نکات تعمیر موتور روتور سیم پیچی شده ( تست، عملکرد، تجزیه و تحلیل علت خرابی)

یکی از انواع موتورهای القایی، موتور روتور سیم پیچی می باشد که می توان با تغییر مقاومت مدار روتور به سرعت و گشتاور مورد نیاز رسید. کاربرد رایج اینگونه از موتورها جاییست که به گشتاور راه اندازی بالایی نیاز داریم.در این مقاله ضمن بررسی ساختار این نوع موتور، نکاتی پیرامون تعمیر و انواع تست هایی که می توان بر روی آن انجام داد می پردازیم.

نکات تعمیر موتور روتور سیم پیچی شده ( تست، عملکرد، تجزیه و تحلیل علت خرابی)

موتورهای روتور سیم پیچی شده (WR) بخش کوچکی از موتورهای الکتریکی در حال خدمت هستند. با بررسی تماس های پشتیبانی فنی، ممکن است نتیجه گیری شود که موتورهای روتورسیم پیچی در حال کار بسیار زیاد است. با توجه به اینکه بسیاری از ما از موتور روتورسیم پیچی شده استفاده نمی کنیم، قابل فهم است که هر کسی درک روشنی از تفاوت آن با یک موتور قفس سنجابی ندارد.
هدف از این مقاله، برطرف کردن برخی از تصورات غلط در مورد نحوه کار آنها و ارائه راهکارهایی ارزشمند برای تجزیه و تحلیل علت خرابی، تعمیر و تست آنها می باشد.

کانوایرها، آسیاب های گلوله ای و جرثقیل های کرین از کاربردهای رایج موتورهای روتورسیم پیچی شده می باشند. مزایای یک موتور روتور سیم پیچی شده این است که مقاومت خارجی مدار روتور می تواند متغیر باشد تا از طریق این مقاومت متغیر(در مورد رئوستای مایع) یا پله ای (هنگامی که یک سری از مقاومت های خارجی بصورت ثابت استفاده می شوند)، بتوان به حداکثر گشتاور مورد نیاز برای یک کاربرد خاص، دست پیدا کرد.

یک موتور روتور سیم پیچی چطور کار می کند؟

در شکل 1، مسیر پررنگ موجود در میان منحنی های گشتاور رسم شده در شکل 1، از منحنی گشتاور C شروع می شود و ضمن گذر از منحنی B و سپس منحنی A ، به موتور اجازه داده می شود تا حداکثر گشتاور ممکن را تولید کند و این عمل در طول منحنی های گشتاور تسریع می گردد. بسته به مقدار مقاومت خارجی اضافه شده به روتور، منحنی های گشتاور D تا G ایجاد می شوند.

نمودار گشتاور سرعت

 هیچ کدام از این منحنی ها انتخاب خوبی برای کاربردی که به مقدار گشتاور راه اندازی زیادی نیاز دارد، نخواهد بود.هر کدام ممکن است مزایایی را در صورت افزایش لغزش یا کاهش سرعت مورد نظر ارائه دهد. برای مثال، هر چند غیرمعمول است اما می توان از یک موتور روتور سیم پیچی شده بعنوان پمپ استفاده کرد تا سرعت ودرنتیجه شارش مایع را کاهش دهد.

ولتاژ ثانویه چیست؟

یکی از اولین نکاتی که باید هنگام پیاده سازی موتور با روتور سیم پیچی، به آن توجه داشت، وجود ولتاژ ثانویه(و جریان ثانویه) است که روی پلاک موتور نوشته شده است. در واقع این پلاک، نشان دهنده نحوه عملکرد موتور روتور سیم پیچی شده می باشد.

 اولین تصور غلط: باید روتور هم تحریک گردد.

