چگونه می توان به سرعت عیب های الکتریکی را در موتورهای روتور سه فاز پیدا کرد؟

برای مهندسان تعمیر و نگهداری و اپراتورهای کارخانه، خرابی غیرمنتظره موتور به معنی توقف تولید، از دست رفتن درآمد و تعمیرات اضطراری پرهزینه است. موتورهای روتور سه فاز چالش‌های تشخیصی منحصربه‌فردی را ارائه می‌کنند زیرا سیستم‌های الکتریکی آن‌ها شامل سیم‌پیچ‌های استاتور و مدار روتور با مقاومت خارجی است. درک چگونگی مکان یابی سیستماتیک ناهنجاری های الکتریکی می تواند زمان عیب یابی را از ساعت ها به دقیقه کاهش دهد. این راهنما یک رویکرد ساختاریافته برای شناسایی عیوب الکتریکی رایج، با استفاده از روش‌های آزمایش عملی و معیارهای تشخیصی واضح ارائه می‌کند.

کلمات کلیدی دم بلند با حجم بالا

پنج کلمه کلیدی دم بلند زیر نشان دهنده آن چیزی است که متخصصان تعمیر و نگهداری هنگام تشخیص این نوع موتورها به دنبال آن هستند:

• عیب یابی حلقه لغزش موتور روتور زخمی
• تست مقاومت عایق موتور روتور سه فاز
• جرقه برس موتور روتور زخمی باعث می شود
• روش تست بدون بار موتور روتور سه فاز
• بررسی تداوم سیم پیچی روتور موتور روتور

آشنایی با معماری برق

چرا موتورهای روتور زخمی به تشخیص تخصصی نیاز دارند؟

موتورهای روتور سه فاز تفاوت اساسی با موتورهای القایی قفس سنجابی دارد. روتور شامل سیم پیچ های واقعی متصل به حلقه های لغزش و مقاومت خارجی است. این طراحی امکان کنترل سرعت متغیر و گشتاور راه اندازی بالا را فراهم می کند، اما نقاط خرابی اضافی را معرفی می کند. سیستم الکتریکی شامل سه مدار مجزا است: سیم پیچ استاتور، سیم پیچ روتور و شبکه مقاومت خارجی. هر مدار نیاز به رویکردهای تست خاصی دارد.

ناهنجاری های الکتریکی معمولاً به عنوان یکی از چهار علامت ظاهر می شوند: جریان بیش از حد، ارتعاش غیر طبیعی، گرم شدن بیش از حد، یا عدم شروع به کار. رویکرد تشخیصی باید مشخص کند که کدام مدار حاوی خطا است. تیم های تعمیر و نگهداری اغلب وقت خود را با درمان موتورهای روتور زخمی مانند موتورهای القایی استاندارد، با نادیده گرفتن ویژگی های منحصر به فرد مدار روتور تلف می کنند.

گردش کار تشخیصی سیستماتیک

مرحله اول: ارزیابی بصری و عملیاتی

قبل از استفاده از ابزار تست، تکنسین ها باید یک بازرسی بصری کامل انجام دهند. این مرحله اغلب مسائل آشکاری را نشان می دهد که ممکن است تست الکتریکی از دست برود. بازرسی باید روی مجموعه حلقه لغزش، چرخ دنده برس و اتصالات خارجی متمرکز شود.

شاخص های بصری کلیدی عبارتند از:

• الگوهای سایش برس و قوام کشش فنری
• وضعیت سطح حلقه لغزش و شواهد قوس
• تجمع گرد و غبار کربن در اطراف نگهدارنده های برس
• اتصالات ترمینال شل در بانک مقاومت خارجی
• تغییر رنگ که نشان دهنده گرمای بیش از حد در انتهای سیم پیچ است

مرحله دوم: ایزولاسیون الکتریکی و تأیید ایمنی

رویه های ایمنی باید قبل از هر آزمایش الکتریکی باشد. موتور نیاز به جداسازی کامل از منبع تغذیه دارد. رویه های لاک اوت و تاگوت اعمال می شود. پس از جداسازی، تکنسین ها باید ولتاژ صفر را با استفاده از یک مولتی متر کالیبره شده در پایانه های موتور بررسی کنند. مدار مقاومت خارجی نیز باید قطع شود تا سیم پیچ روتور از اجزای خارجی جدا شود.

