ما هو السحب المغناطيسي؟ القوة المغناطيسية غير المتوازنة في المحركات • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" لآلات الموازنة الديناميكية، الكسارات، المراوح، آلات التغطية، المثاقب في الحصادات، أعمدة الإدارة، أجهزة الطرد المركزي، التوربينات، والعديد من الدوارات الأخرى. ما هو السحب المغناطيسي؟ القوة المغناطيسية غير المتوازنة في المحركات • موازن محمول، محلل اهتزازات "Balanset" لآلات الموازنة الديناميكية، الكسارات، المراوح، آلات التغطية، المثاقب في الحصادات، أعمدة الإدارة، أجهزة الطرد المركزي، التوربينات، والعديد من الدوارات الأخرى.

ما هو السحب المغناطيسي؟ القوة المغناطيسية غير المتوازنة في المحركات

نُشر بواسطة admin على

فهم السحب المغناطيسي في المحركات الكهربائية

التعريف: ما هو السحب المغناطيسي؟

سحب مغناطيسي (وتُسمى أيضًا السحب المغناطيسي غير المتوازن أو UMP) هي قوة كهرومغناطيسية شعاعية صافية تنشأ في المحركات والمولدات الكهربائية عندما تكون الفجوة الهوائية بين الدوار والثابت غير منتظمة. عندما يكون الدوار خارج المركز (لامركزي) في تجويف الجزء الثابت، تصغر الفجوة الهوائية من جانب وتكبر من الجانب الآخر. ولأن القوة المغناطيسية تتناسب عكسيًا مع مربع مسافة الفجوة، فإن الجذب المغناطيسي يكون أقوى بكثير على الجانب ذي الفجوة الأصغر، مما يُنشئ قوة صافية تسحب الدوار نحو ذلك الجانب.

السحب المغناطيسي يخلق اهتزاز عند ضعف تردد الخط الكهربائي (١٢٠ هرتز لمحركات ٦٠ هرتز، ١٠٠ هرتز لمحركات ٥٠ هرتز)، يمكن أن يُسبب انحرافًا كبيرًا للدوار، ويُسرّع تآكل المحمل، وفي الحالات الشديدة، يُؤدي إلى تلامس كارثي بين الدوار والثابت. يُمثل هذا اقترانًا بين الانحراف الميكانيكي والقوى الكهرومغناطيسية، مما قد يُولّد تغذية راجعة إيجابية تؤدي إلى عطل تدريجي.

الآلية الفيزيائية

فجوة هوائية موحدة (حالة طبيعية)

  • الدوار متمركز في تجويف الجزء الثابت
  • فجوة هوائية متساوية حول المحيط بالكامل (عادةً 0.3-1.5 مم)
  • القوى المغناطيسية على جميع الجوانب متوازنة وإلغاء
  • القوة الشعاعية الصافية ≈ صفر
  • اهتزاز كهرومغناطيسي ضئيل

فجوة الهواء اللامركزية (حالة UMP)

عندما يكون الدوار خارج المركز:

  1. عدم تناسق الفجوة: يكون أحد الجانبين به فجوة أصغر (على سبيل المثال، 0.5 مم)، والجانب المقابل أكبر (على سبيل المثال، 1.0 مم)
  2. قانون التربيع العكسي: القوة المغناطيسية ∝ 1/فجوة²، لذا فإن القوة على جانب الفجوة الصغيرة أقوى بكثير
  3. القوة الصافية: لا يتم إلغاء القوى غير المتوازنة، مما يؤدي إلى خلق قوة سحب صافية نحو الجانب ذي الفجوة الصغيرة
  4. ضخامة: يمكن أن يصل وزنها إلى مئات إلى آلاف الجنيهات حتى في المحركات المعتدلة
  5. اتجاه: دائما نحو الجانب الذي به أصغر فجوة

لماذا 2× تردد الخط؟

ينبض السحب المغناطيسي بتردد كهربائي 2 ×:

  • التيار المتردد ثلاثي الطور يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا
  • قوة المجال المغناطيسي تنبض عند تردد خطي 2 × (متأصل في الأنظمة ثلاثية الطور)
  • مع الدوار اللامركزي، يخلق هذا النبض اهتزازًا عند 2×f
  • محرك 60 هرتز → اهتزاز 120 هرتز
  • محرك 50 هرتز → اهتزاز 100 هرتز

أسباب السحب المغناطيسي غير المتوازن

تآكل المحمل

  • السبب الأكثر شيوعًا للإصابة بـ UMP
  • تسمح خلوص المحمل للدوار بالتحرك خارج المركز
  • تسحب الجاذبية الدوار إلى الأسفل، مما يقلل من فجوة الهواء السفلية
  • UMP يسحب الدوار بعيدًا عن المركز
  • ردود فعل إيجابية: UMP يسرع من تآكل المحمل

