تشخيص الأعطال في المحركات الكهربائية

مقدمة عن الأخطاء المحتملة في المحركات:

إن تشغيل محرك كهربائي فعال يعني ذلك  أكثر من مجرد أداء مناسب؛ كفاءة الطاقة، تكلفة التشغيل، العمر الافتراضي، وموثوقية النظام كلها مترابطة مع الصحة العامة للمحرك.
 وللحفاظ على هذه المتغيرات تحت الفحص، يعد اختبار ومراقبة المحرك بانتظام أمراً بالغ الأهمية، حتى الاختبارات التشخيصية الأساسية يمكن أن تتيح توفيراً كبيراً في التكلفة والوقت، مما يقلل الحاجة إلى الصيانة والإصلاحات واحتياجات العمالة الإجمالية.

كما يمكن أن تؤثر العناصر المختلفة، بما في ذلك المحاذاة والتهوية والاهتزاز ومستويات التزييت، على صحة المحرك الكهربائي، لذلك عندما يفشل المحرك في البدء، أو يعمل بشكل متقطع، أو ينتج كميات كبيرة من الحرارة، أو يعمل بشكل غير موثوق به، فمن الضروري تحديد السبب الأساسي للمشكلة من خلال تقييم مستويات النظام الأساسي وظروفه التشغيلية.

تنشأ مشكلة المحرك أحيانًا من مصدر الطاقة المزودة أو موصلات الدائرة الفرعية أو حتى وحدة التحكم في المحرك ولكن في بعض الأحيان يكون الحمل محدوداً أو ملزما وغير متطابق.
أما في  بعض الأحيان يكون المحرك نفسه قد طور عطلاً صريحاً مثل سلك محترق، اتصال غير صحيح معطل أو سيئ ، فشل في اللف، أو تدهور في العزل (انهيار جزئي أو كلي بالعازل) أو المحامل الحرجة.
يمكن أن يتبنى استكشاف الأخطاء وإصلاحها ومراقبتها قبل الغوص والخوض في الإصلاح شوطاً طويلاً في تقليل التكاليف واحتياجات العمالة ووقت التوقف، مع توفير أمان أفضل ضد الفشل المستقبلي المحتمل في الأداء التشغيلي للمحرك الكهربائي، حيث ستكون العملية مجهزة بشكل أفضل ومزودة بالمعلومات الضرورية لتخطيط كيفية القيام بالصيانة الفعالة اذا لزم الأمر لذلك.

التحليل الأولي للأعطال

هناك مجموعة كبيرة من أدوات التشخيص المتاحة لتحديد المشكلات الحركية في المحرك وعلى سبيل المثال وبدون حصر، مقاييس أمبير مثبتة، ومستشعرات درجة الحرارة ، ومقياس محللات اللف، بالإضافة الى أجهزة الذبذبات.
 واعتماداً على منطقة المشكلة المحددة، يمكن أن تساعد كل أداة في تسليط الضوء على المشكلة بطرق مختلفة ودقيقة.

القاعدة الأساسية الجيدة لاستكشاف أخطاء المحرك هي الاعتماد أولاً على حواس مباشرة من قبل الشخص الذي يقوم بعملية الفحص وطرح الأسئلة المتوقعة مثل:
 هل المحرك ساخن أم شديد الحرارة؟
 هل له رائحة أو صوت غير عادي؟
 هل يتصرف جسديًا بطريقة غير منتظمة؟
ولبدء التقييم، يتم التحقق أولاً من المقاييس الأساسية لأداء المحرك كــ المستويات والثوابت الهندسية وهي القوة والجهد والمقاومة الكهربائية. يتم إجراء الاختبارات الأولية بشكل عام باستخدام مقياس متعدد موجود في كل مكان من أماكن العمل والذي يمكن أن يوفر معلومات تشخيصية لجميع أنواع المحركات المراد صيانتها.