مکان یابی خطای سیم پیچ استاتور

تست مقاومت عایق

زوال عایق سیم پیچ استاتور یکی از رایج ترین حالت های خرابی است موتورهای روتور سه فاز . آزمایش مقاومت عایق با استفاده از مگاهم متر اولین نقطه داده تشخیصی را فراهم می کند. این آزمایش یک ولتاژ DC، معمولاً 500 ولت یا 1000 ولت، بسته به رتبه موتور، بین هر فاز و زمین، و بین فازها اعمال می کند.

مقادیر قابل قبول به ولتاژ و اندازه موتور بستگی دارد، اما یک قانون کلی نیاز به قرائت بالای 5 مگا اهم برای موتورهای زیر 1000 ولت دارد. مقادیر کمتر از 1 مگا اهم نشان دهنده رطوبت یا آلودگی است که نیاز به خشک شدن دارد. قرائت های نزدیک به صفر نشان دهنده خطاهای زمین هستند که نیاز به تعمیر سیم پیچ دارند.

مقایسه مقاومت سیم پیچ

اندازه گیری مقاومت فاز استاتور با استفاده از اهم متر با مقاومت پایین، شورت های چرخشی و مشکلات اتصال را نشان می دهد. سه فاز باید مقادیر مقاومت تقریباً یکسانی را نشان دهند. انحراف بیش از 2 درصد بین فازها نشان دهنده وجود مشکل است. جدول زیر دستورالعمل های تفسیری برای اندازه گیری مقاومت ارائه می دهد.

عیب یابی مدار روتور

بازرسی مونتاژ حلقه لغزش و برس

مدار روتور در موتورهای روتور سه فاز شامل سیم پیچ روتور، حلقه های لغزش، برس ها و مقاومت خارجی است. تماس ضعیف برس تقریباً 40 درصد از خطاهای مدار روتور را تشکیل می دهد. تکنسین ها باید فشار فنر برس را بررسی کنند، معمولاً 1.5 تا 2.5 کیلوگرم در سانتی متر مربع، بسته به درجه برس. ساییدگی نایکنواخت یا بهم زدن نشان دهنده مشکلات مکانیکی در سطح حلقه لغزش است.

بررسی سطح حلقه لغزش نیازمند چرخش آهسته موتور است. حلقه های متحدالمرکز، شیارها یا حفره ها نشان دهنده آسیب قوس الکتریکی است. تغییر رنگ خفیف طبیعی است، اما آبی شدن نشان دهنده دمای بیش از حد ناشی از قوس پایدار است. زبری سطح بیش از 0.8 میکرومتر Ra نیاز به لایه برداری مجدد دارد.

تداوم و مقاومت سیم پیچ روتور

سیم پیچ روتور نیاز به آزمایش تداوم بین هر حلقه لغزش دارد. سه فاز روتور باید مقادیر مقاومت یکسانی را نشان دهند. مدارهای باز نشان دهنده شکستگی میله های روتور یا خرابی اتصال بین حلقه های سیم پیچ و لغزش هستند. اتصال کوتاه بین فازهای روتور نشان دهنده خرابی عایق داخل روتور است.

فورا بررسی تداوم سیم پیچی روتور موتور روتور ، تکنسین ها همچنین باید مقاومت عایق بین سیم پیچ روتور و هسته روتور را آزمایش کنند. مقادیر کمتر از 1 مگا اهم نشان دهنده رطوبت یا آلودگی است. مقادیر نزدیک به صفر نشان دهنده یک خطای زمین است که برای تعمیر نیاز به حذف روتور دارد.

تایید مدار مقاومت خارجی

تست اجزای سیستماتیک

مدار مقاومت خارجی شامل مقاومت ها، کنتاکتورها و کابل های اتصال دهنده است. هر جزء نیاز به آزمایش فردی دارد. مقادیر مقاومت باید با مشخصات سازنده برای هر موقعیت پله مطابقت داشته باشد. کنتاکتورها نیاز به بازرسی برای کنتاکت های سوراخ دار و عملکرد مناسب دارند. کابل ها نباید آسیب عایق و پیوستگی مناسب را نشان دهند.

جدول زیر یافته های طبیعی و غیر طبیعی را در طول آزمایش مدار خارجی مقایسه می کند.