برخلاف پلاک نامی، هنگام کارکرد موتور، روتور از منبع توان خارجی تغذیه نمی شود.همانند یک موتور القایی قفس سنجابی، روتور، سیم پیچ ثانویه و استاتور سیم پیچ اولیه می باشد. ولتاژ ثانویه قید شده در پلاک موتور نشان دهنده نسبت تبدیل سیم پیچی های استاتور و روتور است. از این ولتاژ برای محاسبه مقاومت خارجی مورد نیاز برای بدست آوردن گشتاور دلخواه در هر مرحله استفاده می شود.

 هنگامی که موتور در حال کار کردن است، استاتور درست مثل یک موتور القایی قفس سنجابی تغذیه می شود(SCIM)، اما روتور به یک مقاومت متغیر خارجی متصل شده است. کنترل این روش اغلب بصورت اتصال تعدادی کلید به شبکه ای از مقاومت ها انجام می پذیرد تا در هر مرحله بتوان مقاومتها را بصورت پله ای به مدار وارد و یا از آن خارج کرد. 

در شکل 1 از راهنمای فنی EASA ، منحنی های گشتاوری نشان داده شده که هر یک نتیجه یک مقدار مقاومت خارجی در مدار روتور است. بطور خاص، مقاومت خارجی سری شده با روتور در هر پله منجر به ایجاد حداکثر گشتاور می گردد. تفاوت آن قسمت از منحنی گشتاور موتور را که در نمودار بصورت پررنگ رسم شده را با دیگر منحنی ها، در نظر بگیرید. وقتی موتور به درستی راه اندازی شود، درست زمانی که گشتاور یک پله سقوط می کند، پله های بعدی وارد عمل می شوند.

بدلیل گشتاور بالا، استفاده از موتورهای روتور سیم پیچی در جرثقیل ها رایج است. دفعه بعدی که یک نفر یک موتور عمودی بزرگ را مونتاژ می کند به آن دقت کنید. انگار که با زدن ضربات آرام می خواهد استاتور را از روی روتور و با احتیاط پایین بیاورد. چون با هر ضربه ای که وارد می شود احتمال آسیب به سیم پیچ ها وجود دارد و در نتیجه ممکن است موجب ایجاد اتصالی نامطمئن بین سرسیم روتور با حلقه لغزان شود.

وقتی با بررسی یک موتور روتور سیم پیچی شده متوجه می شویم که محل خرابی، سرسیم روتور است، باید سعی کنیم در آن قسمت اتصالی محکم و مطمئن برقرار کنیم زیرا عدم اتصال صحیح موجب ضعیف شدن خاصیت مغناطیسی نگهدارنده و لرزش کنتاکتور شده در نتیجه باعث آسیب دیدن کنتاکت های کنتاکتور و یا حتی آسیب در یکی از پله های مقاومتی می شود.

گاهی اوقات ماشینهای بزرگتر، از نوعی مقاومت متغیر رئوستای آب نمک( saltwater rheostat) با کنتاکتهای ثابت و غوطه ور در مایعی رسانا مانند محلول نمکی استفاده می کنند. بعضی از کنترلها بصورت دستی اتصالات را درون مایع بالا و پایین می برند. اما اغلب آنها سطح مایع را در اطراف اتصالات بالا و پایین می برند.

استاتور و روتور مانند هر سیم پیچ سه فاز بازپیچی می شود البته باید در نظر داشت که سیم پیچی های روتور باید در برابر نیروهای گریز از مرکز هم محافظت شود.EASA 36 نکته را به شما آموزش می دهد که با کمک آنها می توانید مقدار باندینگ مورد نیاز برای محافظت در برابر این نیروها را محاسبه کنید.

مدارهای زیادی برای روتور وجود دارد که بیشتر آنها مانند یک SCIM رفتار می کنند. اگر یک روتور 4 قطب، 4 اتصال مثلث داشته باشد، با کاهش تعداد مدارها و دور سیم پیچ با تناسب ( و افزایش فضای سیم ها به نسبت عکس)، کنترل سرعت موتور بهبود می یابد و تنش ولتاژ بر هر بوبین کاهش می یابد. (شکل 2 را ببینید)

دومین تصور غلط: نوع اتصال استاتور و روتور نمی تواند مشابه باشد. بعبارت دیگر اگر اتصال روتور، ستاره باشد، اتصال استاتور باید بصورت مثلث باشد.

