בתרחישי התחלה-עצירה תכופים (למשל, מעליות, מכונות CNC, קווי ייצור אוטומטיים), מנועי DC עוברים מעברים חוזרים ונשנים מ-0 למהירות מדורגת ולהיפך. מצב זה חושף רכיבים ספציפיים לפגיעה מתמדת ולאובדן אנרגיה, מה שמחייב תשומת לב ממוקדת לארבעה רכיבים מרכזיים: מברשות וקומוטטורים, סלילי ארמטורה, מיסבים ובלמים אלקטרומגנטייםמנגנוני הבלאי שלהם ואמצעי התחזוקה הממוקדים שלהם מפורטים להלן:
1. מברשות וקומוטטורים: אזורי פגיעה גבוהה לחיכוך וניצוצות במהלך התנעות/עצירות
התחלות ועצירות תכופות מאיצות את הבלאי של מברשות וקומוטטורים, המונעים על ידי שני גורמים מרכזיים: ראשית, זרם הארמטורה משתנה באופן דרסטי במהלך התחלות/עצירות (זרם ההתנעה יכול להגיע לפי 5-8 מהזרם המדורג), ומהירות הקומוטור עולה או יורדת במהירות מ-0, מה שגורם ל"פגיעת חיכוך הזזה" ול"ניצוץ קומוטציה מוגבר" בממשק המגע. מצד אחד, פגיעת החיכוך מאיצה את בלאי המברשות - תחת פעולה רציפה רגילה, מברשות מחזיקות בדרך כלל מעמד 2,000-3,000 שעות, אך תוחלת חיים זו מתקצרת ל-800-1,200 שעות בתרחישי התחל-עצירה תכופים. אם מברשות לא מוחלפות כשהן שחוקות ל-1/3 מאורכן המקורי, שטח המגע פוחת, צפיפות הזרם עולה והניצוץ מחמיר. מצד שני, שינויים פתאומיים בכוח האלקטרו-מניע של הקומוטציה במהלך התחלות/עצירות מייצרים בקלות ניצוצות חזקים, אשר שורפים את פני השטח של הקומוטור, יוצרים בורות או שכבות תחמוצת ומגדילים את התנגדות המגע - ויוצרים מעגל קסמים של "בלאי → ניצוצות → בלאי חמור יותר".
תחזוקה מתמקדת בשלושה שלבים עיקריים:
- יש לבדוק באופן קבוע את בלאי המברשות כל 200-300 שעות פעולה. יש להחליף את המברשות בדגמים מתאימים (לדוגמה, מברשות מרוכבות מאבקת גרפיט-מתכת עדיפות לתרחישי התנעה-עצירה תכופים, מכיוון שהן מציעות עמידות גבוהה יותר בפני שחיקה ב-30% בהשוואה למברשות גרפיט טהורות) ולוודא שלחץ המברשת יציב על 15-25 קילופסקל (לחץ לא מספיק גורם להיווצרות ניצוצות; לחץ מוגזם מאיץ את הבלאי).
- יש ללטש את פני השטח של הקומוטטור בעזרת נייר זכוכית עדין בקוטר 400 כל 500 שעות כדי להסיר שכבות תחמוצת ובורות, תוך הקפדה על חספוס פני השטח (Ra) ≤ 0.8 מיקרון. יש לנקות את פני השטח עם אלכוהול לאחר הליטוש.
- יש למרוח שכבה דקה של גריז מוליך (למשל, גריז מבוסס גרפיט) על פני השטח של הקומוטטור כדי להפחית את מקדם החיכוך במהלך התנעות/עצירות ולמזער ניצוצות.
2. סלילי ארמטורה: סיכונים של פגיעה בבידוד ואובדן נחושת תחת השפעת זרם התחלה-עצירה
במהלך התנעות ועצירות, סלילי ארמטורה מתמודדים עם סיכוני שחיקה כפולים:
- זרם התנעה גבוה גורם לעלייה חדה באובדן נחושת (Pcu = I²R). לדוגמה, מנוע עם זרם מדורג של 50 אמפר עשוי להיות בעל זרם התנעה של 300 אמפר, מה שמגדיל את אובדן הנחושת פי 36 מרמת ההפעלה המדורגת. זה גורם לעלייה פתאומית בטמפרטורה בסלילים, מה שמאיץ את הזדקנות הבידוד (למשל, תוחלת החיים של בידוד Class B מתקצרת בחצי כאשר הוא נחשף לטמפרטורות מעל 130 מעלות צלזיוס).
- כאשר הרוטור מסתובב, סלילי הארמטורה סובלים מפגיעות כוח אלקטרומגנטיות חוזרות ונשנות. במיוחד בקצוות הקבועים של חוטי הליפוף, רעידות פוגעות בקלות בשכבת הבידוד, מה שמוביל לקצרים בין מעגלים.
תחזוקה מתמקדת ב"בקרת זרם" ו"בדיקת בידוד":
- התקן מתנע רך במעגל הארמטורה. על ידי העלאה הדרגתית של מתח הארמטורה, זרם ההתנעה מוגבל לפי 1.5-2 מהערך המדורג (לדוגמה, 75-100 אמפר עבור מנוע 50 אמפר), תוך הימנעות מפגיעות זרם גבוה.
- בדקו את התנגדות הבידוד של סלילי הארמטורה בעזרת מגה-אוהם-מטר כל 3 חודשים, וודאו שהיא נשארת ≥ 0.5 MΩ (עבור מנועים של 380 וולט). אם התנגדות הבידוד יורדת, פרקו את המנוע וייבשו את הסלילים בעזרת אקדח חום (טמפרטורה ≤ 80°C) או מרחו מחדש צבע מבודד (למשל, צבע מבודד שעבר שינוי אפוקסי).
