تُعد مقاومة المحرك أحد المعايير الأساسية لمحرك التيار المستمر، وتؤثر قيمتها بشكل مباشر على حساب فقد النحاس في المحرك، وتحليل أداء بدء التشغيل، وتشخيص الأعطال (مثل قصر دوائر لفائف المحرك، والشيخوخة، وما إلى ذلك). يتطلب القياس الدقيق لمقاومة المحرك اتباع عملية محددة مع تجنب العوامل المتداخلة. فيما يلي الطرق المحددة والنقاط الرئيسية التي يجب مراعاتها:
1. أعمال التحضير قبل القياس
- اختيار المعدات والأدوات
من الضروري تجهيز جسر تيار مستمر ثنائي الذراع (جسر ويتستون) بدقة ≥0.5 أو مقياس متعدد رقمي عالي الدقة (بمقاومة داخلية ≥10MΩ). يُعدّ الأول أنسب لقياس مقاومة المحرك منخفضة المقاومة (عادةً في نطاق الملي أوم إلى الأوم)، ويُمكنه القضاء بفعالية على تأثير مقاومة الأسلاك ومقاومة التلامس. في الوقت نفسه، جهّز قفازات عازلة، ومفكات براغي، وورق صنفرة (لتنظيف كتل الوصلات)، ومخطط دائرة المحرك (لتحديد موضع أسلاك لفّ المحرك).
- تأكيد حالة المحرك
قبل القياس، يجب إيقاف تشغيل المحرك تمامًا، وفصل جميع مصادر الطاقة (بما في ذلك مصدر طاقة المحرك ومصدر طاقة الإثارة)، وتفريغ مكونات تخزين الطاقة مثل المكثفات لتجنب خطر الصدمة الكهربائية. يُترك المحرك ليبرد إلى درجة حرارة الغرفة (عادةً بعد إيقاف التشغيل لأكثر من ساعة) لمنع ارتفاع قيمة المقاومة بسبب ارتفاع درجة الحرارة (تزداد مقاومة المعادن مع ارتفاع درجة الحرارة، ويبلغ معامل درجة حرارة النحاس حوالي 0.004/℃).
2. طريقة قياس القلب: طريقة جسر الذراع المزدوج DC (موصى بها)
- عملية الأسلاك
راجع مخطط دائرة المحرك لتحديد طرفي التوصيل في ملف المحرك (عادةً ما يكونان مُعلَّمين بـ "المحرك +" و"المحرك -"). استخدم ورق الصنفرة لتنظيف طبقة الأكسيد وبقع الزيت على سطح الطرفين لضمان اتصال جيد. وصِّل طرفي التيار (I1، I2) لجسر التيار المستمر ثنائي الذراع بطرفي المحرك على التوالي، وصِّل طرفي الجهد (U1، U2) بالتوازي على الجانب الداخلي لطرفي التيار (مع مراعاة مبدأ "قرب طرفي الجهد من المقاومة المقاسة" لتجنب تضمين مقاومة الأسلاك في القيمة المقاسة).
- خطوات القياس
شغّل مصدر طاقة الجسر، واضبط ذراع نسبة الجسر (اختر بناءً على القيمة المُقدّرة لمقاومة المُحفّز؛ على سبيل المثال، إذا كانت المقاومة المُقدّرة 5Ω، يُمكن اختيار نسبة 10Ω) وذراع المقارنة، ولاحظ انحراف مؤشر الجلفانومتر. عندما يعود المؤشر إلى الصفر أو يكون ضمن نطاق الخطأ المسموح به (عادةً ±0.5%)، سجّل معامل ذراع النسبة (K) وقراءة ذراع المقارنة (R0)، واحسب القيمة الفعلية لمقاومة المُحفّز وفقًا للصيغة. را = ك × ر0.
لتحسين الدقة، يجب تكرار القياس 3 مرات، ويجب أخذ القيمة المتوسطة كنتيجة نهائية (يمكن للقياسات المتعددة تعويض الأخطاء العرضية، مثل تقلبات المقاومة في لحظة التلامس).
