چرا الکتروموتور داغ می کند؟
داغ شدن الکتروموتور یکی از مشکلات رایج در تجهیزات صنعتی است که بی توجهی به آن می تواند باعث کاهش راندمان، افزایش مصرف برق، خرابی بلبرینگ ها، آسیب دیدگی عایق سیم پیچ و در نهایت سوختن کامل موتور شود. الکتروموتور هنگام کار به صورت طبیعی مقداری گرما تولید می کنند؛ چون بخشی از انرژی الکتریکی ورودی به خاطر مقاومت سیم پیچ، اصطکاک قطعات مکانیکی و تلفات مغناطیسی به حرارت تبدیل می شود. با این حال، زمانی که دمای موتور از محدوده مجاز طراحی فراتر می رود، باید علت افزایش دما در سریع ترین زمان ممکن بررسی شود.
اضافه بار، افت ولتاژ، عدم تعادل فاز ها، خرابی فن، انسداد مسیر تهویه، فرسودگی بلبرینگ، سربندی اشتباه و انتخاب نادرست توان موتور از مهم ترین دلایل داغ شدن الکتروموتور هستند. گاهی هم موتور سالم است، اما خرابی تجهیز متصل به آن مثل پمپ، گیربکس، فن، کمپرسور یا نوار نقاله، بار مکانیکی شدیدی به شفت وارد می کند.
آیا گرم شدن الکتروموتور طبیعی است؟
گرم شدن بدنه الکتروموتور در زمان کار همیشه نشانه خرابی نیست. موتور الکتریکی در اثر عبور جریان از سیم پیچ ها، تلفات هسته، اصطکاک بلبرینگ ها و چرخش روتور مقداری حرارت تولید می کند. طراحی بدنه، پره های خنک کننده و فن انتهای موتور هم برای انتقال همین گرما به محیط انجام شده است. آنچه باید مورد توجه قرار گیرد، تفاوت میان گرم شدن طبیعی و داغ شدن غیر عادی است. لمس بدنه با دست معیار مطمئنی برای تشخیص دمای موتور نیست؛ چون حتی دمایی که برای پوست انسان بسیار گرم به نظر می رسد، ممکن است هنوز در محدوده مجاز عملکرد موتور باشد. برای بررسی دقیق باید از دماسنج تماسی، ترمومتر لیزری، سنسور حرارتی یا دوربین ترموگرافی استفاده شود.
دمای مجاز الکتروموتور به عواملی مثل کلاس عایقی، دمای محیط، ارتفاع محل نصب، نوع تهویه، میزان بار و مشخصات اعلام شده توسط سازنده بستگی دارد. بنابراین مقایسه دمای اندازه گیری شده با اطلاعات پلاک، کاتالوگ و دستورالعمل شرکت تولید کننده اهمیت زیادی دارد. برای مثال، گرم شدن بدنه یک الکتروموتور الکتروژن پس از چند ساعت کار مداوم با پمپ یا فن طبیعی است، اما افزایش سریع دما، بوی سوختگی یا آمپر غیر عادی نیاز به بررسی دارد.
علائم داغ شدن بیش از حد الکتروموتور
افزایش دمای موتور معمولاً با علائم دیگری همراه است. شناسایی زود هنگام این نشانه ها می تواند از گسترش خرابی جلوگیری کند. تشخیص سریع علائم داغ شدن بیش از حد الکتروموتور نقش مهمی در جلوگیری از سوختن سیم پیچ، خرابی بلبرینگ و توقف تجهیزات صنعتی دارد. هر الکتروموتور هنگام کار مقداری حرارت تولید می کند، اما افزایش غیر عادی دما معمولاً نشان دهنده وجود ایراد در بخش الکتریکی، مکانیکی یا سیستم خنک کننده است. در بیشتر موارد، کاربر پیش از خرابی کامل موتور با نشانه هایی مانند افزایش دمای بدنه، بوی سوختگی، بالا رفتن آمپر مصرفی، کاهش قدرت، لرزش یا صدای غیر عادی رو به رو می شود. بی توجهی به این نشانه ها می تواند باعث تخریب عایق سیم پیچ و افزایش هزینه تعمیر یا تعویض الکتروموتور شود. به عنوان مثال اگر الکتروموتور زیمنس که محرک کمپرسور یا پمپ صنعتی است، علاوه بر داغ شدن بدنه، دچار افزایش آمپر، لرزش غیر عادی و قطع شدن مکرر توسط رله اضافه بار شود، این نشانه ها بیانگر داغ شدن بیش از حد موتور و لزوم عیب یابی فوری هستند.
