آزمایش روتور موتور الکتریکی

 

آزمایش و عیب یابی موتور الکتریکی

 

موتور الکتریکی یکی از تجهیزات پرکاربرد در صنعت است و نگه داری و مراقبت از آن اهمیت زیادی دارد. موتور الکتریکی ممکن است به دلایل مختلف از کار بیفتد. در این مقاله قصد داریم روش های  آزمایش روتور موتور الکتریکی، عیب یابی موتور الکتریکی ،ترمز اصطکاکی، داینامومتر، تست موتور قبل از راه اندازی، انواع عیوب موتور، دلایل احتمالی و راه حل ها را بررسی کنیم. 

  • روش های آزمایش موتورهای الکتریکی

الیکا-الکتریک

 

آزمایش هایی که معمولاً انجام می شود آزمایش های در حین کار از حالت بی باری تا ۱۲۵٪ بار کامل است.

 

الیکا الکتریک

 

آزمایش های گشتاور سرعت که نشان می دهد چگونه گشتاور با سرعت تغییر می کند.

 

الیکا الکتریک

 

افزایش گرما هنگامی که موتور در یک بار معین به طور پیوسته کار می کند، دمای نهایی سیم پیچ ها و سایر اجزاء موتور را نشان می دهد.

 

   برای اینکه مهندس بتواند تلفات یک موتور را به طور جداگانه محاسبه کند به آزمایش هایی نیاز دارد که در آن موتور در حالت بی باری بدون اینکه اشباع شود کار کند، این آزمایش ها به یک منبع ولتاژ متغیر نیاز دارد. همچنین در آزمایش های ۱ و ۳ به وسایلی نیاز است که با آن موتور را بارگذاری کرد. بنابراین توان مکانیکی خروجی موتور را دقیقاً می توان اندازه گیری نمود.

   برای آزمایش یک موتور سه فاز به آزمایشگاهی با این تجهیزات احتیاج داریم : 

   یک منبع سه فاز که بتوان ولتاژ آن را در محدوده وسیعی تغییر داد؛ منبع توانی که ولتاژ خروجی آن را بتوان ثابت نگه داشت؛ وات مترها، ولت مترها، آمپرمترها با ظرفیت های مناسب؛ وسیله ای بسیار دقیق برای خواندن سرعت روتور؛ ترمز اصطکاکی برای آزمایش های بارگذاری موتور، یک داینامومتر که قادر باشد بار را به طور پیوسته در سرعت دلخواه تغییر دهد.

 


بیشتر بخوانید

روش های کنترل دور موتور DC

انواع ژنراتور یا مولد الکتریکی


 

  • ترمز اصطکاکی

   اگر استوانه ای به محور موتور متصل نموده و یک نوار به عنوان ترمزکننده به دور استوانه محکم ببندیم، هنگام ترمز کردن گشتاوری به نوار وارد می شود که توسط اهرم منتقل می شود و ما وسیله ای برای بارگذاری موتور خواهیم داشت. توان مکانیکی خروجی به صورت گرما در ترمز و استوانه تلف می شود.

   اگر انتهای اهرم را به وسیله ای متصل کنیم که نیروی اهرم را اندازه گیری کند، گشتاور موتور که توسط اهرم منتقل می شود قابل اندازه گیری خواهد بود، که آن را به عنوان مثال برحسب پوند از روی مقیاس می خوانیم. در این حالت اگر طول اهرم برحسب فوت باشد گشتاور برحسب پوند – فوت خواهد بود. با خواندن دقیق سرعت و از معادله مربوطه توان خروجی موتور برحسب اسب بخار قابل اندازه گیری خواهد بود.

 

 

ترمز اصطکاکی

(a) یک ترمز مکانیکی متصل شده به محور روتور برای اندازه گیری توان مکانیکی خروجی.

(b) توان ورودی، جریان های ورودی و ولتاژ با تغییرات خروجی خوانده می شود و تغییرات خروجی به وسیلۀ محکم کردن تسمه انجام پذیر است.

