركيب مفاعلات الإخراج أو المرشحات الجيبية بين المحرك والمحرك، خاصة على الكابلات التي يمتد طولها من 30 إلى 50 مترًا.
- قم بخفض تردد الموجة الحاملة إذا كانت مستويات الضوضاء الصوتية تسمح بذلك.
- بالنسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى التشغيل بسرعة منخفضة لفترات طويلة، استخدم محركًا مزودًا بمروحة تبريد تعمل بشكل منفصل بدلاً من الاعتماد على مروحة العمود.
- تأكد من أن إعدادات النموذج الحراري لمحرك الأقراص تتوافق مع مواصفات المحرك الفعلية.
يمكن أن ترتفع درجة حرارة المحركات التي تعمل بترددات VFD منخفضة حتى عندما يكون الحمل الميكانيكي ضمن السعة المقدرة للمحرك.حقيقي
عند الترددات المنخفضة، تتباطأ مروحة التبريد المثبتة على العمود ولا يمكنها تحريك ما يكفي من الهواء لتبريد إطار المحرك. يولد المحرك الحرارة بشكل طبيعي ولكن لا يمكنه تبديدها بالسرعة الكافية، حتى مع وجود حمل خفيف.
يمكن توصيل محرك قياسي ثلاثي الطور بـ VFD دون أي تعديلات وسيعمل بشكل مماثل للمحرك العاكس.خطأ شنيع
المحركات القياسية ليست مصممة لنبضات الجهد السريع، أو التيارات التوافقية، أو التبريد المنخفض عند السرعات المنخفضة التي تنشأ عن تشغيل VFD. تتميز المحركات العاكسة بالعزل المعزز وهي مصممة للتعامل مع هذه الضغوط.
ما هي ميزات تصميم المحرك التي تقلل من مخاطر ارتفاع درجة الحرارة؟
ليس كل محرك يتعامل مع الحرارة بالتساوي. عندما تقوم باختيار محرك لتطبيق متطلب، فهذه هي الأشياء التي أبحث عنها:
فئة العزل: يتعامل عزل الفئة F أو الفئة H مع درجات الحرارة المرتفعة. تأتي القيمة الحقيقية عندما تقوم الشركة المصنعة بتقييم محرك الفئة F الخاص بها مقابل حد ارتفاع درجة الحرارة من الفئة B - تحصل على هامش أمان قدره 25 درجة مئوية مدمج في كل وحدة.
تصنيف الضميمة: IP55 كمعيار يحافظ على الماء والغبار خارج اللفات. إذا كنت في بيئة خارجية، أو منطقة غسيل، أو في أي مكان به مواد معالجة محمولة بالهواء، فإن تصنيف IP المناسب ليس اختياريًا. بالنسبة للمواقع الرطبة أو الكيميائية، قم بالترقية إلى IP65 أو IP66.
فئة الكفاءة (IE3 أو أعلى): تنتج المحركات ذات الكفاءة الأعلى حرارة أقل لنفس الناتج الميكانيكي. عادةً ما يعمل محرك IE3 ذو 4 أقطاب بقدرة 11 كيلو وات على تبريد بدرجة حرارة تتراوح من 5 إلى 8 درجات مئوية مقارنة بوحدة IE1 المكافئة عند نفس الحمل. هذا الهامش مهم في درجة حرارة محيطة تبلغ 40 درجة مئوية.
اختبار ما قبل الشحن الفردي: يجب اختبار كل محرك بمفرده قبل خروجه من المصنع. يخبرك اختبار الدُفعات أن المتوسط على ما يرام. يخبرك الاختبار الفردي أن محركًا معينًا على ما يرام. في Dongchun Motor (iecmotores.com)، نقوم باختبار كل وحدة - وليس واحدة من كل عشرة - لتيار عدم التحميل، والاهتزاز، ومقاومة العزل، وقوة العزل الكهربائي.
خيارات الحماية الحرارية: توفر الثرمستورات PTC المدمجة مباشرة في الملف الحماية التي لا يمكن أن يطابقها المرحل الحراري الخارجي. إنهم يقيسون درجة حرارة الملف الفعلية، وليس درجة الحرارة المقدرة بناءً على السحب الحالي.