مهم ترین علائم عبارت اند از:
- افزایش غیر عادی دمای پوسته موتور
- انتشار بوی سوختگی یا بوی عایق داغشده
- تغییر رنگ رنگ بدنه یا سیم پیچ
- قطع مکرر کلید حرارتی یا رله اضافه بار
- افزایش جریان مصرفی نسبت به جریان نامی
- کاهش قدرت و گشتاور خروجی
- صدای غیرعادی از بلبرینگ یا روتور
- افزایش لرزش موتور
- داغ شدن بیش از حد قسمت بلبرینگ ها
- روشن نشدن موتور پس از خاموشی حرارتی
- کاهش سرعت موتور زیر بار
- دود کردن موتور یا جعبه ترمینال
وجود هر کدام از این علائم به معنی سوختن قطعی موتور نیست، اما ادامه کار بدون عیب یابی می تواند خسارت جدی ایجاد کند.
مهم ترین علت داغ شدن الکتروموتور
- اضافه بار
یکی از شایع ترین دلایل داغ شدن الکتروموتور، کار کردن آن با باری بیشتر از ظرفیت نامی است. هنگامی که گشتاور مورد نیاز دستگاه از گشتاور قابل تأمین موتور بیشتر شود، موتور برای غلبه بر بار، جریان بیشتری از شبکه دریافت می کند. افزایش جریان هم باعث افزایش تلفات حرارتی سیم پیچ ها می شود. اضافه بار ممکن است به دلایل مختلفی ایجاد شود. گرفتگی پمپ، سفت شدن محور، خرابی گیربکس، گیر کردن نوار نقاله، افزایش فشار کمپرسور، انسداد مسیر فن، تجمع مواد در میکسر یا کشش بیش از حد تسمه نمونه هایی از بار مکانیکی اضافی هستند.
برای تشخیص اضافه بار باید جریان هر فاز با آمپر متر کلمپی اندازه گیری و با جریان نامی درج شده روی پلاک الکتروموتور مقایسه شود. اگر جریان موتور هنگام کار مداوم بیشتر از مقدار مجاز باشد، ابتدا باید بار مکانیکی بررسی شود. نصب موتور قوی تر بدون برطرف کردن خرابی دستگاه، همیشه راهکار مناسبی نیست و ممکن است به بخش های مکانیکی آسیب بیشتری وارد کند.
- انتخاب نادرست توان الکتروموتور
انتخاب موتور کوچک تر از نیاز واقعی دستگاه باعث می شود الکتروموتور به صورت دائمی در محدوده اضافه بار کار کند. این مشکل در تجهیزاتی دیده می شود که توان موتور فقط براساس مصرف عادی انتخاب شده و شرایطی مثل راه اندازی زیر بار، تغییر ظرفیت تولید، افزایش فشار یا ضربه های مکانیکی در محاسبات لحاظ نشده است. برای انتخاب توان مناسب الکتروموتور باید نوع بار، گشتاور راه اندازی، زمان شتاب گیری، تعداد استارت در ساعت، شرایط محیطی و ضریب اطمینان بررسی شود. بار های سنگین مثل سنگ شکن، آسیاب، میکسر غلیظ، کمپرسور پیستونی و نوار نقاله بارگیری شده ممکن است به گشتاور راه اندازی بالاتری نیاز داشته باشند. موتور بیش از حد بزرگ هم همیشه انتخاب مناسبی نیست؛ چون می تواند با راندمان و ضریب توان پایین کار کند. انتخاب دقیق توان باید براساس محاسبات مهندسی و شرایط واقعی بهره برداری انجام شود.
- افت ولتاژ و تأثیر آن بر دمای موتور
افت ولتاژ یکی دیگر از دلایل مهم داغ شدن الکتروموتور است. هنگامی که ولتاژ ورودی کمتر از مقدار مورد نیاز موتور باشد، گشتاور کاهش پیدا می کند. موتور برای حفظ بار مکانیکی جریان بیشتری دریافت می کند و در نتیجه سیم پیچ ها گرم تر می شوند.
