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

۱- آزمایش های در حین کار از حالت بی باری تا ۱۲۵٪ بار کامل

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

۳- 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.

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.

(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.

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.

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.

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. 

 

---

برای آشنایی بیشتر با انواع و ویژگی های پاورمتر اشنایدر الکتریک اینجا 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.

عیب یابی موتور الکتریکی

عیب یک ماشین را می توان در هنگام کار و با تغییراتی که در نحوه کار آن پیش می آید، تشخیص داد. اشکالاتی که برای یک موتور الکتریکی رخ می دهد عبارتند از : گرمای بیش از حد مجاز، صدا و لرزش، اضافه شدن جریان و تغییر تعداد دور آن.
چه عیوبی باعث افزایش دما در موتور الکتریکی می شود ؟

جریان هر سه فاز، به یک 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 این صورت یا ولتاژ تغذیه موتور بالاتر  از ولتاژ نامی و یا کمتر از آن است، در این حالت باید ولتاژ شبکه را کنترل کرد و در صورتی که افت ولتاژ در خط زیاد باشد، باید سیم های ضخیم تری در خط استفاده نمود.

ب : گاهی اوقات موتور برای کاربردی که 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 کشیده شود و به آن گیر کند. این موضوع به علت کج بودن محور رتور، فرسودگی یاطاقان ها، درست سوار نشدن قسمت های مختلف موتور، قرار داشتن مواد زائد در فاصله هوایی بین رتور و استاتور و علل مشابه دیگر می تواند اتفاق بیفتد.

جریان های متفاوت سه فاز

الف : در صورتی که اتصال سیم پیچ ها به یکدیگر صحیح باشد اما یکی از سیم پیچ ها قطع شدگی داشته و یا جریان یکی از فازها قطع شده باشد.

ب : اتصال حلقه های یک کلاف به یکدیگر، اتصال بدنه و اتصال حلقه های دو کلاف از دو فاز مختلف به یکدیگر نیز می توانند باعث نابرابری جریان فازها شوند.

موتور صدای زیاد دارد، در حالی که یک قسمت از سیم پیچ ها داغ شده و دود می کند

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  سیم پیچ در نقاط زیادی اتصال بدنه داشته و یا بین حلقه ها اتصال کوتاه وجود دارد، در این صورت موتور نمی چرخد.

ب: جریان استاتور نوسان دارد و باعث تغییر صدای موتور شده است. در نتیجه در موتورهای رتور رینگی، امکان قطع شدگی سیم پیچ رتور وجود دارد این در حالی است که در موتورهای رتور قفسی نیز امکان قطع شدن میلۀ رتور است.

ج: اگر در حالت بی باری موتور، جریان هر سه فاز افزایش داشت و باعث گرم شدن سیم پیچ ها شد، در این صورت سیم پیچی برای مدار ستاره طراحی شده لیکن به صورت مدار مثلث به مدار متصل می شود. اگر در یک موتور رتور رینگی، نوع اتصال مشخص نشده باشد، می توان با برداشتن ذغال ها از روی رینگ ها و اندازه گیری ولتاژ روی حلقه های رتور در حالت سکون، نوع اتصال را معلوم نمود . اگر ولتاژ اندازه گرفته شده ۱٫۷۳ برابر ولتاژ روی پلاک باشد، نوع اتصال سیم پیچ استاتور، ستاره خواهد بود.

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

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

الف: سیم پیچ های استاتور اشتباهاً به جای مثلث ، به صورت ستاره بسته شده اند.

ب: اختلاف سطح تغذیه کم است و یا سیم های رابط سطح مقطع کمی داشته و در هنگام کار موتور، افت ولتاژ در آنها زیاد است، باید سیم با مقطع بزرگتر به کار رود.

ج: در صورت اتصال حلقه های سیم پیچ به یکدیگر هم، موتور به سختی راه افتاده و به افزایش بار، دور آن کاهش می یابد.

د: این احتمال وجود دارد که یکی از سیم های رابط اشتباهاً به سیم صفر شبکه اتصال پیدا کرده است. این سیم دارای ولتاژ کمتری نسبت به دو سیم دیگراست و جریان عبوری از آن نیز کمتر خواهد بود.

ه: اگر موتور سه فاز با راه اندازه ستاره مثلث، در هنگام راه اندازی به صورت ستاره، به سختی راه افتد و یا اصلاً راه نیافتد اما در حالت مثلث به خوبی راه می افتد در این صورت یا موتور اضافه بار دارد و یا یکی از کنتاکت های کلید در وضعیت ستاره، به علت جرقه زدن، به خوبی اتصال پیدا نمی کند.

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

• رله حرارتی (بی متال) به منظور حفاظت اضافه بار

• رله کنترل فاز

---

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

---

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

و : اگر اختلاف سطح شبکه صحیح و اندازه باشد، در این صورت در موتورهای رتور رینگی در روی رینگ ها و یا در راه انداز و یا در هادی های بین رتور و راه انداز ، اتصال درست نیست. در موتورهای رتور قفسی هم احتمالاً تعدادی از میله های رتور، به خوبی به حلقه های دو طرف، اتصال ندارند.

در هنگام وصل کلید، یک یا تعداد بیشتری از فیوزها می سوزد

الف: اتصال بدنه در سیم پیچ های موتور

ب: اتصال کوتاه سیم پیچ های دو فاز دراستاتور

ج: اتصال کوتاه هادی های شبکه و موتور و یا 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.

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:

---

بیشتر بخوانید:

• راه اندازی موتور الکتریکی تک فاز
• اساس کار موتور الکتریکی
• الکتروموتور دالاندر
• روش های کنترل دور موتور DC
• انواع ژنراتور یا مولد الکتریکی

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.