بالنسبة لتطبيقات VFD، يقدم Dongchun Motor (iecmotors.com) أيضًا ملف عزل معزز وخيارات تأريض العمود الممتد. اسأل فريقنا الفني عند تحديد التطبيق.
إذا كنت تحدد محركات لبيئة حارة، أو تعمل بـ VFD، أو بيئة عدوانية، فاطلب من المورد الخاص بك تقرير الاختبار - يجب على كل مصنع مسؤول أن يرسله دون تردد.
إن عزل الفئة F الذي تم تقييمه مقابل حد ارتفاع درجة الحرارة من الفئة B يعطي هامش أمان حراري مدمج يبلغ 25 درجة مئوية في ظل ظروف التشغيل الحقيقية.حقيقي
تتعامل مواد الفئة F مع درجة حرارة ملف تبلغ 155 درجة مئوية، في حين يحد تقييم ارتفاع الفئة B من الارتفاع الفعلي إلى 80 كلفن (درجة حرارة ذروة الملف 130 درجة مئوية). تظل الفجوة البالغة 25 درجة مئوية بمثابة مساحة للرأس عندما يعمل المحرك بشكل أكثر سخونة من المتوقع.
جميع المحركات التي لها نفس تصنيف كفاءة IE تعمل بشكل مماثل تحت الضغط الحراري.خطأ شنيع
يقيس تصنيف IE الكفاءة عند الحمل المقدر فقط. يمكن أن يختلف محركان IE3 بشكل كبير في فئة العزل، وتصنيف IP، وجودة التحمل، واختبار المصنع الفردي - وكل ذلك يؤثر على كيفية تعامل المحرك مع الظروف الحرارية في العالم الحقيقي.
أسئلة مكررة
ما مدى سخونة المحرك الكهربائي؟
تم تصميم المحركات القياسية ثلاثية الطور لأقصى درجة حرارة محيطة تصل إلى 40 درجة مئوية. إن سطح الإطار الذي يزيد باستمرار عن 80 إلى 90 درجة مئوية في ظل الحمل العادي والظروف المحيطة يستدعي التحقيق. لكن درجة حرارة سطح الإطار وحدها ليست نهائية. الفحوصات الصحيحة هي: تشغيل التيار مقابل لوحة الاسم FLA، واختبار مقاومة العزل.
هل يمكنني إعادة تشغيل المحرك الذي تعثر في الحماية الحرارية؟
دعها تبرد تماما أولا. ثم قم بالتحقق من تيار التشغيل والتأكد من سلامة التهوية ومعرفة سبب تعثره قبل إعادته إلى الخدمة مرة أخرى. رحلة حرارية واحدة لا تعني بالضرورة ضررًا دائمًا. الرحلات المتكررة دون إصلاح السبب ستؤدي إلى تدمير العزل.
ما هو الفرق بين مرحل الحمل الزائد الحراري والثرمستور الحركي؟
يقوم مرحل الحمل الزائد الحراري بتقدير درجة حرارة المحرك بناءً على السحب الحالي والوقت. إنه يحمي من الحمل الزائد وفقدان الطور، لكنه لا يستطيع اكتشاف النقاط الساخنة الموضعية بسبب سوء التهوية أو احتكاك التحمل أو الشورتات البينية التي لم ترفع التيار الإجمالي بعد. يقوم الثرمستور PTC المدمج في الملف بقياس درجة حرارة الملف الفعلية مباشرة ويوفر حماية أسرع وأكثر دقة.
لماذا يسخن محركي فقط في الصيف؟
تؤثر درجة الحرارة المحيطة بشكل مباشر على مدى تبديد المحرك للحرارة. قد يتجاوز المحرك الذي يعمل بشكل جيد عند درجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية الحد الحراري عند درجة حرارة محيطة تبلغ 45 درجة مئوية تحت نفس الحمل. إذا حدث هذا بشكل موسمي، فإن الخيارات المتاحة أمامك هي: تقليل الحمل خلال الأشهر الحارة، أو تحسين التهوية في منطقة التثبيت، أو الترقية إلى محرك ذو فئة عزل أعلى.
