בהיותם "ליבת הכוח" של הייצור התעשייתי, תקלות התחממות יתר הן בעיה שכיחה עבור מנועי AC במהלך הפעולה. התחממות יתר קלה עלולה להוביל לירידה ביעילות המנוע ולקיצור חיי השירות, בעוד שמקרים חמורים עלולים לגרום לשחיקה של הסלילים ולכיבוי הציוד, וכתוצאה מכך להפסדי ייצור עצומים. מהות התחממות יתר של מנוע AC היא "חוסר איזון בין יצירת חום לפיזור חום" - כלומר, החום הנוצר כתוצאה מאובדן נחושת, אובדן ברזל וכו' במהלך פעולת המנוע אינו יכול להתפזר בזמן, מה שגורם לטמפרטורה לחרוג ממגבלת הסבילות של חומר הבידוד. כדי לפתור בעיה זו במקור, יש צורך תחילה להבהיר את הגורמים העיקריים להתחממות יתר, ולאחר מכן לגבש אמצעי הגנה מדויקים המבוססים על מאפייני תרחישים תעשייתיים כדי להשיג את הערבות הכפולה של "בקרת חום מקור + פיזור חום יעיל".
1. גורמים עיקריים להתחממות יתר של מנוע AC
ניתן לחלק את הגורמים העיקריים להתחממות יתר של מנוע AC לשתי קטגוריות: "אובדן פנימי חריג" ו"כשל בפיזור חום חיצוני", שביניהן אובדן פנימי חריג הוא הגורם העיקרי. ראשית, אובדן נחושת מוגזם, המתייחס לאובדן התנגדות מוגזם של סלילי הסטטור והרוטור, נגרם בעיקר מקצרים בין-סיבוביים בסלילים ומחיבורי הדקים רופפים. הזדקנות ונזק לשכבת הבידוד של הסלילים יגרמו לקצרים בין-סיבוביים, ריכוז זרימת הזרם דרך מוליכים מקומיים ויצירת כמות גדולה של חום; חיבורי הדקים רופפים יגדילו את התנגדות המגע, ויוצרים "נקודה חמה" שמתחממת ללא הרף. שנית, אובדן ברזל מוגזם, הנובע מאובדן היסטרזיס חריג ואובדן זרמי מערבולת של ליבת המנוע, נפוץ בתרחישים עם מתח אספקת חשמל משתנה. כאשר המתח גבוה מדי, צפיפות השטף המגנטי של הליבה הופכת לרוויה, ואובדן ההיסטרזיס עולה בחדות. במיוחד במנועי AC אסינכרוניים, עלייה בקצב ההחלקה תחמיר עוד יותר את אובדן הברזל של הרוטור. שלישית, אובדן מכני מוגזם, שבו בלאי מיסבים וחוסר איזון ברוטור הם הגורמים העיקריים. מיסבים שחוקים מגבירים את התנגדות החיכוך, ורוטורים לא מאוזנים מייצרים כוח צנטריפוגלי נוסף במהלך הסיבוב. שניהם ממירים אנרגיה מכנית לחום, מה שגורם לעלייה בטמפרטורת מכסה הקצה של המנוע.
כשל חיצוני בפיזור חום הוא גורם חשוב התורם להתחממות יתר, הקשור קשר הדוק לסביבת ההפעלה של תרחישים תעשייתיים. ראשית, מבנים חסומים לפיזור חום. בתרחישים מאובקים כמו מפעלי טקסטיל וטחנות קמח, גופי הקירור של המנוע וכיסויי המאוורר מכוסים בקלות על ידי סיבים ואבק, וחוסמים תעלות פיזור חום; בסביבות לחות, אדי מים נוטים להתעבות על פני גופי הקירור, מה שמאיץ את הידבקות האבק ומעכב כפליים את פיזור החום. שנית, טמפרטורת סביבה מוגזמת. בתרחישים של טמפרטורה גבוהה כמו מפעלי פלדה ובתי מלאכה מטלורגיים, טמפרטורת הסביבה יכולה להגיע מעל 40 מעלות צלזיוס, ועולה על טמפרטורת הסביבה המקסימלית המתוכננת של המנוע (בדרך כלל 35 מעלות צלזיוס), מה שמפחית את הפרש הטמפרטורות לפיזור חום ומוריד משמעותית את יעילות פיזור החום. שלישית, כשלים במערכת הקירור. עבור מערכות קירור אוויר מאולץ וקירור מים הנפוצות במנועי AC גדולים, נזק למאווררים, כשלים במשאבות מים או צינורות קירור חסומים יובילו ישירות לאובדן קיבולת פיזור חום ויגרמו לעלייה מהירה בטמפרטורה. בנוסף, פעולה בעומס יתר היא גורם אנושי נפוץ המוביל להתחממות יתר בתרחישים תעשייתיים. כאשר עומס המנוע עולה על ההספק המדורג ביותר מ-15%, זרם הסליל עולה משמעותית, ואובדן הנחושת עולה ביחס לריבוע הזרם, מה שעלול לגרום להתחממות יתר תוך זמן קצר.