افت ولتاژ ممکن است در اثر طول زیاد کابل، سطح مقطع نامناسب سیم، اتصالات شل، ضعف شبکه، بار زیاد ترانسفورماتور یا خرابی کنتاکتور ها ایجاد شود. اندازه گیری ولتاژ فقط در حالت خاموش بودن موتور کافی نیست؛ چون ممکن است ولتاژ در حالت بی باری مناسب باشد اما هنگام استارت یا زیر بار افت شدیدی داشته باشد. برای عیب یابی باید ولتاژ ورودی در جعبه ترمینال موتور، هنگام کار واقعی اندازه گیری شود. همچنین کابل، فیوز، کلید، کنتاکتور و ترمینال ها باید از نظر داغ شدن، تغییر رنگ و شل بودن اتصالات بررسی شوند.
- عدم تعادل ولتاژ و جریان سه فاز
در الکتروموتور سه فاز، ولتاژ هر سه فاز باید تا حد امکان متعادل باشد. اختلاف ولتاژ میان فاز ها باعث ایجاد عدم تعادل جریان می شود. در این شرایط ممکن است جریان یکی از سیم پیچ ها به صورت قابل توجهی افزایش پیدا کند و همان قسمت سریع تر گرم شود. دلایل عدم تعادل می تواند شامل توزیع نا مناسب بار در شبکه، ضعف اتصال یک فاز، خرابی کنتاکتور، مشکل کابل، اتصالات اکسید شده یا اختلال در ترانسفورماتور باشد. قطع کامل یکی از فاز ها هم وضعیت خطرناک تری به نام دو فاز شدن ایجاد می کند. موتور ممکن است همچنان بچرخد، اما جریان دو فاز باقی مانده افزایش پیدا کرده و احتمال سوختن سیم پیچ بسیار بالا می رود. اندازه گیری جداگانه ولتاژ و جریان هر سه فاز، یکی از مهم ترین مراحل عیب یابی داغ شدن الکتروموتور سه فاز است.
- سربندی اشتباه ستاره و مثلث
اتصال اشتباه سیم پیچ ها در جعبه ترمینال می تواند باعث افزایش جریان، کاهش گشتاور و داغ شدن موتور شود. نحوه سربندی ستاره یا مثلث باید مطابق ولتاژ شبکه و اطلاعات درج شده روی پلاک موتور باشد. برای مثال، موتوری که برای ولتاژ مشخصی در حالت مثلث طراحی شده، در صورت اتصال نادرست ممکن است جریان نامناسبی دریافت کند. همچنین اشتباه در نصب پل های ترمینال، شل بودن پیچ ها یا تماس ناقص سر سیم ها باعث ایجاد مقاومت و حرارت موضعی در جعبه ترمینال می شود. قبل از راه اندازی باید نقشه سربندی، ولتاژ شبکه و پلاک موتور به دقت بررسی شوند. انجام تغییرات توسط افراد غیر متخصص ممکن است به سوختن سیم پیچ یا تجهیزات حفاظتی منجر شود.
- دمای بالای محیط نصب
توان خنک کاری موتور به اختلاف دمای بدنه و محیط اطراف وابسته است. اگر موتور در اتاق بسته، کنار کوره، زیر تابش مستقیم خورشید یا در محفظه ای بدون تهویه نصب شود، دفع حرارت به درستی انجام نمیشود. موتور هایی که در مناطق گرم، موتورخانه ها، صنایع فولاد، ریخته گری یا سکوهای روباز نصب می شوند باید متناسب با شرایط محیطی انتخاب شوند. گاهی لازم است توان موتور کاهش داده شود، سیستم تهویه بهبود یابد یا سایبان و جریان هوای مناسب ایجاد شود. انباشت چند موتور در فضای کوچک هم می تواند دمای هوای اطراف را افزایش دهد. هوای گرم خروجی یک موتور نباید مستقیماً وارد مسیر خنک کاری موتور دیگر شود.
- خرابی بلبرینگ الکتروموتور
بلبرینگ ها نقش مهمی در چرخش روان روتور دارند. خرابی، کمبود گریس، آلودگی روانکار، استفاده از گریس نامناسب یا نصب نادرست بلبرینگ باعث افزایش اصطکاک و حرارت می شود. داغ شدن قسمت ابتدا یا انتهای شفت، صدای زوزه، لرزش و سفت چرخیدن محور از نشانه های احتمالی خرابی بلبرینگ هستند. روانکاری بیش از حد هم می تواند مانند کمبود روانکار مشکل ساز باشد؛ چون گریس اضافه باعث افزایش مقاومت چرخشی و بالا رفتن دما می شود. برای نگهداری درست باید نوع گریس، مقدار تزریق و فاصله زمانی روانکاری مطابق دستورالعمل سازنده تعیین شود. تعویض بلبرینگ هم باید با ابزار مناسب و بدون وارد کردن ضربه مستقیم به شفت انجام شود.
