عیب‌یابی موتور الکتریکی

موتور عامل حرکت و پویایی صنعت است. نقش کلیدی این تجهیز را در همه صنایع و زندگی روزمره نمی‌توان انکار کرد. یکی از اصلی‌ترین وظایف یک مهندس برق، توانایی عیب‌یابی موتور الکتریکی و رفع آن معایب است. حرکت نکردن شفت موتور، نویز مغناطیسی، حرکت کند موتور، لرزش الکتروموتور، داغ شدن بیش از حد موتور و نامتعادلی بار مهم‌ترین معایب ممکن موتورها هستند. در این مقاله به بررسی اصول عیب‌یابی موتور الکتریکی پرداخته‌ایم. 

موتور الکتریکی

نیکولا تسلا در سال ۱۸۸۲ اصول میدان مغناطیسی دوار را ارائه داد. پس از آن، موتور الکتریکی یا الکتروموتور (Electric motor) برای استفاده از میدان دوار و ایجاد یک حرکت مکانیکی اختراع شد. یک موتور الکتریکی تجهیزی است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. موتورها انواع مختلفی دارند. مشهورترین آن‌ها، بر اساس برق ورودی، موتورهای سه‌فاز نامیده می‌شوند. برخی از منابع، اختراع الکتروموتور را آغاز انقلاب صنعتی دوم می‌دانند.

برای آشنایی بیشتر با موتورهای سه فاز، مقاله «انواع موتورهای الکتریکی» را بخوانید.

شکل ۱- موتور الکتریکی

چرا عیب‌یابی موتورهای الکتریکی مهم است؟

حدود ۷۰ درصد از برق مصرفی صنعت، سهم الکتروموتورها است. از این آمار می‌توانیم نتیجه بگیریم که موتور پرکاربردترین عملگر صنعت است. موتور به همان میزان که تاثیر زیادی در پروژه‌های صنعتی دارد، ممکن است با عیب‌های زیادی هم روبه‌رو شود. عیب‌های موتور هزینه‌های زیادی را به یک صنعت وارد می‌کند. خط تولید فولادی را در نظر بگیرید که روزانه ۲۵ هزار تُن فولاد تولید می‌کند.خرابی موتورهای این خط، خسارت‌های سنگین مالی درپی خواهد داشت. فقط یک مهندس برق با عیب‌یابی موتور و رفع آن عیب، می‌تواند از این خسارت‌ها جلوگیری کند.

در این مقاله عواملی را بررسی می‌کنیم که ممکن است باعث بروز عیب در موتور سه‌فاز شود. برای پیشگیری از این عیوب راه‌حل ارائه می‌دهیم و به راه‌های رفع عیب موتور اشاره خواهیم کرد.

دلایل بروز عیب در موتور

ممکن است به این فکر کنید که صدها دلیل می‌تواند باعث بروز عیب در موتورها شود. در حالی که پنج عامل زیر اصلی‌ترین دلایل ایجاد عیب در موتورها هستند. 

۱. خرابی بیرینگ

۲. بروز مشکل در سیم‌پیچ موتور

۳. نقص در میله‌های مسی و آلومینیومی روتور

۴. عوامل محیطی مانند آلودگی هوا، وجود رطوبت

۵. خرابی کوپلینگ شفت

۶. سایر دلایل

نمودار زیر را در نظر بگیرید. خرابی بیرینگ‌ها و سیم‌پیچ موتور از مهم‌ترین عوامل بروز عیب هستند. در فرآیند عیب‌یابی موتورهای الکتریکی، بهتر است عیب‌یابی را از این دو مورد آغاز کنیم. 

شکل ۲- دلایل بروز عیب در موتور

خرابی بیرینگ

بیرینگ (Bearing) قطعه‌ای برای کاهش اصطکاک بین دو قطعه متحرک است. بیرینگ‌ها امکان حرکت آزادانه روتور را فراهم می‌کنند. موتورهای الکتریکی سه‌فاز دو بیرینگ دارند. شکل ۳ بیرینگ‌ها را در موتور سه‌فاز نمایش می‌دهد.