2. הגנה ממוקדת ופתרונות בתרחישים תעשייתיים
2.1 מניעה: הנחת יסודות לפעולה בטוחה
בתגובה לסיבות הנ"ל, תרחישים תעשייתיים צריכים לבנות מערכת הגנה משלושה ממדים: "מניעה - ניטור - תגובת חירום". ברמת המניעה, ראשית, יש למטב את בחירת המנוע. יש לבחור מנוע בעל הספק מתאים בהתאם למאפייני העומס כדי למנוע "סוס קטן שגורר עגלה גדולה". במקביל, יש לבחור מנועים מיוחדים לתרחישים ספציפיים - מנועים סגורים לחלוטין עם קירור עצמי (עם דרגת הגנה IP55 ומעלה) לסביבות מאובקות, ומנועים בעלי דרגות בידוד עמידות לטמפרטורות גבוהות (כגון Class F ו-Class H, עם טמפרטורות סובלנות של 155°C ו-180°C בהתאמה) לסביבות טמפרטורה גבוהה. שנית, יש לחזק את ההתקנה והתחזוקה. יש לוודא שהמנוע מקובע אופקית במהלך ההתקנה כדי למנוע חוסר איזון של הרוטור; יש לנקות אבק ופסולת מצלעות הקירור ומכסי המאוורר באופן קבוע (לפחות פעם בחודש), לבצע שימון ותחזוקה של מיסבים מדי שנה, ולהחליף מיד שכבות בידוד של סלילים ישנים ומיסבים שחוקים. עבור חיבורי הדקים, יש להשתמש במפתח מומנט כדי לחבר אותם בהתאם לתקנים כדי למנוע התנגדות מגע מוגזמת.
2.2 ניטור: זיהוי סכנות נסתרות מראש
ברמת הניטור, יש צורך להקים מערכת ניטור טמפרטורה בזמן אמת כדי לזהות מוקדם סכנות התחממות יתר. עבור מנועים קטנים ובינוניים, ניתן להטמיע חיישני טמפרטורה PT100 מפלטינה בסלילי הסטטור כדי לנטר ישירות את טמפרטורת הסליל; עבור מנועים גדולים, ניתן להשתמש במדחומים אינפרא אדום לבדיקות שוטפות של חלקים מרכזיים כגון מיסבים וכיסויי קצה, או להתקין התקני מדידת טמפרטורה מקוונים כדי להעביר נתוני טמפרטורה למערכת הבקרה המרכזית בזמן אמת. כאשר הטמפרטורה עולה על הסף (למשל, 140°C עבור מנועים מסוג F), מופעלת אוטומטית אזעקה קולית וחזותית. במקביל, יש לנטר פרמטרי זרם ומתח באמצעות בקר מנוע חכם. כאשר הזרם עולה על הערך המדורג ב-10%, העומס מופחת אוטומטית או שהמנוע כבוי כדי למנוע יצירת חום כתוצאה מעומס יתר במקור. בנוסף, יש לייעל את תכנון מערכת פיזור החום: יש להתקין מאווררי קירור עצמאיים או מעילי קירור מים עבור מנועים בתרחישי טמפרטורה גבוהה; יש לאמץ שיטת "אוורור בלחץ חיובי" בתרחישים מאובקים, שבה אוויר דחוס נקי מוכנס למנוע כדי למנוע חדירת אבק למבנה פיזור החום.
2.3 טיפול בחירום ואופטימיזציה לטווח ארוך: הבטחת פעולה רציפה
ברמת הטיפול בחירום ואופטימיזציה לטווח ארוך, כאשר המנוע משמיע אזעקת התחממות יתר, יש צורך לעצור את המכונה באופן מיידי לצורך בדיקה. השתמשו במולטימטר כדי לבדוק את התנגדות הבידוד של הסליל כדי לקבוע אם יש קצר חשמלי; השתמשו בגלאי רעידות כדי לבדוק שחיקה של המיסב ואיזון הרוטור כדי למנוע הרחבת התקלה. בטווח הארוך, צרו קובץ ניהול מחזור חיים מלא עבור המנוע, רשמו כל נתוני תחזוקה ומדידת טמפרטורה, נתחו את דפוס התחממות היתר, וגיבשו תוכנית החלפה מראש עבור חלקים עם תקלות תכופות. במקביל, שלבו טרנספורמציה לחיסכון באנרגיה על ידי החלפת מנועים ישנים במנועי AC חסכוניים באנרגיה בעלי יעילות גבוהה. מנועים אלה מאמצים עיצובים אופטימליים של סלילים וליבות, אשר יכולים להפחית את אובדן הנחושת ואובדן הברזל ב-20%-30%, ובכך להפחית באופן מהותי את ייצור החום. לסיכום, ההגנה מפני התחממות יתר של מנועי AC צריכה לשלב מאפייני תרחישים, ובאמצעות אמצעים שיטתיים כגון "בחירת מדויקת, ניטור משופר, פיזור חום אופטימלי ותפעול ותחזוקה סטנדרטיים", להשיג את המטרות הכפולות של מניעת תקלות ותפעול יעיל, ולהבטיח את המשכיות ויציבות הייצור התעשייתי.




