1. הצגת הבעיה
מנועי DC, המהווים ציוד מרכזי להמרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית, נמצאים בשימוש נרחב במכונות, מעליות, כלי רכב המונעים על ידי אנרגיה חדשה ותחומים אחרים. עם זאת, במהלך פעולה ארוכת טווח, חלק מהמשתמשים עשויים להבחין בעליית טמפרטורה חריגה על בית המנוע, ובמקרים חמורים, תופעות של התחממות יתר כגון שינוי צבע של שכבת הבידוד ופליטת ריח שרוף. בעיה זו לא רק מקצרת את חיי המנוע, אלא גם עלולה להוביל לתקלות חמורות כגון שחיקה של הסלילים וכיבוי הציוד, וכתוצאה מכך מפגעי בטיחות והפסדים כלכליים. לכן, חקירת "מדוע מתרחשת התחממות יתר במנועי DC במהלך הפעולה וכיצד ניתן למנוע אותה ולטפל בה באופן מדעי" היא בעלת חשיבות רבה להבטחת פעולה יציבה של הציוד.

2. ניתוח בעיות: גורמים עיקריים להתחממות יתר של מנוע DC
התחממות מנוע DC קשורה ישירות לאובדן אנרגיה. תופעת התחממות יתר נובעת בעיקר משתי סיבות מרכזיות: עלייה חריגה בהפסדים פנימיים וכשל במערכת פיזור החום, אשר ניתן לחלק באופן ספציפי לשלוש הקטגוריות הבאות:

ראשית, הפסד חשמלי מוגזם. כאשר המנוע פועל, סליל הארמטורה וסליל השדה יוצרים הפסדי נחושת, שגודלם פרופורציונלי לריבוע הזרם. אם המנוע פועל תחת עומס יתר במשך זמן רב, או אם מתח הארמטורה גבוה מדי, מה שגורם לזרם לחרוג מהערך המדורג, הפסדי הנחושת יגדלו בחדות. אם לא ניתן לפזר את החום בזמן, טמפרטורת המנוע תעלה. לדוגמה, בעיבוד מכונות, אם עומס החיתוך גדל פתאום, המנוע צריך להפיק מומנט גדול יותר, וזרם הארמטורה יעלה בהתאם. אם מצב זה נמשך זמן רב, טמפרטורת הסליל תעלה במהירות את סף הבטיחות.

שנית, חיכוך מכני חריג. קיים חיכוך מכני בין המיסבים, הקומוטטור והמברשות בתוך המנוע. בנסיבות רגילות, אובדן החיכוך קטן. עם זאת, ככל שזמן השירות עולה, המיסבים עלולים להיתקל בבעיות כמו בלאי ושומן סיכה יבש, מה שמוביל לעלייה בהתנגדות החיכוך. אם משטח הקומוטטור שחוק, מעוות או שלחץ המברשת גבוה מדי, הדבר יגביר גם את חימום החיכוך. תקלות מכניות אלו הופכות את האובדן המכני של המנוע לחום נוסף, מה שגורם לעלייה בטמפרטורה הכוללת של המנוע. לדוגמה, לאחר שחיקת המיסב, לרוטור תהיה אקסצנטריות קלה, מה שלא רק מגביר את החיכוך אלא גם עלול לגרום למרווחי אוויר לא אחידים, מה שמגביר עוד יותר את חימום המנוע.

שלישית, כשל במערכת פיזור החום. מנועי DC מסתמכים בדרך כלל על מאווררים, צלעות קירור או צינורות קירור לפיזור חום. אם להבי המאוורר ניזוקים, צלעות הקירור חסומות על ידי אבק ושמן, או צינורות קירור חסומות על ידי פסולת, יעילות פיזור החום תפחת משמעותית. בנוסף, הפעלה בסביבה בטמפרטורה גבוהה (כגון ציוד חיצוני בקיץ או מנועים בארונות בקרה סגורים) תגביר את הקושי בפיזור החום, ותגביר את הסיכוי להתרחשות התחממות יתר.

3. אמצעי מניעה וטיפול בהתחממות יתר של מנוע DC
בתגובה לסיבות הנ"ל, ניתן לנקוט באמצעים משני היבטים: תחזוקה מונעת וטיפול בתקלות כדי למנוע התחממות יתר של המנוע.

מבחינת תחזוקה מונעת, ראשית, יש צורך לשלוט באופן סביר בעומס המנוע ולהימנע מפעולת עומס יתר ארוכת טווח. יש לבחור מנוע בעל הספק תואם בהתאם לדרישות הציוד, ולהגדיר הגנה מפני זרם יתר במערכת הבקרה כדי לנתק אוטומטית את אספקת החשמל או להפחית את העומס כאשר הזרם עולה על הערך המדורג. שנית, יש לבצע תחזוקה מכנית שוטפת של המנוע. יש לבדוק את מצב שימון המיסבים כל 3-6 חודשים, להוסיף או להחליף גריז סיכה בזמן, לבדוק את דרגת הבלאי של המברשת, להתאים את לחץ המברשת ולשמור על ניקיון וחלקות משטח הקומוטטור. לבסוף, יש לנקות את מערכת פיזור החום באופן קבוע, להסיר אבק ושמן מגופי הקירור, המאווררים ותעלות האוויר כדי להבטיח תעלות פיזור חום פתוחות. בסביבות טמפרטורה גבוהה, ניתן להתקין מאווררי קירור או התקני פיזור חום נוספים.

מבחינת טיפול בתקלות, אם מתגלה התחממות יתר של המנוע, יש לכבות את המכונה באופן מיידי לצורך בדיקה. אם הסיבה היא אובדן חשמלי מוגזם, יש צורך לזהות האם העומס חריג, לבדוק האם מתח הארמטורה יציב, ולבדוק את הסלילים לאיתור תקלות כגון קצר חשמלי ופגיעות הארקה. במידת הצורך, יש להחליף את הסלילים הפגומים. אם הבעיה היא חיכוך מכני חריג, יש לפרק את המנוע כדי לבדוק האם המיסבים שחוקים והאם יש תקלות בקומוטטור ובמברשות, להחליף את החלקים הפגומים ולהרכיב אותם מחדש. אם מערכת פיזור החום נכשלת, יש לנקות את רכיבי פיזור החום, לתקן או להחליף את המאוורר הפגום, ולנקות את צינורות אוויר הקירור כדי להבטיח שמערכת פיזור החום תחזור לפעולה רגילה. לאחר פתרון בעיות, יש לבצע ניסוי ללא עומס למשך זמן מה כדי לוודא שטמפרטורת המנוע תקינה לפני הכנסתו לשימוש.

לסיכום, התחממות יתר של מנועי DC היא תוצאה של פעולה משולבת של גורמים מרובים. באמצעות תחזוקה מונעת מדעית וטיפול בזמן בתקלות, ניתן למנוע ביעילות התחממות יתר, להאריך את חיי השירות של המנוע ולהבטיח את פעולתו היציבה של הציוד.
​