شکل۳- بیرینگ در موتور

عوامل خرابی بیرینگ‌ها

• ضربه مکانیکی می‌تواند به بیرینگ آسیب وارد کند.
• افزایش درجه حرارت بر طول عمر بیرینگ‌ها تاثیرگذار است.
• روغن‌کاری ناکافی، بیش از حد و یا روغن‌کاری نادرست باعث خرابی بیرینگ خواهد شد.
• احتمال آسیب به بیرینگ بر اثر رطوبت و گرد و غبار، بسیار بالا است.
• بارهای شعاعی بزرگ و اضافه‌بار روی شفت موتور، بیرینگ‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهند.
• تراز نبودن بار و شفت بیرینگ‌ها را خراب می‌کند.

بیشتر بدانیم:

برای گریس‌کاری صحیح بیرینگ‌ها، یک عامل مهم انتخاب گریس مناسب است. برای انتخاب نوع گریس مناسب دو  راه داریم:

۱. انتخاب بر اساس تجربه‌های شخصی در صنعت و یا مشورت با صاحبان تجربه

۲.  استفاده از دفترچه راهنمای تجهیز

بهترین راه انتخاب نوع گریس، راه دوم، یعنی انتخاب بر اساس دفترچه راهنما است.

بروز مشکل در سیم‌پیچ موتور

یکی از اصلی‌ترین اجزای موتور الکتریکی، سیم‌پیچ موتور است. مطابق نمودار شکل ۲، ۱۶ درصد از عیب‌های موتور ناشی از خطا در سیم‌پیچ است. عوامل زیر، عواملی هستند که بیشترین تاثیر را در خرابی سیم‌پیچ دارند.

• اضافه بار
• اضافه ولتاژ و کمبود ولتاژ
• انتخاب سایز نامناسب کابل
• ناتراز و ناهماهنگ بودن کوپلینگ و شفت
• عوامل خارجی
• ضربه
• گرمای بیش از حد محیط
• رطوبت بالا

شکل ۴- سیم‌پیچ استاتور

نقص در میله‌های مسی و آلومینیومی روتور

در موتورهای القایی از نوع قفس‌سنجابی، روتور از دو حلقه انتهایی و چندین میله رسانا تشکیل شده است. آسیب به این میله‌ها باعث خرابی قسمت‌های مختلف موتور می‌شود. معمولاً هزینه‌ تعمیر موتورهای با روتور شکسته، بسیار بالا است. دمای زیاد حین کار، مهم‌ترین عامل خرابی میله‌های روتور است. در دمای زیاد میله‌های روتور منبسط می‌شوند. انبساط میله‌های فلزی، طول آن‌ها را افزایش می‌دهد. فشار وارده بر میله‌های منبسط شده، باعث شکستگی روتور خواهد شد.

شکل ۵- میله‌های روتور

 کوپلینگ شفت

تراز نبودن، ناهماهنگی و نصب نادرست موتور و بار یکی‌ دیگر از عوامل بروز عیب در موتورها است. شکل ۶ وضعیت صحیح بار و موتور را در برابر وضعیت نادرست آن نمایش می‌دهد.

شکل ۶- وضعیت بار و شفت موتور در دو حالت صحیح (تراز یا alignment) و ناهماهنگی (تراز نبودن یا misalignment)

حرکت نکردن شفت موتور

بدیهی‌ترین عیبی که ممکن است برای موتور رخ بدهد، حرکت نکردن شفت بعد از استارت است. برای رفع این عیب کافی است مراحل زیر را طی کنید:

۱. برق منبع تغذیه را چک کنید، ممکن است تغذیه موتور قطع شده باشد؛

۲. کابل ورودی موتور را چک کنید (با استفاده از تست بازر یا بیزر)، پارگی یا قطع شدن کابل می‌تواند باعث این خطا در موتور شود؛

۳. جام بودن (قفل شدن) شفت و بیرینگ‌ها را بررسی کنید؛

۴. از محکم بودن اتصالات مدار اطمینان حاصل کنید.

نویز مغناطیسی

نویز مغناطیسی یعنی، جذب و دفع قطعات مغناطیسی موتور.