 

 

  • داینامومترچیست ؟

   داینامومتر ها دارای یک وسیله الکترونیکی برای خواندن سرعت تا ۱/۲ دور در دقیقه هستند. یک ژنراتور dc بدون هیچ پایه ای را در نظر بگیرید، اگر محور این موتور توسط دو بلبرینگ به دو پایه ثابت متصل شود در این حالت هم محور و هم بدنه موتور می توانند آزادانه گردش کنند. حال بدنه موتور را توسط یک بازو با طول مشخص به یک مقیاس متصل می کنیم، از این به بعد بدنه موتور فقط به اندازه ای که فنر داخل نیروسنج اجازه می دهد می تواند گردش کند.

   توسط هادی های خروجی ژنراتور به مقاومت های بزرگی که کار آن مصرف توان dc خروجی ژنراتور است متصل می شود. حال ما یک داینامومتر داریم برای تغییر بار موتور کافی است که مقاومت های متصل به ژنراتور را تغییر داد. گشتاور خروجی موتور توسط مقیاس قابل اندازه گیری است، چون طبق قانون عمل و عکس العمل هر نیرویی که محور موتور به محور ژنراتور منتقل می کند خلاف آن نیرو به بدنه ژنراتور وارد می شود و احتیاجی به اندازه گیری خروجی ژنراتور نیست.

 

 

ژنراتور dc که به عنوان داینامومتر استفاده شده است

نمایش یک ژنراتور dc است که به عنوان یک داینامومتر استفاده شده است.

ژنراتور نه تنها موتور تحت آزمایش را بارگذاری می کند بلکه گشتاور خروجی موتور را توسط بازو مقیاس نشان می دهد.

 

  • آزمایش ها و تست های موتورهای الکتریکی قبل از راه اندازی

قبل از راه اندازی یک الکتروموتور پاره ای از آزمایش ها و تست ها را باید جهت اطمینان از صحت کارکرد موتور و نیز صحت نصب آن انجام داد. قبل از راه اندازی یک الکتروموتور باید مقدار مقاومت عایقی سیم پیچ ها و کابل های قدرت و فرمان را اندازه گیری کنیم. این امر جهت اطمینان از صحت و سلامت عایق الکتروموتور لازم است.

در مورد سیم پیچی های الکتروموتور، باید میزان مقاومت عایقی هر سه سیم پیچ با بدنه را اندازه گیری کنیم. این مقاومت ها نباید از حد مشخصی کمتر باشند. در صورتی که مقدار این مقاومت ها کمتر از مقدار ذکر شده توسط سازنده باشد. باید نسبت به تعویض و یا اصلاح عایقی سیم پیچ ها اقدام نمود. معمولاً میزان این مقاومت ها بیشتر از میزان قابل اندازه گیری توسط دستگاه میگر است.

 

تست-الکتروموتور

 

پس از نصب الکتروموتور و قبل از راه اندازی آن، باید از محکم بودن اتصالات و پیچ ها به فونداسیون مطمئن شویم. همچنین در صورت نیاز سیستم های تهویه و خنک کن را نصب و آماده به کار قرار می دهیم. اگر الکتروموتور گریس خور یا دارای فیلتر هوا باشد ابتدا باید از تزریق گریس و تمیزی فیلتر هوا اطمینان حاصل شود. کابل اتصال به زمین از دیگر مواردی است که باید قبل از راه اندازی الکتروموتور چک شود تا از صحت و سلامت آن و اتصال صحیح آن به زمین اطمینان حاصل شود.

الکتروموتور را در حالت Free Run یعنی در حالت آزاد و بدون اتصال مکانیکی راه اندازی می کنیم. جهت چرخش الکتروموتور را چک می کنیم تا در جهت خواسته شده باشد. برای تغییر جهت گردش جای دو سیم از سه سیم ورودی را با هم تعویض می کنیم. در زمانی که موتور در حالت Free Run کار می کند، جریان الکتروموتور را چک می کنیم تا از حد مخص شده توسط سازنده بیشتر نباشد.

از آنجا که موتور در حالت بی باری کار می کند این جریان کمتر از جریان نامی آن است. لرزش الکتروموتور از دیگر مواردی است که باید اندازه گیری شود. برای این کار از دستگاه ویبرومتر استفاده می شود. لرزش بخش های مختلف الکتروموتور را با استفاده از این دستگاه اندازه می گیریم.