3. العوامل المتداخلة الشائعة وإجراءات التجنب
- تأثير درجة الحرارة
بعد تشغيل ملف المحرك، ترتفع درجة حرارته، مما يؤدي إلى زيادة قيمة المقاومة (على سبيل المثال، عند تشغيل المحرك عند درجة حرارة 80 درجة مئوية، تكون مقاومة ملف النحاس أعلى بنحو 22% من مقاومته عند درجة حرارة الغرفة البالغة 25 درجة مئوية). إذا لزم قياس "مقاومة البرد" (الحالة القياسية المرجعية)، فيجب إيقاف تشغيل المحرك وتبريده إلى درجة حرارة الغرفة. أما إذا لزم قياس "مقاومة الحرارة" (لتحليل خسائر التشغيل)، فيجب إكمال القياس في غضون 10 دقائق بعد إيقاف تشغيل المحرك، وتسجيل درجة حرارة الملف في ذلك الوقت لتسهيل تصحيح البيانات لاحقًا.
- التدفق المغناطيسي المتبقي والقوة الدافعة الكهربائية المستحثة
بعد إيقاف تشغيل محرك تيار مستمر ذي إثارة منفصلة أو إثارة تحويلية، قد يتبقى تدفق مغناطيسي متبقٍ في ملف الإثارة. عند دوران المحرك، تُستحث قوة دافعة كهربائية (مثل المولد)، مما يتداخل مع قياس الجسر. طريقة تجنب ذلك: قبل القياس، يُوصَل طرفا المحرك بدائرة قصر، ثم يُدار عمود المحرك يدويًا من 3 إلى 5 مرات لتحرير القوة الدافعة الكهربائية المستحثة المتبقية. في حال استمرار التداخل، يُمكن فصل أسلاك ملف الإثارة للتخلص من تأثير التدفق المغناطيسي المتبقي.
- الأسلاك ومقاومة التلامس
عند استخدام مقياس متعدد عادي (قياس أحادي الذراع)، قد تُشكل مقاومة الأسلاك (مثل مقاومة السلك ومقاومة تلامس الطرف) نسبة كبيرة (على سبيل المثال، إذا كانت مقاومة المحرك 1Ω ومقاومة الأسلاك 0.1Ω، يصل الخطأ إلى 10%). لذلك، يجب استخدام جسر ثنائي الذراع لقياس مقاومة المحرك منخفضة المقاومة. أثناء القياس، تأكد من أن مساحة المقطع العرضي للسلك ≥1.5 مم² (لتقليل مقاومة السلك)، وشدّ الأطراف بمفك براغي لتجنب التوصيل الظاهري.
4. تحليل البيانات وتطبيقها بعد القياس
- مقارنة البيانات والحكم
قارن قيمة مقاومة المحرك المقاسة بالقيمة القياسية في دليل مصنع المحركات: إذا كانت القيمة الفعلية أعلى من القيمة القياسية بأكثر من 15%، فقد يكون ذلك بسبب شيخوخة ملف المحرك (أكسدة الأسلاك، كربنة طبقة العزل) أو قصر الدائرة بين اللفات (توصيل جزء من اللفة، مما يؤدي إلى انخفاض المقاومة الكلية، والذي يجب تقييمه بالتزامن مع اختبارات أخرى). إذا كانت القيمة الفعلية أقل، فمن الضروري التحقق من وجود قصر في الدائرة بين اللفات (يمكن استخدام مقياس ميغا أوم لقياس مقاومة عزل اللفات للتقييم الإضافي).
- سيناريوهات التطبيق العملي
يمكن استخدام قيمة مقاومة المحرك الدقيقة لحساب تيار بدء تشغيل المحرك (وفقًا للصيغة Ist = U/Ra، حيث U هو جهد المحرك) لتحديد مدى توافق بادئ التشغيل. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدامها لحساب فاقد النحاس (Pcu = Ia²Ra، حيث Ia هو تيار المحرك) لتحسين كفاءة طاقة المحرك (في حال كان فاقد النحاس كبيرًا جدًا، يجب التحقق من عدم وجود توليد حراري غير طبيعي في اللفائف).
في الختام، يتطلب القياس الدقيق لمقاومة محرك التيار المستمر اختيار الأدوات المناسبة، والتحكم في الظروف البيئية، وتجنب العوامل المتداخلة، والجمع بين قياسات متعددة ومقارنة البيانات. بهذه الطريقة فقط، يُمكن توفير أساس موثوق لصيانة المحرك وتحسين أدائه، وتجنب أخطاء الصيانة أو أعطال المعدات الناتجة عن سوء تقدير المعلمات.