طرق تحديد الأعطال في المحركات

• اختبار المحرك بتحديد المشكلة

الأدوات المعقدة والقوية والمحركات الكهربائية هي مكونات مهمة في مجموعة واسعة من المعدات والأدوات الهامة والمستخدمة في مختلف المجالات الصناعية وحتى المنزلية منها، من أصغر المراوح الإلكترونية إلى أكبر معدات التصنيع والمعدات الصناعية.
 بدون المحركات، ستكون العديد من الوظائف الصناعية الأساسية معرضة للخطر بشدة، إن لم تكن مستحيلة حتى؛ لذلك تعتبر المحركات هي القلب النابض للعمل اليومي على سطح كوكب الأرض. وبالتالي، يمكن أن يكون تعطل المحرك مكلفاً للغاية ومزعجاً اكثر، مما يؤدي إلى توقف العمل غير المخطط له مسبقاً وتكاليف الصيانة غير المخطط لها.
ولكن من خلال تخصيص وقت للاختبار الشامل للمحرك (الصيانة الدورية)، سواء في برامج الصيانة العادية أو الروتينية أو عند ظهور أول علامة على وجود مشكلة، يمكن التنبؤ بشكل موثوق بمعظم مشاكل المحرك ومنعها وعزلها وحلها بأقل قدر من الانقطاع عن الخدمة.

• اختبار قوة العزل الكهربائي لتحديد فعالية عزل الكابلات

يتم إجراء هذا الاختبار للكشف عن الضعف في مستوى العزل واحتمالية حدوث عطل في عزل الكابل أو الأسلاك، ويجب إجراء اختبار عالي الإمكانات، يُعرف أيضاً باسم اختبار قوة العزل، بعد إجراء الفحص البصري الأولي واختبارات مقاومة العزل المحددة.
باستخدام جهد التيار المتردد أو التيار المستمر، يتضمن هذا الاختبار(اختبار قوة العزل)، تطبيق التيار بين الدوائر الكهربائية والإطار الخارجي و تكون مستويات الجهد الزائد المطبقة أثناء هذا الاختبار فريدة ومختلفة لكل آلة والجهد المحدد لها يكون متفاوت، عند تقييم قوة اللفات الجديدة، يتم إجراء الاختبار القياسي من خلال التطبيق المستمر لـ 1000 فولت، 50-60 هرتز، بالإضافة إلى مضاعفة معدل الجهد المحدد للآلة لمدة 60 ثانية.
يجب إجراء الاختبار مرة واحدة فقط بكامل قوته وبعد ذلك بقوة 85٪ في اختبارات الإضافية لتجنب إجهاد العزل قيد التقييم، في حالات العزل المُجدد (الروتيني)، يجب إجراء الاختبار بنسبة 60٪ من جهد الاختبار العادي لتجنب زيادة التحميل على المادة التي يتم عليها الفحص.

• اختبار الاندفاع وعزل مناطق الضعف

يعتبر اختبار الاندفاع جزءاً مهماً من الصيانة الشاملة والروتينية للمحرك الكهربائي، حيث يمكن أن يكشف بشكل موثوق ودقيق للغاية عن احتراق المحرك ويوفر المساعدة في توقع فشل المحرك في المستقبل وتلاشي التوقف المحتمل في الأداء، يسمح اختبار الاندفاع بتحديد المنعطفات القصيرة للموصل الحركي وعزل الموصل الذي على وشك الفشل والانهيار، والتي تعد من بين أولى علامات الفشل الكهربائي.
 يمكن أن تؤدي الرواسب الكيميائية وأخطاء التصنيع أو إعادة اللف غير المحكم وحركة بدء التشغيل الروتينية للمحركات والاستخدام الكثيف وطويل المدة إلى تآكل العزل في لفات المحرك بشكل تدريجي.