لرزش زیاد الکتروموتور می تواند ناشی از ایراد در خود موتور و یا عدم نصب صحیح آن باشد. صدای غیرعادی بخش های مختلف الکتروموتور را نیز می توان با وسیله ساده ای به نام سنداسکوپ تشخیص داد. صدای غیرعادی موتور می تواند نشانه ای از ایراد در کارکرد موتور باشد. در حالت Free Run دمای موتور را نیز باید چک کرد تا موتور بیش از حد گرم نشده باشد.

بسته به نظر طراح و سازنده، الکتروموتور مدتی در این وضعیت باید کار کند. پس از ثبت اطلاعات مربوطه، الکتروموتور را بدون بار راه اندازی کرده و به تدریج بار را اعمال می کنیم. در این حالت تمامی موارد مذکور در بالا از قبیل جریان، دما، لرزش و صدای الکتروموتور را کنترل می کنیم. اگر با اطلاعات مربوط در کاتالوگ و Data Sheet مطابقت داشت، کارکرد آن مورد تأیید است و می تواند در این وضعیت مورد بهره برداری قرار گیرد.

 

چرا موتور الکتریکی کار نمی کند ؟

 

برخی از عواملی که باعث خرابی موتورها می شوند شامل عوامل زیر هستند:

 

عواملی که در کیفیت توان مؤثر هستند مانند ولتاژ گذرا، عدم تعادل ولتاژ، اعوجاج هارمونیکی.

 

– دلایل ایجاد ولتاژ گذرا می تواند متعدد باشد. دلایلی مانند بانک های خازنی اصلاح ضریب توان، خاموش و روشن شدن بارهای مجاور. دامنه و فرکانس ولتاژهای گذرا متغیر است و قادر است در سیم پیچ های موتور فرسودگی یا شکست عایقی ایجاد کند.

– عدم تعادل ولتاژ در موتورها: به طور معمول سیستم های توزیع سه فاز، بارهای تک فاز را تغذیه می کنند. در صورتی که توزیع بار یا امپدانس به صورت متعادل انجام نگیرد، عدم تقارن هر سه فاز را به دنبال دارد. در حالت معمول باید ولتاژ هر سه فاز یک اندازه باشد. یکی از دلایل افزایش دما در موتورها که منجر به شکست عایقی می شود، عدم تعادل ولتاژ و عبور اضافه جریان در یک فاز یا بیشتر است.

– اعوجاج هارمونیکی: همان طور که می دانید هارمونیک ها منابع اضافه ولتاژها و یا جریان های ac فرکانس بالا هستند که انرژی را به سیم پیچ های موتور منتقل می کنند. این انرژی موجب چرخش شفت موتور نمی شود و در سیم پیچ ها به چرخش در می آید و در نهایت از عوامل تلفات انرژی داخلی موتور است. این تلفات موجب حرارت می شود و به مرور زمان توانایی عایقی سیم پیچ ها را از بین می برد. به منظور بررسی اعوجاج هارمونیکی و عیب یابی موتور الکتریکی می توان از آنالایزر کیفیت توان (پاورمتر یا به عبارت دیگر پاور آنالایزر) سه فاز استفاده کرد. اعوجاج هارمونیکی می تواند موجب کاهش راندمان موتور و افزایش دمای عملیاتی شود. 

آنالیز-کیفیت-توان-و-اندازه گیری-هارمونیک ها-با-پاورمتر-اشنایدر
                              پاورمتر اشنایدر الکتریک

 


برای آشنایی بیشتر با انواع و ویژگی های پاورمتر اشنایدر الکتریک این جا کلیک کنید.


 

 

عوامل مرتبط با درایوهای فرکانس متغیر مانند انعکاس یا بازتاب ها در سیگنال های pwm خروجی درایو، جریان های پارازیت (جریان سیگما)، اضافه بار موتور.

 

– اضافه بارهای عملیاتی: هنگامی که موتور زیر باری به میزان بیشتر از مقدار بار نامی خود باشد، می گوییم اضافه بار رخ داده است. ابتدایی ترین نشانه اضافه بار، کشیدن جریان بیش از حد موتور، ناکافی بودن گشتاور و گرما و حرارت زیاد موتور است. دلیل حدود ۳۰ درصد خرابی های موتور، اضافه بار است. وقتی همه اجزای موتور مثل یاتاقان ها، سیم پیچ های موتور به خوبی عمل کنند اما موتور هم چنان داغ باشد، اضافه بار موتور می تواند دلیل این موضوع باشد.

