אבחון תקלות חשמליות במנועי זרם חילופין באמצעות ניתוח תנודות
תקלות חשמל במנועי אינדוקציה של זרם חילופין, פגמים במעגל המגנטי — הסטטור, הרוטור או מרווח האוויר ביניהם — מתגלים באמצעות רטט. אף על פי ש ניתוח רטט קשור לרוב לבעיות מכניות כגון לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל and פגמי מיסב, זו גם דרך יעילה לאיתור תקלות חשמליות. תקלות חשמליות יוצרות כוחות מגנטיים פועמים הגורמים לסטטור ולרוטור לרטוט; הרטט הזה עובר דרך שלדת המנוע ונקלט בקלות על ידי מד תאוצה. האמנות טמונה בזיהוי דפוסים הקשורים לתדירות האספקה ולמספר הקטבים של המנוע.
1. מבוא: תקלות חשמליות כמקור רעידות
המפתח לאבחון תקלות חשמליות הוא חיפוש אחר שיאים ספציפיים בתדרים הקשורים לתדר הרשת החשמלית — 50 הרץ או 60 הרץ, בהתאם לאזור — ולמספר הקטבים במנוע. מכיוון שכוחות אלה הם מגנטיים ולא מכניים גרידא, שני רמזים מבדילים אותם מתקלות מכניות רגילות: תדרים אלה נעולים לתדר הרשת ולא למהירות הפיר, ורבים מהם משתנים בהתאם לעומס המוטל על המנוע. הבדיקה האבחנתית הקלאסית היא להפחית את העומס תוך התבוננות בספקטרום; שיא שמתמוטט כאשר העומס מוסר הוא כמעט בוודאות בעל מקור חשמלי. הבנה ברורה של תדר חשמלי והמנוע לְהַחלִיק מהווה את הבסיס לכל האבחנות שלהלן.
2. תקלות סטטור
בעיות בסטטור — ברזל רופף, סליל רופף או לוחות מנותקים — עלולות לגרום לסטטור להיות א-סימטרי או מעוות, וליצור שדה מגנטי לא אחיד סביב החור. התוצאה היא כוח מגנטי הפועם בתדר כפול מתדר הרשת.
- מאפייני הרטט: האינדיקטור העיקרי הוא שיא בעל משרעת גבוהה ב- פי 2 מתדר הקו (2×Fל)עבור מנוע 60 הרץ, זהו 120 הרץ (7200 סיבובים לדקה). עבור מנוע 50 הרץ, זהו 100 הרץ (6000 סיבובים לדקה).
- מאפיינים: ה-2×Fל הפסגה היא בדרך כלל בעלת משרעת יציבה מאוד, ואינה מושפעת במידה רבה מהעומס. הרטט הוא לרוב החזק ביותר בכיוון רגלי התמיכה של הסטטור, שם המסגרת היא הקשיחה ביותר כנגד הכוח הפועם. פגמי סטטור קל לטעות בהם ולחשוב שהם מכניים רִפיוֹן במהירות ריצה כפולה, ולכן למבחן העומס ולקריאת התדר המדויקת יש חשיבות.
3. תקלות רוטור (מוטות רוטור שבורים)
מוטות רוטור סדוקים או שבורים הם תקלה נפוצה במנועי אינדוקציה זרם חילופין. כאשר מוט נשבר, הוא משבש את זרימת הזרם בכלוב הרוטור, מה שגורם להתחממות מקומית ולמומנט פועם המשפיע על הרטט במהירות הסיבוב.
- מאפייני הרטט: הסימן הקלאסי של מוטות רוטור שבורים הוא תדירות מעבר הקוטב (FP) פסים צדדיים משני צידי מהירות ריצה (1×) הפסגה וה תוֹרַת הַרמוֹנִיָה.