- ناهم راستایی موتور و تجهیز متصل
هنگامی که محور الکتروموتور و محور پمپ، گیربکس یا کمپرسور هم راستا نباشند، نیرو های اضافی به شفت و بلبرینگ ها وارد می شود. این وضعیت علاوه بر افزایش لرزش، دمای یاتاقان ها و جریان مصرفی موتور را افزایش می دهد. ناهم راستایی ممکن است زاویه ای، موازی یا ترکیبی باشد. نصب نادرست شاسی، نشست فونداسیون، جابهجایی دستگاه پس از تعمیر یا کوپل کردن غیر اصولی از دلایل این مشکل هستند. هم راستایی باید با ابزار های مناسب مثل ساعت اندازه گیری یا دستگاه لیزری انجام شود. همچنین پدیده پایه نرم، لقی پیچ های فونداسیون و تاب داشتگی شاسی باید کنترل شوند.
- استارت و توقف مکرر الکتروموتور
جریان راه اندازی موتور القایی معمولاً چند برابر جریان نامی است. اگر موتور در فاصله های کوتاه بار ها روشن و خاموش شود، فرصت کافی برای دفع حرارت تولید شده در زمان استارت نخواهد داشت. این مشکل در پمپ های دارای کنترل سطح نامناسب، کمپرسور ها، خطوط بسته بندی و دستگاه هایی که فرمان قطع و وصل مکرر دریافت می کنند مشاهده می شود. افزایش تعداد استارت علاوه بر داغ شدن سیم پیچ، به کنتاکتور، کوپلینگ و اجزای مکانیکی هم فشار وارد می کند. اصلاح منطق کنترل، تنظیم سنسور ها، استفاده از مخزن مناسب، سافت استارتر یا اینورتر می تواند تعداد و شدت راه اندازی ها را کاهش دهد.
روش عیب یابی مرحله به مرحله داغ شدن الکتروموتور
داغ شدن غیر عادی الکتروموتور یکی از مشکلات رایج در تجهیزات صنعتی است که در صورت عیب یابی نادرست می تواند به سوختن سیم پیچ، خرابی بلبرینگ و توقف کامل خط تولید منجر شود. از آنجا که افزایش دمای موتور ممکن است به دلایل مختلفی مثل اضافه بار، افت یا عدم تعادل ولتاژ، خرابی فن، اصطکاک مکانیکی، تنظیم نبودن کوپلینگ و انسداد مسیر تهویه ایجاد شود، بررسی تصادفی قطعات معمولاً نتیجه دقیقی به همراه ندارد. به همین خاطر، استفاده از یک روش عیب یابی مرحله به مرحله داغ شدن الکتروموتور کمک می کند علت اصلی مشکل با کمترین زمان و هزینه شناسایی شود. برای مثال، در صورت داغ شدن یک الکتروموتور بونفیلیولی متصل به گیربکس، عیب یابی باید با اندازه گیری جریان و ولتاژ آغاز شده و سپس بار دستگاه، تهویه، بلبرینگ ها، هم راستایی شفت و وضعیت سیم پیچ بررسی شود.
برای عیب یابی اصولی بهتر است مراحل زیر به ترتیب انجام شوند:
- بررسی دمای واقعی
دمای پوسته، بلبرینگ ها و جعبه ترمینال را با ابزار مناسب اندازه گیری کنید. محل و زمان اندازه گیری ثبت شود تا امکان مقایسه وجود داشته باشد.
- کنترل جریان فاز ها
جریان هر سه فاز را اندازه بگیرید و با مقدار پلاک مقایسه کنید. بالا بودن جریان همه فاز ها معمولاً به اضافه بار یا افت ولتاژ مربوط است؛ اختلاف جریان فاز ها می تواند نشانه عدم تعادل یا خرابی سیم پیچ باشد.
- اندازه گیری ولتاژ
ولتاژ خط را در حالت کار موتور اندازه گیری کنید. افت یا عدم تعادل ولتاژ باید قبل از ادامه کار اصلاح شود.
- جدا کردن بار مکانیکی
در صورت امکان موتور را از تجهیز جدا کرده و بدون بار آزمایش کنید. اگر دما و جریان در حالت بی باری طبیعی شد، احتمالاً مشکل از پمپ، گیربکس، فن یا دستگاه متصل است.