 

عوامل مکانیکی مانند نا هم محوری شفت دوار موتور و راستای بار، عدم تعادل شفت، لغزان بودن و لنگی شفت، از بین رفتن یاتاقان ها.

 

 

عواملی که به دلیل نصب نادرست ایجاد می شود مانند سطح اتکای ضعیف، نیروهای نادرست وارد بر تجهیزات که انعکاس این نیروها از تأسیسات به موتور و درایو تأثیر می گذارد، مثل فشار وارد بر یک لوله و یا عامل دیگری مثل ولتاژ شفت. نشانه افزایش ولتاژ شفت موتور، بروز سر و صدا و داغ شدن بیش از حد یاتاقان ها است.

 


بیشتر بخوانید:

در وبلاگ الیکا الکتریک مطالب مرتبط را دریابید

مقایسه و بررسی انواع موتور الکتریکی

پلاک خوانی موتور سه فاز

 بررسی عملکرد موتور سنکرون


 

  • عیب یابی موتور الکتریکی

عيب يک ماشين را می توان در هنگام كار و با تغييراتی كه در نحوه كار آن پيش می آيد، تشخیص داد. اشكالاتی كه برای يک موتور الکتریکی رخ می دهد عبارتند از : گرمای بیش از حد مجاز، صدا و لرزش، اضافه شدن جریان و تغییر تعداد دور آن.

سوال الیکا الکتریک

 

چه عیوبی باعث افزایش دما در موتور الکتریکی می شود ؟

 

جريان هر سه فاز، به يک اندازه بالا رود در حالی که بیشتر از جریان نامی است

 

الف: اگر موتور اضافه بار نداشت که در بعضی از ساعات روز اتفاقی می افتد در اين صورت يا ولتاژ تغذيه موتور بالاتر  از ولتاژ نامی و يا كمتر از آن است، در این حالت بايد ولتاژ شبكه را كنترل کرد و در صورتی كه افت ولتاژ در خط زياد باشد، بايد سيم های ضخيم تری در خط استفاده نمود.

ب : گاهی اوقات موتور برای کاربردی كه طراحی شده است، استفاده نمی شود. به عنوان مثال ، موتوری با طراحی برای زمان کاری کم، برای زمان طولانی مورد استفاده قرار می گیرد.

ج : رتور در داخل استاتور لقی داشته باشد و به استاتور كشيده شود و به آن گير كند. اين موضوع به علت كج بودن محور رتور، فرسودگی ياطاقان ها، درست سوار نشدن قسمت های مختلف موتور، قرار داشتن مواد زائد در فاصله هوايی بين رتور و استاتور و علل مشابه ديگر می تواند اتفاق بيفتد.

 

جريان های متفاوت سه فاز

 

الف : در صورتی که اتصال سيم پيچ ها به يكديگر صحيح باشد اما يكی از سيم پيچ ها قطع شدگی داشته و يا جريان يكی از فازها قطع شده باشد.

ب : اتصال حلقه های يک كلاف به يكديگر، اتصال بدنه و اتصال حلقه های دو كلاف از دو فاز مختلف به يكديگر نيز می توانند باعث نابرابری جريان فازها شوند.

 

موتور صدای زياد دارد، در حالی که يک قسمت از سيم پيچ ها داغ شده و دود مي كند

 

از موارد دیگری که در عیب یابی موتور الکتریکی باید به آن توجه کرد دلایل سر و صدای زیاد موتور و داغ شدن یک قسمت از سیم پیچ است. در این حالت ممکن است:

الف: سیم پیچی احتیاج به تعویض دارد از این رو که  سيم پيچ در نقاط زيادی اتصال بدنه داشته و يا بين حلقه ها اتصال كوتاه وجود دارد، در اين صورت موتور نمی چرخد.

ب: جريان استاتور نوسان دارد و باعث تغییر صدای موتور شده است. در نتیجه در موتورهای رتور رينگی، امكان قطع شدگی سيم پيچ رتور وجود دارد این در حالی است که در موتورهای رتور قفسی نيز امكان قطع شدن ميلۀ رتور است.

