הבנת פגמי סטטור במנועים חשמליים

מאזן נייד ומנתח רעידות Balanset-1A

חלקים

הגדרה: מהם פגמי סטטור?

פגמי סטטור הן תקלות בסלילי המנוע הנייחים ובליבה של מנועים חשמליים, כולל קריסת בידוד, קצרים בין סיבובים, תקלות פאזה לפאזה, תקלות הארקה, זיהום סלילים ונזקי למינציה. תקלות בסלילי הסטטור מהוות 30-40% מכלל תקלות המנוע, מה שהופך אותן לפגם המנוע השני בשכיחותו אחרי כשלים במיסבים. בעיות בסטטור יוצרות חוסר איזון אלקטרומגנטי אופייני שגורם רֶטֶט בתדר קו כפול (120 הרץ עבור מנועים של 60 הרץ, 100 הרץ עבור מנועים של 50 הרץ) וניתן לזהותם באמצעות חוסר איזון זרם, הדמיה תרמית ובדיקת התנגדות בידוד.

הבנת פגמי סטטור היא קריטית משום שהם מתפתחים לעתים קרובות באיטיות במשך חודשים או שנים, מה שמספק הזדמנות לגילוי מוקדם, אך עלולים להתפתח לכשל קטסטרופלי הכרוך בשריפה, נזק נרחב למנוע או סכנות בטיחות אם לא מטופלים.

סוגי פגמי סטטור

1. כשלים בבידוד

מכנסיים קצרים "סיבוב לסיבוב"

תיאור: בידוד בין סיבובים סמוכים באותו סליל נכשל
אֵפֶקְט: סיבובים קצרים נושאים זרם מוגזם ויוצרים חימום מקומי
הִתקַדְמוּת: מתחיל בקטן, כולל בהדרגה יותר סיבובים
זיהוי: חוסר איזון זרם, נקודות חמות בהדמיה תרמית, רעידות מוגברות של 2×f
הנפוץ ביותר: אחראי לרוב כשלי הסטטור

תקלות פאזה-לפאזה

תיאור: כשל בידוד בין פאזות שונות
אֵפֶקְט: עלול לגרום לנסיעה מיידית של המנוע או נזק
חוּמרָה: חמור יותר ממכנסיים קצרים סיבוב-לסיבוב
זיהוי: חוסר איזון זרם גדול, עלול להפעיל את הגנת זרם היתר

תקלות קרקע (פאזה-למסגרת)

תיאור: בידוד הסליל למסגרת המנוע נכשל
בעיית בטיחות: עלול להפעיל את מסגרת המנוע וליצור סכנת התחשמלות
זיהוי: בדיקות הגנה מפני תקלות הארקה, בדיקת התנגדות לבידוד
גורמים: הזדקנות בידוד, זיהום, נזק מכני, לחות

2. נזק פיזי מתפתל

נזק מכני: סלילים שניזוקו במהלך התקנה או תחזוקה
נזק תרמי: התחממות יתר פוגעת בבידוד ובנחושת
נְגִיעוּת: שמן, כימיקלים או אבק מוליך על פיתולים
נזקי לחות: חדירת מים גורמת לעקיבה וקצרים קצרים
נזקי קורונה: מתח גבוה גורם ליינון אוויר ושחיקה של בידוד

3. בעיות למינציה

קצר חשמלי של למינציות ליבה (יעילות מופחתת, חימום)
למינציות פגומות או רופפות
תזוזה או הזזה של הליבה
יוצר הפסדי זרמי מערבולת ונקודות חמות

גורמים לכשלים בסטטור

פירוק תרמי

לְהַעֲמִיס יוֹתֵר מִדַי: פיתולי חימום זרם מוגזמים מעבר לדירוג הבידוד
קירור חסום: אוורור לקוי מאיץ הזדקנות תרמית
טמפרטורת סביבה: טמפרטורות סביבה גבוהות מפחיתות את יעילות הקירור
התחלה תכופה: זרמי כניסה במהלך התחלות יוצרים מאמץ תרמי
אורך חיי בידוד: כל 10 מעלות צלזיוס מעל הטמפרטורה המדורגת מחצית את חיי הבידוד

מתחים חשמליים

עליות מתח: ברקים, מעברי מיתוג, מלחצים על בידוד
חוסר איזון במתח: מתחי פאזה לא שווים הגורמים לזרמים במחזור הדם
מתח יתר: הפעלה מעל מתח מדורג
אפקטים של VFD: dV/dt גבוה מבידוד תוקף מיתוג PWM

זיהום וסביבה

לַחוּת: לחות או חדירת מים מפחיתים את התנגדות הבידוד
אבק מוליך: בידוד מגשר חלקיקי מתכת או אבק פחמן
כימיקלים: אדים קורוזיביים או ממסים התוקפים בידוד
שמן וגריז: מוצרי נפט מפרקים בידוד אורגני

סיבות מכניות

רֶטֶט: בידוד שוחק עקב רעידות מוגזמות
רכיבה תרמית: בידוד, התפשטות/התכווצות, כיפוף וסדיקה
פגיעות רוטור: מגע הרוטור פוגע בסלילי הסטטור
נזק להתקנה: טיפול גס במהלך סלילה או החלפה

חתימת רטט

מחוון ראשי: 2× תדר קו

סימן ההיכר של בעיות סטטור:

תֶדֶר: 120 הרץ (מערכות 60 הרץ) או 100 הרץ (מערכות 50 הרץ)
מַנגָנוֹן: חוסר איזון בכוח אלקטרומגנטי כתוצאה משדה מגנטי אסימטרי
מנועים רגילים: 2×f קיים אך אמפליטודה נמוכה (< 10% מתוך 1×)
פגמי סטטור: אמפליטודה מוגברת של 2×f (> 20-50% של 1× או יותר)
הִתקַדְמוּת: המשרעת עולה ככל שהתקלה מחמירה

רכיבים נוספים

תדר הקו (1×f) עשוי לעלות
הרמוניות גבוהות יותר (4×f, 6×f) יכולות להופיע
רמת הרטט הכוללת עשויה לעלות
רעש אלקטרומגנטי נשמע כזמזום של 120/100 הרץ

שיטות גילוי

ניתוח רטט

ניטור משרעת ומגמת תדר קו 2×
השווה למנועים בסיסיים או דומים
התראה אם 2×f > 30% של רטט במהירות ריצה של ×1
מגמה עולה לאורך זמן מאשרת תקלה מתקדמת

מדידות זרם

איזון זרם פאזה: מדוד זרם בכל פאזה
חוסר איזון > 10%: מצביע על בעיה בפיתול
מד קלאמפ: מדידת שדה פשוטה
מנתח איכות חשמל: ניתוח צורת גל מפורט של הזרם

בדיקת התנגדות לבידוד

מגומטר (מגר): מדידת התנגדות בין סליל לקרקע
קַבָּלָה: בדרך כלל > 1 MΩ לכל kV + 1 MΩ מינימום
פופולרי: ערכים יורדים מצביעים על הידרדרות
מדד הקיטוב: יחס קריאה של 10 דקות / דקה אחת (מעל 2.0 טוב, < 2.0 חשוד)

הדמיה תרמית

מצלמת אינפרא אדום מראה נקודות חמות על מסגרת המנוע
חימום מקומי מצביע על מיקום תקלה בפיתול
חוסר איזון בטמפרטורה בין הפאזות
יכול לזהות תקלות מתפתחות לפני שבדיקות חשמליות מראות בעיות

בדיקת נחשולי מתח

מפעיל דחף מתח, משווה תגובות פאזה
מזהה קצרים בין פניות שלא נראו בבדיקות אחרות
דורש ציוד ייעודי
משמש לעתים קרובות במוסכים לבדיקת איכות

התקדמות והשלכות

שלב מוקדם

ירידה קלה בהתנגדות הבידוד
חוסר איזון זרם קטן (< 5%)
עלייה קלה ברטט של 2×f
ייתכן שניתן יהיה לזהות זאת רק באמצעות בדיקה רגישה

שלב בינוני

נקה את חוסר האיזון הנוכחי (5-15%)
רטט מוגבר של 2×f (20-50% של 1×)
נקודות חמות נראות בהדמיה תרמית
התנגדות הבידוד יורדת

שלב מתקדם

חוסר איזון זרם גדול (> 15%)
רטט גבוה מאוד של 2×f
התחממות יתר ברורה
התנגדות בידוד נמוכה
סיכון לכישלון מיידי

כישלון קטסטרופלי

שחיקה מוחלטת של הסליל
אש או עשן אפשריים
ניתוק הגנה או שבירה של נתיך
נזק נרחב למנוע המצריך סיבוב אחורה או החלפה

פעולות מתקנות

עם גילוי

הגברת תדירות הניטור בהתאם לחומרה
הפחתת עוצמת הפעולה (עומס נמוך יותר, מחזור עבודה נמוך יותר) במידת האפשר.
תכנון החלפת מנוע או הרצה אחורה
בדיקת שורש הבעיה למניעת הישנות

אפשרויות תיקון

מנוע אחורה: החלפת סלילי סטטור (מנועים גדולים, מעל 100 כוחות סוס בדרך כלל חסכוניים)
החלפת מנוע: חסכוני יותר עבור מנועים קטנים (< 50 כוחות סוס בדרך כלל)
החלפת סליל: בחלק מהעיצובים, ניתן להחליף סלילים בנפרד
פעולה זמנית: תקלות בשלב מוקדם עשויות לאפשר המשך פעולה עם ניטור צמוד

מְנִיעָה

לפעול במסגרת המתח, הזרם והטמפרטורה המדורגים
יש לוודא אוורור וקירור נאותים
להגן מפני זיהום (מארזים, איטום)
השתמש בהגנה מפני נחשולי מתח עבור מנועים קריטיים
בדיקות בידוד תקופתיות (שנתיות למנועים קריטיים)
סקרים תרמיים לאיתור נקודות חמות מתפתחות

פגמים בסטטור מייצגים מצב כשל משמעותי במנוע, שלעתים קרובות ניתן לאתר אותו מוקדם באמצעות שימוש משולב בניטור רעידות (תדר קו כפול), ניתוח זרם, הדמיה תרמית ובדיקות חשמליות תקופתיות. הבנת ההתקדמות מהידרדרות קלה של הבידוד ועד כשל קטסטרופלי בסלילים מאפשרת אסטרטגיות תחזוקה חזויות המונעות כשלים במנוע וממטבות החלטות לגבי תיקון לעומת החלפה.

← חזרה לאינדקס הראשי

מהם פגמי סטטור? כשלים בפיתולים במנועים

פורסם על ידי admin ב-אוקטובר 31, 2025 אוקטובר 31, 2025