يشير مصطلح "السخونة الزائدة والحمل الزائد" في تشغيل محرك التيار المتردد إلى حالة يتجاوز فيها الحمل الفعلي للمحرك حمولته المقدرة، أو إلى اختلالات أخرى تؤدي إلى تجاوز درجة حرارة الجزء الثابت والدوار للقيمة التصميمية المسموح بها (عادةً ما تكون أقصى درجة حرارة مطابقة لفئة العزل، مثل 105 درجات مئوية للفئة أ، و130 درجة مئوية للفئة ب، و155 درجة مئوية للفئة و، و180 درجة مئوية للفئة ح). يؤدي الحمل الزائد لفترات طويلة إلى تآكل العزل، واحتراق الملفات، وحتى تلف المحرك. فيما يلي الأسباب والوقاية وطرق المعالجة:
1. الأسباب الرئيسية لارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد
جوهر ارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد في محركات التيار المتردد هو أن "طاقة دخل المحرك أكبر من طاقة خرجه، فتتحول الطاقة الزائدة إلى حرارة وتتراكم". ويمكن تقسيمها تحديدًا إلى أربع فئات: أسباب تتعلق بجانب الحمل, الأسباب الذاتية الحركية, أسباب تتعلق بإمدادات الطاقة، و بيئة التشغيل تسبب.
1.1 أسباب تتعلق بجانب الحمل (الأكثر شيوعًا)
- الحمل الفعلي يتجاوز الحمل المقدرعلى سبيل المثال، تؤدي الانسدادات في أنابيب مضخات المياه والمراوح إلى زيادة المقاومة، وزيادة حجم القطع في أدوات الماكينة، وتشويش أحزمة النقل. يؤدي ذلك إلى تجاوز عزم دوران خرج المحرك باستمرار لعزم الدوران المُصنّف، ويتجاوز التيار التيار المُصنّف بكثير (عادةً ما يكون تيار الحمل الزائد 1.2-2 ضعف التيار المُصنّف)، مما يؤدي إلى زيادة حادة في فقد النحاس (I²R) وما يتبعه من تسخين.
- بدء التشغيل المتكرر/الدوران الأمامي والخلفي للحمل:يبلغ تيار بدء تشغيل المحرك ما بين 5 و8 أضعاف التيار المُصنّف أثناء بدء التشغيل. يؤدي التشغيل والإيقاف المتكرر إلى تراكم الحرارة الناتجة عن التيارات الكبيرة قصيرة المدى، خاصةً في المحركات غير المتزامنة الصغيرة والمتوسطة الحجم، حيث تُشكّل خسائر بدء التشغيل نسبةً أكبر.
- تقلبات الحمل المفرطةبالنسبة للمعدات مثل الكسارات والغرابيل المهتزة، يتذبذب الحمل بشكل كبير. يحتاج المحرك إلى تعديل عزم الدوران بشكل متكرر، وتؤدي تقلبات التيار إلى تراكم الحرارة.
1.2 الأسباب الذاتية الحركية
- أعطال اللف: دوائر قصر بين اللفات، أو دوائر قصر بين الأطوار، أو دوائر قصر أرضية في ملفات الجزء الثابت ستُقلل من عدد لفات اللفات الفعلية، وتُسبب زيادة غير طبيعية في التيار، مما يُؤدي إلى ارتفاع شديد في درجة الحرارة الموضعية (على سبيل المثال، قد تتجاوز درجة الحرارة عند دائرة قصر بين اللفات 200 درجة مئوية فورًا). الدوائر المفتوحة في ملفات الدوار (للدوارات الملفوفة) أو ضعف تلامس حلقات الانزلاق ستُسبب تيارًا غير متساوٍ في الدوار وفقدانًا إضافيًا في الحرارة.
- صدوع النواة الحديديةيؤدي تلف العازل بين صفائح الفولاذ السيليكوني لقلب الجزء الثابت (مثل التقادم والتآكل) إلى زيادة "فقدان التيار الدوامي" و"فقدان التباطؤ"، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة قلب الحديد ونقل الحرارة إلى الملفات. كما أن ارتخاء صفائح قلب الحديد يزيد من المقاومة المغناطيسية، مما يزيد بدوره من التسخين.
- أعطال ميكانيكيةيؤدي التآكل أو نقص الزيت أو انحشار المحامل إلى زيادة مقاومة دوران الدوار، وتتحول الخسائر الميكانيكية إلى حرارة. يؤدي عدم تساوي فجوة الهواء بين الجزء الثابت والدوار (مثل انحراف الحلقة الداخلية/الخارجية للمحمل) إلى توزيع غير متساوٍ للمجال المغناطيسي، وزيادة كثافة التدفق المغناطيسي المحلي، وزيادة الخسائر الإضافية.
