تشخيص الأعطال الكهربائية في محركات التيار المتردد
1. المقدمة: الأعطال الكهربائية كمصدر للاهتزاز
بينما vibration analysis يرتبط عادة بالأعطال الميكانيكية مثل عدم التوازن and عيوب المحمل، وهو أيضًا أداة فعّالة جدًا لاكتشاف الأعطال في محركات التيار المتردد الحثية. تُولّد الأعطال الكهربائية قوى مغناطيسية نابضة تُسبب اهتزاز الجزء الثابت والدوار للمحرك. تنتقل هذه الاهتزازات عبر هيكل المحرك، ويمكن اكتشافها بواسطة مقياس التسارع.
إن مفتاح تشخيص الأعطال الكهربائية هو البحث عن أنماط محددة في الترددات المرتبطة بتردد الخط الكهربائي (50 أو 60 هرتز) وعدد الأقطاب في المحرك.
2. أعطال الجزء الثابت
قد تؤدي مشاكل الجزء الثابت، مثل ارتخاء الحديد، أو ارتخاء الملف، أو قصر دوائر الصفائح، إلى انحرافه أو تشوهه. وينتج عن ذلك مجال مغناطيسي غير متساوٍ.
- توقيع الاهتزاز: المؤشر الأساسي لعطل الجزء الثابت هو ذروة الاهتزاز عالية السعة عند 2X تردد الخط (2xFL)بالنسبة لمحرك ٦٠ هرتز، يكون التردد ١٢٠ هرتز (٧٢٠٠ دورة في الدقيقة). أما بالنسبة لمحرك ٥٠ هرتز، فيكون ١٠٠ هرتز (٦٠٠٠ دورة في الدقيقة).
- صفات: عادةً ما تكون ذروة 2xFL هذه ثابتة جدًا في السعة، ولا تتأثر بحمل المحرك. غالبًا ما يكون الاهتزاز في أعلى مستوياته باتجاه أقدام تثبيت الجزء الثابت.
3. أعطال الدوار (قضبان الدوار المكسورة)
يُعدّ تشقق أو كسر قضبان الدوار من حالات الأعطال الشائعة في محركات التيار المتردد الحثية. عند كسر قضيب، يُعطّل تدفق التيار في الدوار، مما يُسبب تسخينًا موضعيًا وعزم دوران نابضًا.
- توقيع الاهتزاز: العلامة الكلاسيكية لمشاكل قضيب الدوار هي النطاقات الجانبية لتردد مرور القطب (FP) حول سرعة الجري (1X) الذروة وتوافقياتها.
- تردد مرور القطب (FP): هذا هو معدل انزلاق الدوار عبر المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت. ويُحسب كالتالي: FP = عدد الأقطاب × تردد الانزلاق. تردد الانزلاق هو الفرق بين السرعة المتزامنة للمجال المغناطيسي والسرعة الفعلية لتشغيل الدوار.
- صفات: ابحث عن ذروة 1X مع نطاقين جانبيين واضحين، أحدهما عند (1X + FP) والآخر عند (1X – FP). مع تفاقم تلف الدوار، قد تلاحظ نطاقات جانبية حول التوافقيات 2X و3X أيضًا. على عكس مشاكل الجزء الثابت، فإن هذه الإشارة حساسة للغاية للحمل. تزداد سعة النطاقات الجانبية مع زيادة حمل المحرك، وقد تختفي تمامًا في ظروف عدم وجود حمل.
4. فجوة الهواء اللامركزية
الفجوة الهوائية هي الخلوص الصغير بين الدوار والثابت. إذا لم تكن هذه الفجوة متساوية على كامل محيطها، فإنها تُحدث قوى جذب مغناطيسية غير متوازنة، مما يُجبر الدوار على الاهتزاز.
- الانحراف الثابت: يتمركز الدوار في المحامل، لكن قلب الجزء الثابت غير دائري. تُثبّت أضيق نقطة في فجوة الهواء في الفراغ.
- الانحراف الديناميكي: إن الدوار نفسه خارج الدائرة، وبالتالي فإن أضيق نقطة في فجوة الهواء تدور مع الدوار.
- توقيع الاهتزاز: يُنتج كلا النوعين من الانحراف نطاقات جانبية لتردد مرور القطب (FP) حول ذروة تردد الخط 2X (2xFL). في الحالات الشديدة، قد تلاحظ نمطًا معقدًا من النطاقات الجانبية عند 2xFL ± FP، بالإضافة إلى نطاقات جانبية حول التوافقيات الخاصة بسرعة التشغيل.
5. التأكيد وأفضل الممارسات
- طيف عالي الدقة: يتطلب تشخيص الأعطال الكهربائية دقة عالية FFT spectrum لفصل التوافقيات ذات السرعة التشغيلية بشكل واضح عن التوافقيات ذات التردد الخطي ونطاقاتها الجانبية.
- الحمل أمر بالغ الأهمية: بالنسبة لمشاكل قضيب الدوار، يجب أن يكون المحرك تحت حمل كبير (عادةً >75%) حتى يكون العيب مرئيًا.
- تأكيد باستخدام تقنيات أخرى: يمكن تأكيد الأعطال الكهربائية باستخدام تقنيات أخرى مثل تحليل تيار المحرك (MCA) أو التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، والتي يمكنها اكتشاف التسخين الموضعي الناجم عن قضبان الدوار المكسورة أو الرقائق القصيرة.