ج: اگر در حالت بي باری موتور، جريان هر سه فاز افزايش داشت و باعث گرم شدن سيم پيچ ها شد، در اين صورت سيم پيچی برای مدار ستاره طراحی شده ليكن به صورت مدار مثلث به مدار متصل می شود. اگر در يک موتور رتور رينگی، نوع اتصال مشخص نشده باشد، می توان با برداشتن ذغال ها از روی رينگ ها و اندازه گيری ولتاژ روی حلقه های رتور در حالت سكون، نوع اتصال را معلوم نمود . اگر ولتاژ اندازه گرفته شده ۱٫۷۳ برابر ولتاژ روی پلاک باشد، نوع اتصال سيم پيچ استاتور، ستاره خواهد بود.

 

زمانی که موتور سه فاز به سختی راه افتد و در زيربار، تعداد دور آن كاهش یابد

 

به منظور عیب یابی موتور در این شرایط باید به احتمال بروز یکی از شرایط زیر توجه نمود.

الف: سيم پيچ های استاتور اشتباهاً به جای مثلث ، به صورت ستاره بسته شده اند.

ب: اختلاف سطح تغذيه كم است و يا سيم های رابط سطح مقطع كمی داشته و در هنگام كار موتور، افت ولتاژ در آنها زياد است، بايد سيم با مقطع بزرگتر به كار رود.

ج: در صورت اتصال حلقه های سيم پيچ به يكديگر هم، موتور به سختی راه افتاده و به افزايش بار، دور آن كاهش می يابد.

د: اين احتمال وجود دارد كه يكی از سيم های رابط اشتباهاً به سيم صفر شبكه اتصال پيدا كرده است. اين سيم دارای ولتاژ كمتری نسبت به دو سيم ديگراست و جريان عبوری از آن نيز كمتر خواهد بود.

ه: اگر موتور سه فاز با راه اندازه ستاره مثلث، در هنگام راه اندازی به صورت ستاره، به سختی راه افتد و يا اصلاً راه نیافتد اما در حالت مثلث به خوبی راه می افتد در اين صورت يا موتور اضافه بار دارد و يا يكی از كنتاكت های كليد در وضعيت ستاره، به علت جرقه زدن، به خوبی اتصال پيدا نمی كند.

در تأسیسات صنعتی به منظور حفاظت موتور و قطع اتوماتیک آن در صورت افزایش درجه حرارت بدنه موتور ناشی از اضافه بار از رله های حرارتی (بی متال) و یا کلید محافظ موتوری (رله حرارتی- مغناطیسی) در مدار استفاده می شود.

 

برای حفاظت موتور، در صورت استفاده از رله بی متال باید از وسایل حفاظتی به ترتیب زیر در مدار استفاده کرد:

  • کلید جدا کننده زیر بار مثل کلید گردان
  • فیور برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه، که در این حالت طراحی فیوز بر اساس جریان نامی موتور صورت می گیرد.
  • کنتاکتور به منظور قطع، وصل و کنترل مدار
استفاده-از-کنتاکتور-اشنایدر-در-مدار-حافظت-موتور
                 کنتاکتور سه پل اشنایدر الکتریک

 

  • رله حرارتی (بی متال) به منظور حفاظت اضافه بار
حفاظت-اضافه-بار-موتور-بی متال-اشنایدر-الکتریک
                             بی متال اشنایدر الکتریک

 


برای آشنایی بیشتر با انواع و ویژگی های رله کنترل فاز اشنایدر الکتریک این جا کلیک کنید.


حال می توان به جای موارد کلید جدا کننده زیر بار، فیوز و بی متال از کلید محافظ موتوری استفاده نمود.

 

کلید-محافظ-موتوری-حرارتی-مغناطیسی
                                             کلید حرارتی مغناطیسی

 

و : اگر اختلاف سطح شبكه صحيح و اندازه باشد، در اين صورت در موتورهای رتور رينگی در روی رينگ ها و يا در راه انداز و يا در هادي های بين رتور و راه انداز ، اتصال درست نیست. در موتورهای رتور قفسی هم احتمالاً تعدادی از ميله های رتور، به خوبی به حلقه های دو طرف، اتصال ندارند.