انواع اتصالات استاتور و روتور و انتخاب اینکه اتصال ستاره باشد یا مثلث، مستقل از یکدیگر است. بعبارت دیگر، مهم نیست که نوع اتصال استاتور و روتور با هم مشابه باشند یا نه. اتصال استاتور و روتور می توانند به هر دو شکل ستاره و یا مثلث باشند.

هم استاتور و هم روتور باید تست سرج را با موفقیت بگذرانند. همانطور که شما می توانید 15 درصد ولتاژ نامی استاتور را برای انجام تست ساچمه استاتور (ball test)در حالت باز، اعمال کنید، می توانید 15 درصد ولتاژ ثانویه را برای تست ساچمه (ball test) روتور اعمال کنید.

از یک غلطک مستعمل درب گاراژ به عنوان یک روتور صوری استفاده کنید. با استفاده از یک قرقره پلاستیکی یا نوار چسپ برق به عنوان عایق و واسط استفاده کنید در حالیکه غلتک در حال چرخش است یک انگشت را روی آن قرار دهید، خواهید دید که می توانید یک نقطه خنثی یا کویل معکوس را شناسایی کنید.

نکات تست، بعد از مونتاژ

گاهی اوقات بعد از مونتاژ موتور روتور سیم پیچی شده، تکنسین ها با موارد غیر عادی منحصر به فردی مواجه می شوند. بدلیل اینکه هم استاتور و هم روتور شامل سیم پیچ سه فاز می باشند، بنابراین تعداد شیارهای آنها باید مضرب سه باشند. همچنین تعداد شیارها باید با تعداد قطب ها سازگار باشند. این بدین معنی است که ذاتا ترکیب شیار نامناسب هم وجود دارد(جدول 1). 
دو نگرانی رایج هنگام راه اندازی یک موتور روتور سیم پیچی در تعمیرگاه عبارتنداز: cusp و cogging . بدون وجود مقاومت خارجی در مدار روتور، cusp و cogging مشابه هم هستند. نویز الکتریکی هم از دیگر مواردی است که ممکن است با آن مواجه شویم. دو دلیل محتمل برای ایجاد نویز موارد زیر هستند.
- ترکیب شیار استاتور-روتور نامناسب
- فاصله هوایی خارج از مرکز

برای بررسی فاصله هوایی خارج از مرکز، موتور را در نصف ولتاژ نامی راه اندازی کنید. اگر یکنواختی شکاف هوایی در محدوده 10 درصد مقدار متوسط نباشد، عملکرد موتور در ولتاژ نامی، بسیار پر سروصدا خواهد بود. شار مغناطیسی، متغیری از مربع ولتاژ است و مقیاس دسی بل، یک مقیاس لگاریتمی است. بنابراین عملکرد یک موتور با شکاف هوایی خارج از مرکز، در نیمی از ولتاژ نامی، بدون سروصدا خواهد بود.

قبل از راه اندازی موتور، درحالیکه سرسیم های روتور وصل نباشد، ولتاژ نامی را به سرسیم های استاتور وصل کنید و ولتاژ بین حلقه های لغزان را اندازه گیری کنید.
مقدار اندازه گیری شده باید متعادل بوده و در محدوده اختلاف 10 درصد با ولتاژ ثانویه درج شده بر روی پلاک نامی موتور باشد. برای ماشین های بزرگتر، یا با مقدار ولتاژ نامی بالاتر از 2 کیلوولت، اعمال کسری از ولتاژ نامی قابل قبول خواهد بود. و همچنین نسبت ولتاژ اولیه اعمال شده را با ولتاژ ثانویه ذکر شده در پلاک نامی مقایسه کنید.

