نظرًا لكونها "نواة الطاقة" في الإنتاج الصناعي، تُعدّ أعطال ارتفاع درجة الحرارة مشكلة شائعة لمحركات التيار المتردد أثناء التشغيل. قد يؤدي ارتفاع درجة الحرارة الطفيف إلى انخفاض كفاءة المحرك وتقصير عمره الافتراضي، بينما قد تُسبب الحالات الشديدة احتراقًا في الملفات وتوقفًا للمعدات، مما يُؤدي إلى خسائر إنتاجية فادحة. يكمن جوهر ارتفاع درجة حرارة محركات التيار المتردد في "اختلال التوازن بين توليد الحرارة وتبديدها"، أي أن الحرارة الناتجة عن فقدان النحاس والحديد، وما إلى ذلك، أثناء تشغيل المحرك لا يُمكن تبديدها في الوقت المناسب، مما يُؤدي إلى تجاوز درجة الحرارة حدّ تحمل المادة العازلة. لحل هذه المشكلة من المصدر، من الضروري أولًا توضيح الأسباب الرئيسية لارتفاع درجة الحرارة، ثم وضع تدابير وقائية دقيقة بناءً على خصائص السيناريوهات الصناعية لتحقيق ضمان مزدوج يتمثل في "التحكم في حرارة المصدر + تبديد الحرارة بكفاءة".
1. الأسباب الرئيسية لارتفاع درجة حرارة محرك التيار المتردد
يمكن تقسيم الأسباب الرئيسية لارتفاع درجة حرارة محرك التيار المتردد إلى فئتين: "فقدان داخلي غير طبيعي" و"فشل في تبديد الحرارة الخارجي"، ويُعدّ الفقد الداخلي غير الطبيعي السبب الرئيسي. أولًا، يُعزى فقدان النحاس المفرط، والذي يُشير إلى فقدان المقاومة المفرط في ملفي الجزء الثابت والدوار، إلى حدوث قصر في اللفات بين اللفات وارتخاء في توصيلات الأطراف. يؤدي تآكل طبقة عزل اللفات وتلفها إلى حدوث قصر في اللفات بين اللفات، مما يُركز تدفق التيار عبر الموصلات المحلية ويولد حرارة عالية؛ كما أن ارتخاء التوصيلات الطرفية يزيد من مقاومة التلامس، مُشكلًا "نقطة ساخنة" تسخن باستمرار. ثانيًا، يُعد فقدان الحديد المفرط، الناتج عن فقدان التباطؤ غير الطبيعي وفقدان التيار الدوامي في قلب المحرك، أمرًا شائعًا في حالات تذبذب جهد مصدر الطاقة. فعندما يكون الجهد مرتفعًا جدًا، تُصبح كثافة التدفق المغناطيسي في القلب مُشبعة، ويزداد فقدان التباطؤ بشكل حاد. وخاصةً في محركات التيار المتردد غير المتزامنة، فإن زيادة معدل الانزلاق تُفاقم فقدان حديد الدوار. ثالثًا، الفقد الميكانيكي المفرط، حيث يُعزى تآكل المحامل واختلال توازن الدوار إلى الأسباب الرئيسية. تزيد المحامل المتآكلة من مقاومة الاحتكاك، بينما تُولّد الدوارات غير المتوازنة قوة طرد مركزي إضافية أثناء الدوران. كلاهما يُحوّل الطاقة الميكانيكية إلى حرارة، مما يُؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة غطاء طرف المحرك.
يُعد فشل تبديد الحرارة الخارجي عاملاً مساهماً مهماً في ارتفاع درجة الحرارة، والذي يرتبط ارتباطاً وثيقاً ببيئة التشغيل في السيناريوهات الصناعية. أولاً، انسداد هياكل تبديد الحرارة. في السيناريوهات المتربة مثل مصانع النسيج ومطاحن الدقيق، تُغطى مشعات حرارة المحرك وأغطية المراوح بسهولة بالألياف والغبار، مما يسد قنوات تبديد الحرارة؛ وفي البيئات الرطبة، يميل بخار الماء إلى التكثف على سطح مشعات الحرارة، مما يُسرع التصاق الغبار ويضاعف إعاقة تبديد الحرارة. ثانياً، درجة الحرارة المحيطة المفرطة. في السيناريوهات ذات درجات الحرارة العالية مثل مصانع الصلب وورش المعادن، يمكن أن تصل درجة الحرارة المحيطة إلى أكثر من 40 درجة مئوية، متجاوزة الحد الأقصى لدرجة الحرارة المحيطة المصممة للمحرك (عادةً 35 درجة مئوية)، مما يقلل من فرق درجة الحرارة لتبديد الحرارة ويقلل بشكل كبير من كفاءة تبديد الحرارة. ثالثاً، أعطال نظام التبريد. في أنظمة التبريد بالهواء القسري والتبريد المائي الشائعة الاستخدام في محركات التيار المتردد الكبيرة، يؤدي تلف المراوح، أو أعطال مضخات المياه، أو انسداد أنابيب التبريد مباشرةً إلى فقدان قدرة تبديد الحرارة وارتفاع درجة الحرارة بسرعة. إضافةً إلى ذلك، يُعدّ التشغيل المفرط عاملاً بشريًا شائعًا يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة في الظروف الصناعية. فعندما يتجاوز حمل المحرك القدرة المُصنّفة بأكثر من 15%، يزداد تيار اللف بشكل ملحوظ، ويزداد فقدان النحاس بما يتناسب مع مربع التيار، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة في وقت قصير.