- بررسی فن و مسیر هوا
سلامت فن، قاب، پره های بدنه و جریان هوای اطراف را کنترل کنید. گرد و غبار و آلودگی ها باید پاک شوند.
- بررسی بلبرینگ و شفت
شفت را در حالت خاموش بچرخانید و به صدا، لقی، سفتی و وضعیت روانکاری توجه کنید.
- کنترل هم راستایی و تسمه
کوپلینگ، فونداسیون، کشش تسمه و هم راستایی محور بررسی شوند.
- تست سیم پیچ و عایق
در صورت باقی ماندن مشکل، تست های الکتریکی تخصصی روی سیم پیچ انجام شود.
چگونه از داغ شدن الکتروموتور جلوگیری کنیم؟
پیشگیری از افزایش دما معمولاً کم هزینه تر از تعمیر یا تعویض موتور است. مهم ترین اقدامات پیشگیرانه عبارت اند از:
- انتخاب صحیح توان و دور موتور
- بررسی جریان مصرفی در بازه های منظم
- تنظیم دقیق رله اضافه بار و کلید حرارتی
- کنترل ولتاژ و تعادل فاز ها
- تمیز کردن فن و پره های خنک کننده
- روانکاری اصولی بلبرینگ ها
- جلوگیری از اضافه بار مکانیکی
- هم راستا کردن موتور و تجهیز
- تنظیم صحیح کشش تسمه
- کاهش تعداد استارت های متوالی
- استفاده اصولی از سافت استارتر یا اینورتر
- ثبت دما، جریان و لرزش در برنامه نگهداری
- انتخاب موتور مناسب دمای محیط و ارتفاع محل نصب
- جلوگیری از تجمع گرد و غبار روی پوسته
- استفاده از سنسور حرارتی در کاربرد های حساس
برای مثال، در یک الکتروموتور ABB متصل به پمپ، افزایش جریان همراه با داغ شدن سمت کوپلینگ می تواند نشانه ناهم راستایی محور یا خرابی بلبرینگ باشد و نباید فقط با تعویض رله اضافه بار با مدل بزرگ تر برطرف شود.
هنگام داغ شدن الکتروموتور چه کار کنیم؟
اگر دمای موتور به صورت غیر عادی افزایش پیدا کرده، بوی سوختگی شنیده می شود یا حفاظت حرارتی مرتباً عمل می کند، ابتدا موتور را به صورت ایمن از مدار خارج کنید. قطع کردن حفاظت یا افزایش آمپراژ فیوز بدون پیدا کردن علت اصلی کار خطرناکی است. پس از توقف موتور، اجازه دهید دستگاه به صورت طبیعی خنک شود. ریختن آب روی موتور یا خنک کردن ناگهانی آن توصیه نمی شود؛ چون احتمال نفوذ رطوبت، شوک حرارتی و آسیب عایق وجود دارد. سپس بررسی های الکتریکی و مکانیکی توسط فرد متخصص انجام شود. در پاسخ به این سؤال که چرا الکتروموتور داغ می کند، نمی توان تنها یک علت مشخص را معرفی کرد. اضافه بار، انتخاب نادرست توان، افت ولتاژ، عدم تعادل فاز ها، خرابی فن، آلودگی مسیر تهویه، فرسودگی بلبرینگ، ناهم راستایی، کشش زیاد تسمه، استارت های متوالی و آسیب سیم پیچ از مهم ترین عوامل افزایش دمای موتور هستند.
برای جلوگیری از سوختن الکتروموتور باید دما، جریان، ولتاژ، لرزش و وضعیت بار مکانیکی به صورت منظم کنترل شوند. افزایش آمپراژ فیوز، بی اثر کردن کلید حرارتی یا ادامه کار موتور داغ شده راهکار مناسبی نیست و می تواند هزینه تعمیرات و توقف خط تولید را چند برابر کند.
انتخاب الکتروموتور مناسب باید براساس توان، گشتاور، نوع بار، شرایط محیطی، نحوه نصب، تعداد استارت و روش کنترل سرعت انجام شود. کارشناسان ما در دلکو صنعت می توانند در زمینه انتخاب، خرید و تأمین انواع الکتروموتور های صنعتی و تجهیزات راه اندازی متناسب با شرایط پروژه، راهنمایی تخصصی ارائه دهند.
مقالات مرتبط