1.3 أسباب تتعلق بمصدر الطاقة
- جهد مصدر الطاقة غير الطبيعيالجهد العالي جدًا (أكثر من 10% فوق الجهد المُصنّف) يُشبع كثافة التدفق المغناطيسي لقلب الجزء الثابت، ويزيد بشكل حاد من فقدان الحديد. الجهد المنخفض جدًا (أكثر من 10% أقل من الجهد المُصنّف) يُقلل من عزم دوران خرج المحرك. إذا ظل الحمل ثابتًا، فسيحتاج المحرك إلى زيادة التيار للحفاظ على عزم الدوران، مما يؤدي إلى زيادة فقدان النحاس.
- تردد مصدر الطاقة غير الطبيعيالتردد الصناعي في الصين هو 50 هرتز. إذا انخفض التردد (مثلاً، أقل من 48 هرتز)، تنخفض سرعة المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت، ويزداد معدل انزلاق الدوار، ويزداد فقدان النحاس فيه. زيادة التردد ستزيد من فقدان الحديد في المحرك.
- اختلال توازن مصدر الطاقة ثلاثي الطورإذا تجاوز فرق الجهد ثلاثي الأطوار 5%، فسيكون تيار الطور الثلاثي للجزء الثابت غير متوازن. يُولّد تيار التسلسل السالب مجالًا مغناطيسيًا دوارًا معاكسًا، مما يزيد من الخسائر والسخونة، ويتسبب بشكل خاص في ارتفاع درجة حرارة الجزء الدوار.
1.4 أسباب بيئة التشغيل
- ظروف تبديد الحرارة السيئة:إن تلف مروحة تبريد المحرك، أو انسداد غطاء المروحة، أو تركيب المحرك في بيئة ذات درجة حرارة عالية (تتجاوز 40 درجة مئوية)، والغبار الزائد، والتهوية السيئة تمنع تبديد الحرارة بشكل فعال، مما يؤدي إلى تراكم درجة الحرارة.
- فئة الحماية غير متطابقة:على سبيل المثال، استخدام محرك ذو فئة حماية IP23 (يحمي من الأجسام الغريبة الصلبة ولكن ليس الماء) في بيئة رطبة يسمح بدخول الرطوبة، مما يقلل من عزل الملفات ويزيد من تيار التسرب، مما يسبب التسخين.
2. التدابير الوقائية من ارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد
وللاستجابة للأسباب المذكورة أعلاه، ينبغي أن يتم الوقاية من خلال أربعة جوانب: "مطابقة الحمل، وصيانة المحرك، وضمان مصدر الطاقة، والتحكم في البيئة":
-
تطابق الحمل والمحرك بشكل معقول
- عند اختيار محرك، تأكد من أن قدرته المقدرة أعلى بنسبة 10%-20% من قدرة الحمل الفعلية (أي أن معدل الحمل مُتحكم به عند 80%-90%) لتجنب "حصان صغير يجر عربة كبيرة". بالنسبة للمعدات التي تتطلب تشغيلًا متكررًا ودورانًا أماميًا وخلفيًا، اختر "محركات تشغيل متكرر" (مثل محركات YZR غير المتزامنة الملفوفة).
- عند تثبيت الحمل، تأكد من أن محورية نظام النقل الميكانيكي للمعدات (مثل الوصلات والبكرات) تلبي المتطلبات لتجنب الحمل الإضافي بسبب سوء المحاذاة.
-
صيانة المحرك بانتظام
- فحص اللفاستخدم جهاز قياس مقاومة العزل (ميغا أوم) لاختبار مقاومة عزل لفائف الجزء الثابت للأرضية شهريًا، على ألا تقل عن 0.5 ميغا أوم (للمحركات منخفضة الجهد). إذا كانت منخفضة جدًا، فيجب تجفيف اللفات أو استبدالها. افحص مظهر اللفات بانتظام بحثًا عن أي تغير في اللون أو رائحة احتراق.
- فحص القلب الحديدي والميكانيكي: تحقق من ارتخاء صفائح القلب الحديدي كل ثلاثة أشهر، وتأكد من عدم وجود ضوضاء غير طبيعية أو تسرب زيت في المحامل، وقم بتجديد أو استبدال الشحم (مثل شحم الليثيوم رقم 2) بانتظام وفقًا للتعليمات. تحقق من فجوة الهواء بين الجزء الثابت والدوار، واضبط المحامل أو الدوار إذا كانت غير مستوية.
- فحص نظام التبريد:قم بتنظيف الغبار الموجود على مشتت حرارة المحرك وغطاء المروحة كل أسبوع للتأكد من سلامة شفرات المروحة وعدم وجود عوائق في مجرى الهواء.
-
ضمان إمدادات الطاقة المستقرة
- ركّب أجهزة مراقبة الجهد والتردد لضمان تذبذب جهد مصدر الطاقة ضمن ±5% من القيمة المُصنّفة، وتذبذب التردد ضمن ±1 هرتز. بالنسبة للمعدات ثلاثية الطور، ركّب جهاز حماية من عدم توازن التيار ثلاثي الطور لإيقاف تشغيل الجهاز تلقائيًا عندما يتجاوز عدم توازن التيار ثلاثي الطور 10%.