2. الحماية والحلول المستهدفة في السيناريوهات الصناعية
2.1 الوقاية: وضع الأساس للتشغيل الآمن
استجابةً للأسباب المذكورة أعلاه، تحتاج السيناريوهات الصناعية إلى بناء نظام حماية من ثلاثة أبعاد: "الوقاية - المراقبة - الاستجابة للطوارئ". على مستوى الوقاية، أولاً، تحسين اختيار المحرك. اختر محركًا بقوة مناسبة وفقًا لخصائص الحمل لتجنب "حصان صغير يسحب عربة كبيرة". في الوقت نفسه، اختر محركات خاصة لسيناريوهات محددة - محركات مغلقة تمامًا ذاتية التبريد (مع فئة حماية IP55 أو أعلى) للبيئات المتربة، ومحركات ذات فئات عزل مقاومة للحرارة العالية (مثل الفئة F والفئة H، بدرجات حرارة تحمل 155 درجة مئوية و180 درجة مئوية على التوالي) للبيئات ذات درجات الحرارة العالية. ثانيًا، عزز التركيب والصيانة. تأكد من تثبيت المحرك أفقيًا أثناء التركيب لتجنب اختلال توازن الدوار؛ نظف الغبار والحطام من مشعات الحرارة وأغطية المراوح بانتظام (مرة واحدة على الأقل شهريًا)، وقم بتزييت وصيانة المحامل سنويًا، واستبدل طبقات عزل اللفات القديمة والمحامل البالية على الفور. بالنسبة للتوصيلات الطرفية، استخدم مفتاح عزم الدوران لتثبيتها وفقًا للمعايير لمنع مقاومة التلامس المفرطة.
2.2 المراقبة: اكتشاف المخاطر الخفية مسبقًا
على مستوى المراقبة، يجب إنشاء نظام مراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي للكشف عن مخاطر ارتفاع درجة الحرارة مبكرًا. بالنسبة للمحركات الصغيرة والمتوسطة الحجم، يمكن تضمين مستشعرات درجة الحرارة المقاومة للبلاتين PT100 في ملفات الجزء الثابت لمراقبة درجة حرارة الملفات مباشرة؛ بالنسبة للمحركات الكبيرة، يمكن استخدام موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لإجراء عمليات تفتيش منتظمة للأجزاء الرئيسية مثل المحامل والأغطية الطرفية، أو يمكن تثبيت أجهزة قياس درجة الحرارة عبر الإنترنت لنقل بيانات درجة الحرارة إلى نظام التحكم المركزي في الوقت الفعلي. عندما تتجاوز درجة الحرارة العتبة (على سبيل المثال، 140 درجة مئوية لمحركات الفئة F)، يتم تشغيل إنذار مسموع ومرئي تلقائيًا. في الوقت نفسه، راقب معلمات التيار والجهد من خلال وحدة تحكم ذكية في المحرك. عندما يتجاوز التيار القيمة المقدرة بنسبة 10٪، يتم تقليل الحمل تلقائيًا أو إيقاف تشغيل المحرك لتجنب توليد الحرارة من التحميل الزائد عند المصدر. بالإضافة إلى ذلك، قم بتحسين تصميم نظام تبديد الحرارة: قم بتركيب مراوح تبريد مستقلة أو سترات مبردة بالماء للمحركات في سيناريوهات درجات الحرارة العالية؛ اعتماد طريقة "تهوية الضغط الإيجابي" في السيناريوهات المليئة بالغبار، حيث يتم إدخال الهواء المضغوط النظيف إلى المحرك لمنع دخول الغبار إلى هيكل تبديد الحرارة.
2.3 التعامل مع حالات الطوارئ والتحسين على المدى الطويل: ضمان التشغيل المستمر
في حالات الطوارئ وتحسين الأداء على المدى الطويل، عند إصدار المحرك إنذار ارتفاع درجة حرارته، يجب إيقاف الآلة فورًا لإجراء الفحص. استخدم مقياسًا متعددًا لاختبار مقاومة عزل اللفات لتحديد ما إذا كان هناك قصر في الدائرة؛ واستخدم كاشف اهتزاز للتحقق من تآكل المحمل وتوازن الدوار لتجنب تفاقم العطل. على المدى الطويل، أنشئ ملفًا لإدارة دورة حياة المحرك بالكامل، وسجل بيانات الصيانة وقياس درجة الحرارة، وحلل نمط ارتفاع درجة الحرارة، وصِغ خطة استبدال مسبقة للأجزاء ذات الأعطال المتكررة. في الوقت نفسه، اجمع بين التحول الموفر للطاقة عن طريق استبدال المحركات القديمة بمحركات تيار متردد عالية الكفاءة وموفرة للطاقة. تعتمد هذه المحركات على تصميمات مُحسّنة لللفات واللب، مما يقلل من فقدان النحاس والحديد بنسبة 20%-30%، مما يقلل بشكل كبير من توليد الحرارة. باختصار، تحتاج حماية محركات التيار المتردد من الحرارة الزائدة إلى الجمع بين خصائص السيناريو، ومن خلال التدابير المنهجية مثل "الاختيار الدقيق، والمراقبة المحسنة، وتبديد الحرارة الأمثل، والتشغيل والصيانة الموحدة"، لتحقيق الهدفين المزدوجين المتمثلين في منع الأعطال والتشغيل الفعال، وضمان استمرارية واستقرار الإنتاج الصناعي.