تفاوتات التصنيع

  • انحراف الدوار: الدوار ليس مستديرًا تمامًا أو غير متمركز على العمود
  • انحراف تجويف الجزء الثابت: تجويف الجزء الثابت غير متحد المركز مع أسطح التثبيت
  • أخطاء التجميع: أجراس النهاية غير محاذية، الدوار مشدود أثناء التجميع
  • تراكم التسامحات: تراكم الأخطاء الصغيرة مما يؤدي إلى خلق انحراف قابل للقياس

الأسباب التشغيلية

  • النمو الحراري: التوسع التفاضلي الذي يؤثر على توحيد فجوة الهواء
  • تشويه الإطار: إطار تشوه إجهاد القدم الناعمة أو التثبيت
  • انحراف العمود: قوى الحمل أو الاقتران التي تسبب انحناء العمود
  • قضايا الأساس: استقرار أو تدهور تغيير موضع المحرك

التأثيرات والعواقب

التأثيرات المباشرة

  • القوة الشعاعية المؤثرة على الدوار: سحب مستمر نحو جانب واحد
  • الحمل الزائد على المحمل: يحمل أحد المحامل حمولة إضافية من السحب المغناطيسي
  • الاهتزاز عند 2×f: مكون الاهتزاز الكهرومغناطيسي مرتفع
  • انحراف العمود: القوة المغناطيسية تنحني العمود، مما يؤدي إلى تفاقم الانحراف

آلية الفشل التدريجي

يمكن لـ UMP إنشاء دورة فشل معززة ذاتيًا:

  1. الانحراف الأولي (من تآكل المحمل أو التصنيع)
  2. يتطور الجذب المغناطيسي نحو الجانب ذي الفجوة الصغيرة
  3. تعمل القوة على انحراف الدوار بشكل أكبر، مما يقلل الفجوة بشكل أكبر
  4. قوة جذب مغناطيسية أقوى من فجوة أصغر
  5. تآكل المحمل المتسارع على الجانب المحمل
  6. زيادة الانحراف والجذب المغناطيسي
  7. الاتصال المحتمل بين الدوار والثابت والفشل الكارثي

الضرر الثانوي

  • فشل المحمل المتسارع بسبب التحميل غير المتماثل
  • من المحتمل أن يؤدي احتكاك الدوار بالجزء الثابت إلى إتلاف كلا المكونين
  • ثني العمود أو القوس الدائم
  • تلف لفائف الجزء الثابت نتيجة ضربات الدوار
  • فقدان الكفاءة بسبب فجوة الهواء غير المثالية

الكشف والتشخيص

توقيع الاهتزاز

  • المؤشر الأساسي: تردد خطي مرتفع 2× (120 هرتز أو 100 هرتز)
  • النمط النموذجي: 2×f سعة > 30-50% من 1× اهتزاز سرعة التشغيل
  • تأكيد: الاهتزاز عند 2×f لا يتناسب مع عدم التوازن الميكانيكي
  • استقلالية التحميل: سعة 2×f ثابتة نسبيًا مع الحمل (على عكس المصادر الميكانيكية)

التمييز عن مصادر 2×f الأخرى

مصدر صفات
عدم المحاذاة 2 × سرعة تشغيل (وليس 2 × تردد الخط)؛ اهتزاز محوري عالي
سحب مغناطيسي 2 × تردد الخط (120/100 هرتز)؛ الأصل الكهرومغناطيسي
أعطال الجزء الثابت 2 × تردد الخط؛ يوجد خلل في التيار
رنين الإطار 2 × تردد الخط؛ اهتزاز الإطار >> اهتزاز المحمل

اختبارات تشخيصية إضافية

قياس فجوة الهواء

  • قياس فجوة الهواء في مواقع متعددة حول المحيط (يتطلب تفكيك المحرك)
  • يشير الانحراف > 10% للفجوة المتوسطة إلى وجود مشكلة
  • توثيق قيم الفجوة الدنيا والقصوى

التحليل الحالي

  • قياس تيارات الطور لتحقيق التوازن
  • قد يصاحب عدم التوازن UMP
  • يُظهر الطيف مكون تردد خطي 2 ×

اختبار عدم التحميل

  • تشغيل المحرك غير المقترن بدون تحميل
  • إذا ظل اهتزاز 2×f مرتفعًا، فهذا يشير إلى مصدر كهرومغناطيسي (UMP أو عطل في الجزء الثابت)
  • إذا انخفض 2×f بشكل كبير، يشير ذلك إلى مصدر عدم المحاذاة الميكانيكية

قياس قوة السحب المغناطيسية

الصيغة التقريبية

يمكن تقدير قوة UMP على النحو التالي:

  • F ∝ (الانحراف / الفجوة) × قوة المحرك
  • تزداد القوة خطيًا مع الانحراف
  • تزداد القوة بشكل كبير مع وجود فجوات أصغر
  • تنتج المحركات الأكبر قوى أكبر نسبيًا

الأحجام النموذجية

  • محرك 10 حصان، 10% الانحراف: ~50-100 رطل قوة
  • محرك 100 حصان، 20% الانحراف: ~500-1000 رطل قوة
  • محرك بقوة 1000 حصان، انحراف 30%: ~5000-10000 رطل قوة
  • تأثير: تؤثر هذه القوى بشكل كبير على المحامل ويمكن أن تنحرف الأعمدة