بین روتور (از جنس آهن) و استاتور (قسمت مگنت موتور) نیرویی جاذبه وجود دارد. بلبرینگ‌ها، شفت و روتور را در مرکز استاتور نگه می‌دارند. هر عاملی که با تاثیر بر هوزینگ بلبرینگ باعث جذب روتور به استاتور شود و فاصله  هوایی یکنواخت اطراف روتور را برهم بزند، نویز مغناطیسی ایجاد می‌کند.

شرح کامل این عیب موتور را در مقاله «عیب یابی موتور سه فاز، نویز مغناطیسی در الکتروموتور ها» بخوانید.

حرکت کند موتور

وقتی حرکت موتور کند است، به سوالات زیر پاسخ دهید تا بتوانید این عیب را برطرف کنید:

۱. آیا موتور دوفاز شده است؟

اولین عاملی که بعد از حرکت کند موتور باید به آن شک کنید، دوفاز شدن است. موتور دوفاز، سرعت حرکت کمی خواهد داشت.

۲. آیا موتور درگیر نویز مغناطیسی است؟

نویز مغناطیسی علاوه بر اینکه باعث صدایی ناهنجار در موتور می‌شود، می‌تواند در سرعت حرکت موتور هم تاثیرگذار باشد. 

۳. آیا موتور تحت اضافه بار است؟

استفاده از موتوری با ظرفیت ۱۰۰ کیلوگرم بار، برای جابه‌جایی ۲۰۰ کیلوگرم، سرعت حرکت موتور را کاهش می‌دهد.

 ۴. آیا بلبرینگ‌ها جام (قفل) نکرده‌اند (Jammed Bearing)؟ آیا شفت موتور در حالت بدون بار، به راحتی و روان حرکت می‌کند؟

ممکن است جام کردن بیرینگ‌ها عامل کندی حرکت موتور باشد.

۵.  آیا موتور دچار کمبود ولتاژ نشده است؟ 

 موتور وقتی دچار کمبود ولتاژ شود، توان به حرکت در آوردن بار را ندارد. 

در ویدئوی زیر راه‌های تشخیص این عیب را خواهید دید.

لرزش الکتروموتور 

یک موتورِ بی‌عیب باید بدون لرزش کار کند. اگر لرزشی در عملکرد موتور مشاهده کردید، هر چه سریع‌تر برای رفع عیب موتور اقدام کنید. از آسیب‌های اولیه ناشی از لرزش موتور می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱. خرابی فونداسیون 

۲. شل شدن پیچ‌ها، کوپلینگ‌ها و اتصالات

۳. آسیب به بار

۴. خرابی بیرینگ‌ها

۵. افزایش دمای موتور

برای تشخیص عامل لرزش موتور به سوالات زیر پاسخ دهید:

۱. آیا موتور و بار به درستی کوپل شده‌اند؟ 

۲. آیا موتور و بار آنبالانس نیستند؟ (آیا موتور و بار دقیقاً روبه‌روی هم قرار گرفته‌اند؟) 

۳. بیرینگ‌ها سالم هستند؟ (جام کردن، زنگ زدن، رطوبت، گرد و غبار و ضربه مکانیکی بر سلامت بیرینگ‌ها تاثیر می‌گذارند.)

۴. آیا اتصالات محکم هستند؟

۵. آیا بار مکانیکی متعادل است؟

۶. آیا شفت موتور کج نشده است؟

۷. آیا شکستگی پروانه فن نامتعادل نیست؟

 در ویدئوی زیر، عوامل ایجاد این عیب بررسی شده‌اند.

جمع‌بندی

حرکت نکردن شفت بعد از استارت، نویز مغناطیسی، حرکت کُند و لرزش موتور عیب‌هایی هستند که در این مقاله بررسی کردیم. دو عیب محتمل دیگر در موتورها، داغ شدن بیش از حد موتور و نامتعادلی بار هستند. در یک بخش از فصل دومِ دوره آموزش برق صنعتی ماهر به بررسی تمامی عیب‌های ممکن موتور و ارائه‌ راه‌حل‌های آن پرداخته‌ایم. مقاله پیش ِ روی شما، برگرفته از این دوره است. برای آموزش دو عیب داغ شدن بیش از حد و نامتعادلی بار به این دوره مراجعه کنید.