• اختبار “الميجر” لتقييم أداء العازل

يسمح اختبار مقاومة العزل ميغا اوم ميتر (والمعروف بالاسم التجاري بــ الميجر)، بإجراء اختبار دوري موثوق به  لفحص أداء العزل العام للأدوات والأجهزة والمحركات والكابلات الموجودة بأكملها والمكثفات والأنظمة الفرعية لتوزيع الطاقة، وأي نوع من المعدات الكهربائية بشكل أساسي أو الأسلاك عالية الأداء.
يطبق جهاز “الميجر” الاختبار على الجهد العالي للنظام ولفترة زمنية محددة، كما يقيس تيار التسرب من خلال العزل، يتم التعبير عن هذا القياس كمقاومة، وعند اختباره بشكل دوري، يمكن استخدامه لرسم بياني وتقييم حالة العزل الكلي للمحرك بمرور الوقت، كما يمكن أن تشير هذه المعلومات الهامة إلى أنماط التآكل والضرر، مما يسمح للمشغلين بالبقاء على دراية تامة في صدارة احتياجات الصيانة ومعالجة المشكلات قبل حدوث أضرار جسيمة في المستقبل.

جهاز “الميجر” هو جهاز اختبار معقد، يجب ضبطه وتوصيله وتشغيله بعناية فائقة ومن قبل مختصين لمنع تلف المعدات وإصابة المشغل بسبب المستويات العالية من الجهد الموجود أيضاً، كما يجب فصل المحركات قيد الاختبار وعزلها من أجل المراقبة المناسبة، وهو جانب رئيسي من تحليل لف المحرك الكامل.

• اختبار انخفاض الجهد وتحليل المقاومة في الدوائر ذات التيار العالي

اختبار المحرك من بين العديد من اختبارات المحركات المتاحة، يعد اختبار انخفاض الجهد من بين الأسرع والأسهل والأكثر قيمة على الأرجح، مما يسمح بالتقييم السهل لجودة وكفاءة تشغيل دائرتك، كما يمكن إجراء اختبار انخفاض الجهد بسهولة باستخدام الحمل الأساسي ومقياس الفولتميتر الرقمي بمجرد تطبيق الحمل، كما يمكن قياس الاتصال المباشر لانخفاض الجهد في الدائرة تحت الحمل وباستخدام نفس الجهاز.
نظراً لأن التيار الكهربائي سوف يتقوس في المسار الأقل مقاومة، فإن التيار الزائد سوف يتدفق بشكل طبيعي ويخلق قراءة عالية وإذا تم كسر الدائرة مسبقاً، فيمكن أن تخلق تدفقاً مؤقتاً وذلك لمحاولة عزل منطقة الطاقة التي وقع عليها انخفاض الجهد. غالباً ما يكون مؤشر انخفاض الجهد علامة تحذير مبكر على الحاجة إلى التنظيف أو الشروع فوراً بأعمال الصيانة أو الإصلاح الروتيني المخطط له من قبل.

• اختبار الفاقد الأساسي لضمان الجودة والموثوقية

في حين أن كل محرك يعاني من بعض الفقدان في الطاقة بشكل منطقي ومتكرر، يمكن أن يشير فقدان الطاقة المتزايد أو غير الطبيعي إلى وجود مشكلة أكبر بالإضافة الى الأضرار المادية، أو ارتفاع درجة الحرارة، أو اللف أو إعادة اللف غير الفعال.
 في الواقع، يمكن أن يمثل فقدان النواة بعضاً من أكبر ضائعات الطاقة في المحركات الكهربائية وحتى في أنظمة التصنيع بأكملها يمكن أن يشير اختبار الخسارة الأساسية إلى الفرق بين طاقة إدخال وإخراج المحرك، ويمكن بعد ذلك رسم هذه الإحصائيات مقابل المستويات المقبولة ومعايير الصناعة.
في حين أن بعض الخسائر أمر طبيعي، يمكن أن تكشف الخسارة الكبيرة عن مشاكل يمكن إصلاحها قبل أن تصبح خطيرة، يمكن أن يكون أيضاً مؤشراً قوياً للمحركات التي تحتاج إلى الاستبدال أو الاتلاف، مما يساعد على ضمان أن المحرك الذي تمت إعادة اللف له يحافظ على أدائه المثالي وكفاءته المطلوبة.