طرق التصحيح

للانحراف الناتج عن المحمل

  • استبدال المحامل البالية لاستعادة مركز الدوار بشكل صحيح
  • استخدم محامل ذات تحمّلات أكثر إحكامًا في حالة تكرار الانحراف
  • التحقق من اختيار المحمل المناسب لأحمال المحرك بما في ذلك UMP
  • التحقق من ملاءمة المحمل على العمود وفي الأجراس النهائية

لتصنيع الانحراف

  • الحالات البسيطة (< 10%): قبول ومراقبة ما إذا كان الاهتزاز مقبولاً
  • معتدل (10-25%): ضع في اعتبارك إعادة ثقب الجزء الثابت أو تشغيل الدوار
  • شديد (> 25%): مطلوب استبدال المحرك أو إعادة العمل الرئيسية
  • ضمان: قد يكون الانحراف في التصنيع سبباً في المطالبة بالضمان على المحركات الجديدة

لقضايا التجميع/التثبيت

  • التحقق من محاذاة جرس النهاية وعزم الترباس
  • صحيح قدم ناعمة شروط
  • تأكد من عدم تشويه الإطار بسبب ضغوط التثبيت
  • التحقق من وجود إجهاد في الأنابيب أو قوى الاقتران التي تسحب المحرك من مكانه

استراتيجيات الوقاية

التصميم والاختيار

  • تحديد المحركات ذات التفاوتات الضيقة في فجوة الهواء للتطبيقات الحرجة
  • اختر محركات عالية الجودة من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة
  • تؤدي فجوات الهواء الأكبر إلى تقليل حجم UMP (ولكنها تقلل من الكفاءة)
  • ضع في اعتبارك تصميمات المحامل المغناطيسية للتطبيقات المتطرفة

تثبيت

  • محاذاة دقيقة أثناء التثبيت
  • تأكد من إزالة القدم الناعمة قبل التثبيت النهائي
  • التحقق من موضع محور الدوار والطفو
  • تأكد من محاذاة أجراس النهاية وإحكامها بشكل صحيح

صيانة

  • استبدال المحامل قبل حدوث تآكل مفرط
  • مراقبة اتجاهات اهتزاز تردد الخط 2×
  • دورية توازن والتحقق من المحاذاة
  • حافظ على نظافة المحرك لمنع انسداد التبريد مما يؤدي إلى التشوه الحراري

اعتبارات خاصة

المحركات الكبيرة

  • يمكن أن تكون قوات UMP هائلة (أطنان من القوة)
  • يجب أن يأخذ اختيار المحمل في الاعتبار أحمال UMP
  • يجب أن تتضمن حسابات انحراف العمود UMP
  • يمكن دمج مراقبة فجوة الهواء في المحركات الحرجة الكبيرة

المحركات عالية السرعة

  • تتحد القوى الطاردة المركزية مع UMP
  • احتمالية عدم الاستقرار إذا كان UMP كبيرًا جدًا
  • تعتبر تحمّلات فجوة الهواء الضيقة أمرًا بالغ الأهمية

المحركات العمودية

  • لا تعمل الجاذبية على مركز الدوار كما هو الحال في المحركات الأفقية
  • يمكن لـ UMP سحب الدوار إلى أي جانب
  • يجب أن يكون المحمل الدفعي مناسبًا لوزن الدوار بالإضافة إلى أي مكون محوري UMP

العلاقة مع القضايا الحركية الأخرى

UMP وانحراف الدوار

  • الانحراف أسباب UMP
  • يمكن أن يؤدي UMP إلى تفاقم الانحراف (ردود الفعل الإيجابية)
  • كلاهما يُنتج اهتزازًا ولكن بترددات مختلفة (1× مقابل 2×f)

أعطال UMP والجزء الثابت

  • كلاهما ينتج اهتزازًا بتردد خطي 2 ×
  • أعطال الجزء الثابت تظهر أيضًا اختلال التوازن الحالي
  • UMP من الانحراف دون اختلال التوازن الحالي
  • يمكن أن يتعايش: خطأ الجزء الثابت والانحراف

UMP وعمر المحمل

  • يضيف UMP إلى الأحمال الشعاعية المتحملة
  • يقلل من عمر المحمل (العمر ∝ 1/الحمل³)
  • يخلق تآكلًا غير متماثل للمحمل
  • قد يفشل محمل واحد قبل الأوان بينما يتحمل المحمل الآخر بشكل مقبول

يُمثل السحب المغناطيسي اقترانًا مهمًا بين الظواهر الميكانيكية والكهرومغناطيسية في المحركات الكهربائية. إن فهم ظاهرة UMP كمصدر لاهتزاز تردد الخطين (2x)، وعلاقتها بانحراف فجوة الهواء، وإمكانية تسببها في عطل تدريجي نتيجة زيادة حمل المحمل، يُمكّن من التشخيص الدقيق وتصحيح هذه الحالة الخاصة بالمحرك.

← العودة إلى الفهرس الرئيسي

فئات:
واتساب