تست بدون بار برای تایید نهایی

رویه های راه اندازی کنترل شده

پس از تکمیل تمام تست های الکتریکی، یک شروع بدون بار کنترل شده تایید نهایی را ارائه می دهد. مدار روتور باید شامل تمام مراحل مقاومت خارجی باشد. تکنسین ها جریان را در هر سه فاز استاتور در طول شتاب کنترل می کنند. جریان متعادل و شتاب صاف نشان دهنده تعمیر موفقیت آمیز است. هرگونه صدای غیرعادی، لرزش یا عدم تعادل جریان مستلزم بازگشت به فرآیند تشخیصی است.

برای موتور روتور سه فاز، بدون روش تست بار ، باید اجازه داد روتور با تمام مقاومت خارجی کوتاه شده به سرعت کامل برسد. خوانش جریان بدون بار معمولاً بین 25 تا 40 درصد جریان بار کامل است. خوانش های بالاتر نشان دهنده مشکلات مدار مغناطیسی یا مشکلات سیم پیچ باقی مانده است.

سوالات متداول

علت جرقه زدن برس در موتورهای روتور زخمی چیست؟

جرقه زدن برس سه فاز e موتورهای روتور زخمی معمولاً ناشی از یکی از سه علت اصلی است. اول، مسائل مکانیکی شامل حلقه های لغزش ناهموار، فشار نادرست برس، یا انتخاب نامناسب درجه برس است. دوم، مسائل الکتریکی شامل مدارهای باز در سیم پیچ روتور یا مدار مقاومت خارجی است که جریان را مجبور به یافتن مسیرهای متناوب می کند. سوم، عوامل محیطی شامل تجمع گرد و غبار کربن است که مسیرهای ردیابی بین فازها را ایجاد می کند. عیب یابی باید با بازرسی سطح حلقه لغزش و تأیید فشار برس قبل از حرکت به سمت آزمایش الکتریکی آغاز شود.

چگونه می توان آزمایش مقاومت عایق را روی موتور روتور زخمی انجام داد؟

تست مقاومت عایق برای موتورهای روتور سه فاز نیاز به آزمایش های جداگانه برای مدارهای استاتور و روتور دارد. برای استاتور، تمام سیم ها را جدا کنید، هر فاز را با هم کوتاه کنید، و بین فازها و زمین را با استفاده از یک مگاهم متر 500 ولت یا 1000 ولت تست کنید. برای روتور، مقاومت خارجی را جدا کنید، سه حلقه لغزش را با هم کوتاه کنید و بین حلقه های کوتاه شده و محور روتور تست کنید. روتور باید در طول آزمایش ثابت باشد. خوانش ها باید با استفاده از جداول سازنده اصلاح شوند. حداقل مقادیر قابل قبول بسته به ولتاژ موتور متفاوت است اما معمولاً برای موتورهای ولتاژ پایین از 5 مگا اهم تجاوز می کند.

تفاوت بین تست موتور قفس سنجاب و روتور زخمی چیست؟

موتورهای قفس سنجابی فقط سیم پیچی استاتور برای آزمایش دارند، در حالی که موتورهای روتور سه فاز نیاز به آزمایش مدارهای استاتور و روتور دارد. آزمایش روتور قفس سنجاب به بازرسی بصری و بررسی شکاف هوا محدود می شود. موتورهای روتور سیم پیچی نیازمند تداوم سیم پیچی روتور، تعادل مقاومتی و تست مقاومت عایق هستند. علاوه بر این، موتورهای روتور زخمی به بازرسی حلقه لغزش و برس، به علاوه تأیید مدار مقاومت خارجی نیاز دارند. این پیچیدگی باعث می‌شود که تشخیص موتور روتور زخمی زمان‌برتر باشد، اما فرصت‌های بیشتری برای مداخلات نگهداری پیشگیرانه قبل از وقوع شکست فاجعه‌بار فراهم می‌کند.

مراجع

• استاندارد IEEE 43-2013. (2013). تمرین توصیه شده IEEE برای تست مقاومت عایق ماشین های الکتریکی. IEEE، نیویورک، نیویورک.
• NEMA MG-1-2021. (2021). موتورها و ژنراتورها انجمن ملی تولیدکنندگان برق، راسلین، ویرجینیا.
• انجمن خدمات دستگاه های برق. (2019). راهنمای فنی EASA. EASA، سنت لوئیس، MO.
• چپمن، اس جی (2020). اصول ماشین آلات الکتریکی آموزش مک‌گراو هیل، نیویورک، نیویورک.
• استاندارد IEEE 112-2019. (2019). روش تست استاندارد IEEE برای موتورها و ژنراتورهای القایی چند فازی. IEEE، نیویورک، NY.