- בדקו את סרט הקישור בקצות סלילי הארמטורה. החליפו את הסרט הרופף או השבור בחלופות עמידות לטמפרטורות גבוהות (למשל, סרט בד פיברגלס) כדי למנוע בלאי הנגרם מרעידות.
3. מיסבים: סיכונים נסתרים של כוח רדיאלי וכשל סיכה במהלך התנעות/עצירות
התחלות ועצירות תכופות משבשות את יציבות הסיכה ואיזון הכוח של המיסבים:
- בעת ההפעלה, הרוטור מאיץ בפתאומיות ממנוחה, וגורם ל"חיכוך הזזה" (במקום חיכוך גלגול רגיל) בין הטבעת הפנימית של המיסב לכדורים. זה שובר את שכבת השומן, ומאיץ את הבלאי של הכדורים והמסילות.
- במהלך התנעות/עצירות, ציר המנוע נוטה ליציאה רדיאלית עקב תנודות בעומס, מה שחשף את המיסבים לכוח רדיאלי נוסף. עם הזמן, הדבר מגדיל את מרווח המיסבים (למיסבי כדור חריץ עמוק רגילים יש מרווח של ≤ 0.1 מ"מ, שעשוי לעלות על 0.2 מ"מ לאחר התנעות/עצירות תכופות), מה שמוביל לרעש ורעידות חריגים.
תחזוקה שמה דגש על "ניהול סיכה" ו"בדיקת מרווח":
- קצרו את מרווח החלפת הגריז - מ-6 חודשים (לפעולה רגילה) ל-3 חודשים עבור תרחישי התנעה-עצירה תכופים. השתמשו בגריז עמיד בפני גזירה ועמיד בטמפרטורה גבוהה (למשל, גריז מבוסס ליתיום מרוכב דרגה 2, מתאים לטמפרטורות של -20°C עד 150°C) ומלאו 1/2-2/3 מהחלל הפנימי של המיסב (עודף גריז גורם להתחממות יתר; גריז חסר מוביל לחיכוך יבש).
- יש לנטר את רעשי המיסב בעזרת סטטוסקופ כל 200 שעות. אם נשמעים צלילי "זמזום" או "קליק", יש לכבות את המנוע מיד. יש למדוד את מרווח המיסב בעזרת מד גישוש ולהחליף את המיסבים אם המרווח עולה על 0.15 מ"מ.
- ודא שסטיית הקואקסיאליות בין ציר המנוע למצמד היא ≤ 0.1 מ"מ במהלך ההתקנה כדי להפחית את פגיעת הכוח הרדיאלי במהלך התנעות/עצירות.
4. בלמים אלקטרומגנטיים: שחיקה של רפידות וסלילים של בלמים תחת בלימה תכופה
חלק ממנועי הזרם הישר (למשל, מנועי גרירה למעליות, מנועי הרמה) מצוידים בבלמים אלקטרומגנטיים. התנעות ועצירות תכופות דורשות מהבלם "להתחבר ולהתנתק" שוב ושוב, מה שגורם לשני סוגים של בלאי:
- בלאי רפידות בלם: כל מחזור בלימה כרוך בחיכוך בין הרפידה לתוף הבלם. בלימה תכופה מפחיתה את עובי הרפידה במהירות (עובי הרפידה הרגיל הוא 5 מ"מ; בלאי עשוי להגיע ל-0.5-1 מ"מ לחודש בתרחישי התנעה-עצירה תכופים). כאשר העובי יורד מתחת ל-2 מ"מ, ביצועי הבלימה יורדים באופן משמעותי.
- שחיקה של סליל הבלם: הפעלה תכופה של סליל הבלם מגבירה את אובדן הנחושת. בנוסף, פגיעת כוח אלקטרומגנטי במהלך ההפעלה פוגעת בקלות בשכבת הבידוד של הסליל, מה שמוביל לקצר חשמלי.
תחזוקה נועדה ל"רפידות בלם" ו"סלילים":
- בדוק את עובי רפידות הבלם מדי שבוע. החלף את הרפידות כאשר העובי שלהן נמוך מ-2 מ"מ, ודא ששטח המגע בין הרפידה לתוף הבלם הוא ≥ 90% כדי למנוע עוצמה לא אחידה במהלך הבלימה.
- מדוד את התנגדות סליל הבלם מדי חודש. אם הסטייה מהערך המדורג עולה על 5%, יש לפרק את הסליל כדי לבדוק אם יש קצרים בין הסיבובים. גלגל אחורה את הסליל או החלף את כל מכלול הבלם אם מתגלים קצרים.
- יש למרוח שכבה דקה של ציפוי עמיד בפני שחיקה בטמפרטורה גבוהה (למשל, ציפוי על בסיס קרמי) על פני תוף הבלם כדי לשפר את עמידות הבלאי של הרפידות והתופים, ולהאריך את חיי הרפידות.
לסיכום, עבור מנועי DC בתרחישי התחלה-עצירה תכופים, "בדיקות בתדירות גבוהה + תחזוקה ממוקדת" של מברשות/קומוטטורים, סלילי ארמטורה, מיסבים ובלמים אלקטרומגנטיים יכולים להפחית את שיעורי כשל הרכיבים ביותר מ-60%. זה מבטיח פעולה יציבה לטווח ארוך ומונע השבתות ייצור או תאונות בטיחות הנגרמות כתוצאה מנזק לרכיבים.