 

در هنگام وصل كليد، يک يا تعداد بيشتری از فيوزها می سوزد

 

الف: اتصال بدنه در سيم پيچ های موتور

ب: اتصال کوتاه سيم پيچ های دو فاز دراستاتور

ج: اتصال کوتاه هادي های شبكه و موتور و يا موتور و راه انداز

 

 

روش های عیب یابی در موتور

 

 

یکی از روش های عیب یابی موتورها چک کردن ظاهری موتور است. به عنوان مثال در محل هایی که اتصالات دارای مقاومت بالایی هستند و یا احیاناً اتصال به خوبی برقرار نشده است، می توان نشانه های سوختگی در اثر حرارت زیاد را مشاهده کرد.

از روش های دیگر عیب یابی موتور، استفاده از ولت متر است. با اندازه گیری ولتاژ خط های ورودی موتور اولاً می توان قطع و یا وصل بودن اتصالات را چک کرد و ثانیاً می توان متعادل بودن یا نبودن ولتاژ، اضافه ولتاژ و افت ولتاژ را نیز تشخیص داد.

از آمپرمتر نیز برای عیب یابی موتور می توان استفاده کرد. با اندازه گیری جریان های ورودی به موتور می توان نامتعادل بودن جریان ها و نیز زیاد بودن جریان موتور را تشخیص داد. اضافه جریان در موتور می تواند ناشی از اضافه بار، یاتاقان های خراب، سیم پیچی های اتصال کوتاه شده و یا سیم پیچی های باز شده باشد. در موقع قطع بودن موتور از شبکه، می توان با استفاده از اهم متر یا میگر، مشخص کرد که آیا سیم پیچی ها به بدنه و یا زمین متصل شده است یا نه. همچنین می توان حالت اتصال داشتن سیم پیچی های فازهای مختلف به یکدیگر و یا اتصال بین حلقه های یک سیم پیچی را با اهم متر چک کرد. در صورتی که حلقه های یک سیم پیچی با هم اتصال کوتاه داشته باشند، مقاومت آن سیم پیچی از مقاومت بقیه سیم پیچ های موتور کمتر خواهد بود. برای اندازه گیری دقیق مقاومت اهمی سیم پیچ ها، باید در صورت امکان از حالت اتصال ستاره و مثلث باز شوند و مقاومت هر سیم پیچ، مستقل اندازه گیری شود.

عیب-یابی-موتور-الکتریکی

با استفاده از دستگاه میگر، می توان وضعیت عایق موتور را چک کرد و در صورت نامناسب بودن عایق نسبت به تعویض آن اقدام کرد. دستگاه میگر، در واقع یک اهم متر است که می تواند مقادیر بزرگ مقاومت را اندازه گیری کند. با این دستگاه می توان عایق بین فازهای مختلف موتور، یک فاز با بدنه و … را چک کرد.

برای تشخیص صدای غیرعادی الکتروموتور از وسیلۀ ساده ای به نام سنداسکوپ استفاده می شود تا منابع نویز در موتور را شناسایی کند. از منابع ایجاد نویز در موتور یاتاقان های خراب، جرقه ها، جریان مایعات نظیر روغن و … است. شل بودن ورقه های روتور و یا شل بودن قفل شیارها در استاتور از دیگر عوامل ایجاد صدا در موتور است.

 

  • جدول عیب یابی موتور الکتریکی

در جداول زیر به بررسی عیوب احتمالی موتورهای الکتریکی مانند عدم حرکت موتور، سر و صدای زیاد راه اندازی موتور، لرزش موتور، حرکت کند موتور، گرم شدن موتور، کاهش دور موتور هنگام بار گذاری، چرخش غیر یکنواخت موتور و … در شرایط مختلف و ارائه راه حل برای رفع آن می پردازیم:

 

تشخیص-ایراد-موتورهای-الکتریکی-در-حالات-مختلف-و-راه-حل-آن

جدول-انواع-عیوب-موتورهای-الکتریکی-و-دلایل-احتمالی-آن

 


بیشتر بخوانید

راه اندازی موتور الکتریکی تک فاز

اساس کار موتور الکتریکی

الکتروموتور دالاندر

 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید. 

                                  

مقالات مرتبط

نظرات