هل تعمل محركات IE3 أو IE4 بشكل أكثر برودة من IE1 أو IE2؟
بشكل عام، نعم. تنتج المحركات ذات الكفاءة الأعلى حرارة أقل لنفس الناتج الميكانيكي لأنها تحتوي على خسائر أقل - خسائر نحاس أقل من تصميم متعرج أفضل، وفواقد حديد أقل من الفولاذ الأساسي الأفضل. انخفاض الحرارة المهدرة يعني ضغطًا حراريًا أقل على العزل. وهذه فائدة عملية للارتقاء بما يتجاوز توفير الطاقة وحده. ومع ذلك، فإن فئة الكفاءة هي أحد العوامل في اختيار المحرك، وليس العامل الوحيد.
هل يجب علي إعادة لف محرك شديد الحرارة أو استبداله؟
يعتمد ذلك على العمر والحالة والسعر. بالنسبة للمحركات التي تقل طاقتها عن 15 كيلووات، عادة ما يكون الاستبدال أرخص من الترجيع بمجرد مراعاة وقت التوقف عن العمل. بالنسبة للمحركات التي تزيد طاقتها عن 30 كيلووات أو ذات التركيب المخصص، غالبًا ما يكون الترجيع بواسطة متجر معتمد هو القرار الصحيح - ولكن فقط إذا كان القلب غير تالف. اطلب من متجر الترجيع إجراء اختبار أساسي قبل عرض الأسعار.
ملخص: قائمة فحص تشخيص ارتفاع درجة حرارة المحرك
قبل أن تطلب الترجيع أو الاستبدال، راجع هذه القائمة:
- قارن تيار التشغيل على المراحل الثلاث بلوحة FLA
- فحص وتنظيف زعانف التبريد وغطاء المروحة
- قم بقياس جهد الإمداد عند أطراف المحرك - تحقق من المستوى وعدم التوازن بين المراحل
- تحقق من درجة حرارة المحمل عند كلا الطرفين باستخدام مقياس حرارة يعمل بالأشعة تحت الحمراء
- قم بإجراء اختبار مقاومة العزل على كل ملف
- إذا كان يعمل بنظام VFD: تحقق من طول الكابل، وتردد الناقل، ومدة تشغيل المحرك أقل من 30 هرتز
- تأكد من أن درجة الحرارة المحيطة ضمن تصنيف المحرك
- قم بمراجعة سجل الصيانة — آخر عملية تشحيم، وأي تغييرات حديثة في التحميل
ارتفاع درجة حرارة المحرك لا يكون مفاجئًا على الإطلاق. إنه يبني. إن العثور على السبب مبكرًا يكلف أقل بكثير من إعادة لف المحرك أو استبدال المعدات النهائية الفاشلة.
خاتمة
لقد رأيت المئات من حالات ارتفاع درجة الحرارة خلال السنوات التي قضيتها في Dongchun Motor (iecmotors.com). في كل واحدة منها تقريبًا، ظلت المشكلة تتفاقم لأسابيع قبل أن يلاحظها أحد، وفي كل واحدة تقريبًا، كان الإصلاح أقل تكلفة من الفشل التالي. قم بمراجعة الأسباب الستة، وقم بإجراء الفحوصات التشخيصية، وستجد إجابتك بشكل أسرع مما تعتقد.
إذا كنت تبحث عن محركات بديلة أو تحدد بيئة ساخنة أو مدفوعة بـ VFD أو بيئة قاسية كيميائيًا، تواصل معنا من خلال صفحة الاتصال الخاصة بنا مع لوحة المحرك بالإضافة إلى صورة حرارية. سأقتبس محرك IE3 من الفئة F / الفئة B تم تكوينه ليناسب ظروفك الحقيقية، ويتم اختبار كل وحدة على حدة.