جدول رابطه بین ترکیب شیار ها و قطب ها

درصورتیکه نتایج مورد انتظار بدست آمده باشد، پی خواهیم برد که نسبت دور بین استاتور و روتور صحیح می باشد. بنابراین، تعداد دور و اتصال روتور و استاتور صحیح است.
در حین انجام تست، روتور نباید بچرخد، درصورتیکه هر چه مدارهای موازی روتور بیشتر باشد تمایلش برای چرخش بیشتر خواهد بود. در بیشتر موارد، دستیابی به گشتاور بسیار پایین، تحت شرایط روتور باز ممکن خواهد بود. از آنجا که این یک تست ترانسفورماتوری است، اگر روتور در حال چرخش باشد ولتاژ ثانویه (و فرکانس)می تواند کاهش یابد. برای بدست آوردن مقادیر دقیق، شفت باید ساکن باشد.

در مرحله بعد سرسیم های روتور را به یکدیگر وصل کنید و موتور را مثل یک موتور القایی قفس سنجابی راه اندازی کنید. جریان مغناطیس کننده باید در حد مقدار قابل انتظار باشد. ( مقدمات و مفهوم جریان بی باری را از منبع Practical Guidelines for Assessment,” Currents, February 2005مطالعه کنید).

مطمین شوید که جاروبک ها در جای صحیح قرار گرفته اند. اگر یک موتور روتور سیم پیچی شده ای که جاروبکهای آن بصورت ضعیف در تماس با حلقه های لغزان قرار می گیرند، راه اندازی کنید، ممکن است موتور جریان بالایی بکشد.

یک تست انتخابی این است که سرسیم های استاتور را به هم وصل کنید و با اعمال ولتاژ ثانویه نامی به سرسیم های روتور، موتور را راه اندازی کنید. یکی از مزایای این تست این است که اگر به وجود یک فاصله هوایی غیر متمرکز مشکوک باشید، عملکرد موتور همراه با سروصدا خواهد بود.

در تست فوق اگر موتور را با نصف ولتاژ ثانویه راه اندازی کنید، سرو صدای آن کاهش زیادی خواهد داشت و یا حذف خواهد شد. نسبت جریان مغناطیسی( مثلا جریان بی باری) روتور و استاتور باید یکسان باشند. بعبارت دیگر، برای یک موتور روتور سیم پیچی سرعت پایین، اگر NLA (مقدار جریان بی باری) استاتور 70 درصد مقدار FLA (جریان بار کامل) باشد، نسبت NLA/FLA تقریبا برابر 70% خواهد بود.

اگر موتور با یک سیم پیچی (نه آن یکی) به درستی کار کند، می توان نتیجه گرفت که یک خطای اتصال در سیم پیچ وجود دارد. یک همچین خطایی نیز باید در تست با ولتاژ ثانویه نمایان شود.

حل مشکل با بررسی ریشه ای نقایص

وقتی یک موتور روتور سیم پیچی خراب می شود چندین مورد را باید چک کنید تا علت اصلی خرابی را پیدا کنید.
اول، باید کل مدار روتور را بررسی کنید. یک قطعی در مدار روتور می تواند باعث ایجاد ولتاژ گذرا شود. در مدارهای روتور بیشتر موتورهای روتور سیم پیچی شده، یک سری مقاومتهای ثابت به همراه کنتاکتهایی برای قطع و وصل پله ای مقاومتها، استفاده می شود. همه کنتاکتها، مقاومتها و سیم های مربوط به آنها باید چک شوند. ساده ترین راه برای این کار، اتصال اهم متر به سرسیم های موجود در جعبه ترمینال روتور و کنترل بسته بودن هر پله از مقاومتها می باشد. مقدار مقاومت های هر پله، باید برای هر سه فاز برابر باشند. یک مقاومت خراب، یک کنتاکت سوخته، و یا یک نگهدارنده ضعیف سیم پیچ که موجب لرزش کنتاکتها می شود، باعث خرابی روتور بویژه در محل اتصال سرسیم به حلقه های لغزان می شود.

 

این مقاله در حال تکمیل شدن است.

 

 

 

نظرات کاربران

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code