- بالنسبة للسيناريوهات ذات الجهد غير المستقر (مثل ورش العمل في المصانع)، قم بتثبيت مثبت الجهد أو مصدر طاقة بتردد متغير لتجنب التحميل الزائد للمحرك الناتج عن الجهد غير الطبيعي.
-
تحسين بيئة التشغيل
- ركّب المحرك في بيئة جيدة التهوية، ودرجة حرارة أقل من 40 درجة مئوية، وخالية من الغبار أو الغازات المسببة للتآكل. في حال كانت البيئة قاسية، اختر محركًا ذا فئة حماية عالية (مثل IP54 وIP65) وركّب مروحة تبريد أو مبردًا (مثل التبريد بالهواء القسري أو التبريد بالماء).
- تجنب تعريض المحرك لأشعة الشمس المباشرة أو وضعه بالقرب من مصادر الحرارة (مثل الغلايات والسخانات). إذا لزم الأمر، ركّب واقيًا من الشمس أو لوحًا عازلًا للحرارة.
3. طرق التعامل مع حالات الطوارئ في حالة ارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد
إذا وجد أن المحرك يسخن بشكل زائد أثناء التشغيل (مثل أن يكون الغلاف ساخنًا، أو أن درجة الحرارة تتجاوز القيمة المقدرة، أو أن مرحل الحرارة يعمل)، فقم بالتعامل معه وفقًا للخطوات التالية:
- أوقف الآلة على الفورافصل مصدر طاقة المحرك لتجنب تفاقم العطل (مثل احتراق الملفات). إذا كان المُرحِّل الحراري يعمل، فانتظر حتى يبرد (حوالي 5-10 دقائق) قبل إعادة ضبطه.
- استكشاف السبب وإصلاحه:
- قم بلمس غلاف المحرك وغطاء نهاية المحمل باليد لتحديد جزء التسخين (على سبيل المثال، قد تكون الحرارة على جانب اللف مشكلة في الحمل أو مصدر الطاقة، بينما قد تكون الحرارة على جانب المحمل عطلًا ميكانيكيًا)؛
- تحقق مما إذا كان الحمل متوقفًا ونظام النقل طبيعيًا، واستخدم مقياسًا متعددًا لاكتشاف ما إذا كان جهد مصدر الطاقة والتيار ثلاثي الطور متوازنين، واستخدم مقياس ميغا أوم لاكتشاف مقاومة عزل الملفات؛
- إذا كنت تشك في وجود عطل في المحمل، قم بإزالة الغطاء النهائي للتحقق من تآكل المحمل، أو استخدم سماعة الطبيب للاستماع إلى الضوضاء غير الطبيعية أثناء التشغيل.
- التعامل المستهدف:
- في حالة وجود حمل زائد: قم بتقليل الحمل أو استبدال المحرك بقوة أعلى؛
- في حالة وجود مصدر طاقة غير طبيعي: اتصل بفني كهربائي لضبط الجهد وإصلاح عدم التوازن ثلاثي الطور؛
- إذا كان هناك عطل في اللفات: قم بتجفيف اللفات الرطبة أو استبدال اللفات ذات الدوائر القصيرة/الدوائر المفتوحة؛
- إذا كان العطل ميكانيكيًا: استبدل المحامل البالية واضبط محاذاة فجوة الهواء بين الجزء الثابت والدوار أو نظام النقل؛
- إذا كان تبديد الحرارة ضعيفًا: قم بتنظيف نظام التبريد وتثبيت أجهزة التبريد.
- التحقق من تشغيل الاختباربعد الاستخدام، شغّل المحرك بدون تحميل لمدة 5-10 دقائق للتحقق من أن التيار ودرجة الحرارة طبيعيان؛ ثم شغّله بالحمل المُصنّف لمدة 30 دقيقة. تأكد من عدم وجود ارتفاع في درجة الحرارة قبل استئناف التشغيل الطبيعي.
4. الملخص
يكمن جوهر ارتفاع درجة حرارة محرك التيار المتردد وزيادة تحميله في "اختلال توازن الطاقة" (توليد الحرارة > تبديدها)، وترتبط أسبابه الجذرية غالبًا بعدم توافق الأحمال، أو سوء الصيانة، أو اختلال إمداد الطاقة، أو البيئات القاسية. يمكن الوقاية الفعالة من خلال "اختيار المحرك المناسب، والصيانة الدورية، وإمداد الطاقة الثابت، والبيئة المُثلى". يجب اتباع نهج "إيقاف الآلة ← استكشاف الأخطاء وإصلاحها ← التعامل ← التحقق" في التعامل مع حالات الطوارئ لتجنب تفاقم الأعطال. تُعدّ الوقاية الجيدة من ارتفاع درجة الحرارة والحمل الزائد والتحكم فيهما مفتاح إطالة عمر المحرك وضمان تشغيل المعدات بكفاءة.