مراجع
- IEC — "IEC 60034-1 — الآلات الكهربائية الدوارة: التقييم والأداء" — https://webstore.iec.ch/en/publication/64293
- NEMA — "NEMA MG 1 الجزء 31 - متطلبات محرك الخدمة العاكسة" — https://www.nema.org/docs/default-source/standards-document-library/mg-1-part-31-watermark.pdf
- IEC - "IEC 60529 - درجات الحماية التي توفرها العبوات (رمز IP)" — https://webstore.iec.ch/en/publication/2452
- IEC — "IEC 60085 — التصنيف الحراري للعوازل الكهربائية" — https://webstore.iec.ch/en/publication/666
- ABB - "الدليل الفني رقم 5 - تحمل التيارات في أنظمة محرك التيار المتردد الحديثة (تحليل فشل المحرك)" — https://library.e.abb.com/public/8c253c2417ed0238c125788f003cca8e/ABB_Technical_guide_No5_RevC.pdf
لماذا تهمك هذه الروابط
-
IEC 60034-1 فئات درجة حرارة المحرك — اتبع هذا الرابط لفهم بالضبط ما تعنيه فئة العزل في التشغيل العملي للمحرك، وسبب أهمية الفجوة بين المحركات المصنفة من الفئة F والمحركات المقدرة من الفئة B عند الشراء لبيئة حارة أو متطلبة. يساعدك هذا على طرح السؤال الصحيح عندما يقتبس أحد الموردين سعرًا لمحرك ما: ما هي الفئة التي تم تصنيفه عليها، وما هي الفئة التي يتم تقييمه وفقًا لها؟
استعلام Google المقترح:
IEC 60034-1 Class F insulation motor temperature limit standard -
الدليل الفني لشركة ABB حول تحليل أعطال المحركات — تحقق من هذا الرابط لفهم ما تفعله تيارات المحامل والتيارات التوافقية ونبضات الجهد السريع فعليًا لعزل المحرك والمحامل بمرور الوقت، وكيفية معرفة ما إذا كان التثبيت الحالي الخاص بك معرضًا للخطر. إذا كنت تقوم بتشغيل محركات قياسية على VFDs، فهذا يستحق القراءة قبل الفشل التالي.
استعلام Google المقترح:
ABB motor failure analysis VFD bearing current insulation life
-
IEC 60034-1 هو المعيار الدولي النهائي لفئات درجة حرارة المحرك والحماية الحرارية - وهو يفسر سبب أهمية قاعدة 10 درجات مئوية وما تفعله فئات الحماية الحرارية المختلفة (TPxxx) فعليًا لحماية المحرك الخاص بك. ↩
-
يحدد NEMA MG 1 Part 31 متطلبات محرك الخدمة العاكسة وحدود عامل الخدمة - القراءة الأساسية إذا كنت تقوم بتشغيل المحركات على VFDs أو تطلب من المحرك التعامل مع أكثر من تصنيف لوحة الاسم الخاصة به. ↩
-
تحدد IEC 60529 تصنيفات حاوية IP - معرفة ظروف الاختبار الحقيقية وراء كل رقم IP تساعدك على تحديد المحرك المناسب لبيئة التثبيت الخاصة بك. ↩
-
يغطي NEMA MG 1 أيضًا تأثيرات اختلال توازن الجهد على المحركات - تنطبق الإرشادات المتعلقة بالتأثيرات المضاعفة الحالية الناتجة عن اختلافات الجهد الصغيرة بشكل مباشر على استكشاف أخطاء السخونة الزائدة وإصلاحها في التركيبات ثلاثية الطور. ↩
-
يعد الدليل الفني رقم 5 لشركة ABB هو مرجع الصناعة فيما يتعلق بتحليل فشل المحرك وتحمل الضرر الحالي الناتج عن VFDs - وهو يشرح كيفية تحديد الضرر الذي يتحمل EDM مقابل التآكل الميكانيكي وما هي إجراءات التخفيف التي تنجح. ↩
-
تحدد المواصفة القياسية IEC 60085 فئات العزل وحدود درجة حرارتها - المصدر الذي يجب الاستشهاد به عندما يطالب المورد "بعزل الفئة F"" وتريد أن تعرف ما يعنيه ذلك فعليًا في الممارسة العملية. ↩