- תדירות מעבר המוט (FP): המהירות שבה הרוטור מחליק על פני השדה המגנטי המסתובב, המחושבת כ- פP = מספר הקטבים × תדר ההחלקה, כאשר תדירות ההחלקה היא ההפרש בין המהירות הסינכרונית של השדה לבין המהירות בפועל של הפיר.
- מאפיינים: חפשו שיא בגובה 1× המוקף בשני רצועות צד ברורות, האחת בגובה (1× + FP) ואחד ב-(1× − FP). ככל שהנזק מחמיר, מופיעים תדרי לוואי גם סביב ההרמוניות 2× ו-3×. בניגוד לתקלות בסטטור, מאפיין זה רגיש מאוד לעומס — תדרי הלוואי מתגברים ככל שהעומס עולה, ויכולים להיעלם לחלוטין בהיעדר עומס.
4. פער אוויר אקסצנטרי
ה מרווח אוויר הוא המרווח הקטן שבין הרוטור לסטטור. אם הוא אינו אחיד סביב החור, התוצאה היא חוסר איזון משיכה מגנטית שמאלץ את הרוטור לרטוט.
- אקסצנטריות סטטית: הרוטור מסתובב במרכז המסבים שלו, אך ליבת הסטטור אינה עגולה, ולכן הנקודה הצרה ביותר במרווח קבועה במרחב.
- אקסצנטריות דינמית: הרוטור עצמו אינו עגול או אינו מרכזי, ולכן הנקודה הצרה ביותר של המרווח מסתובבת יחד עם הרוטור — מצב הקשור קשר הדוק ל אקסצנטריות הרוטור.
- מאפייני הרטט: שתי הצורות מייצרות פסי תדר של מעבר הקוטב סביב 2×Fל פסגה. במקרים חמורים מתגלה תבנית מורכבת, עם רצועות צדדיות ב-2×Fל ± פרנהייטP כמו גם סביב הרמוניות מהירות הריצה.
5. אישור ושיטות עבודה מומלצות
תקלות חשמליות נמצאות קרוב לרכיבים הפועלים במהירות גבוהה בספקטרום, ולכן יש חשיבות רבה לביצוע מדידות מדויקות כדי להבחין ביניהן.
- ספקטרום ברזולוציה גבוהה: אבחון תקלות חשמל מחייב רזולוציה גבוהה ספקטרום FFT עם מספיק קווים כדי להפריד בין הרמוניות במהירות תנועה לבין הרמוניות בתדר הרשת ובין רצועות הצד הקרובות זו לזו. א זום FFT היא לעתים קרובות הדרך היחידה לפתור את בעיית רצועות הצד של תדר ההחלקה בצורה נקייה.
- העומס הוא גורם מכריע: במקרה של תקלות במוט הרוטור, על המנוע לפעול תחת עומס משמעותי — בדרך כלל מעל 75% — כדי שהפגם יתגלה. שינוי העומס תוך מעקב אחר ערכי השיא הוא השיטה האמינה ביותר בשטח להבחנה בין מקורות חשמליים למקורות מכניים.
- צלמו את זה בשטח: מנתח נייד דו-ערוצי כגון ה- באלאנסט-1א מתעד את הספקטרום ואת מהירות ההפעלה המסונכרנת של המנוע המותקן, מה שמקל על זיהוי 2×Fל לבדוק את פס-הצד של מעבר הקטבים בשיא הסטטור או בהתאם לעומס לפני שמחליטים על פירוק — ובמקרים שבהם מתברר שהאשם האמיתי הוא חוסר איזון מכני, ל לאזן את הרוטור באותו הביקור.
- יש לאמת באמצעות טכנולוגיות אחרות: ניתן לאמת את האבחנות באמצעות ניתוח חתימת זרם מוטורי (MCSA) או באמצעות תרמוגרפיה אינפרא-אדומה, המגלה את ההתחממות המקומית הנגרמת על ידי מוטות שבורים או שכבות קצרות. השוואה מול המשפחה הרחבה יותר של תקלות במנוע מונע בלבול בין תקלה חשמלית לתקלה מכנית.
