له های روتور را زیادتر می کنند.
?جرقه زدن روتور: در روتورهای ساخته شده عوامل زیادی باعث ایجاد جرقه در روتور میشوند که برخی برای روتور ایجاد اشکال نمیکنند(جرقه زدن غیر مخرب) و برخی دیگر باعث بروز خطا می شوند(جرقه زدن مخرب ). جرقه زدنهای غیر مخرب در طول عملکرد نرمال2 موتور و بیشتر در هنگام راه اندازی رخ میدهد .
? نقاط داغ و تلفات بیش از اندازه : عوامل متعددی ممکن است باعث ایجاد تلفات زیادتر و ایجاد نقاط داغ شوند. آلودگی ورقه های سازنده روتور یا وجود لکه بر روی آنها، اتصال غیر معمول میله های روتور به بدنه آن، فاصله متغیر بین میله ها و ورقه روتور و غیره می تواند در مرحله ساخت موتور به وجود آید. البته سازندگان موتور، آزمایشهای خاصی مانند اولتراسونیک را برای کاهش این اثرات بکار میبرند.
ب ـ تنشهای مغناطیسی: عواملی مختلفی باعث ایجاد این تنشها بر روی روتور می شوند همانند، عدم تقارن فاصله هوایی و شارپیوندی شیارها، که این عوامل و اثرات آنها در زیر مورد بررسی قرار داده شده است:
? نویزهای الکترومغناطیسی : عدم تقارن فاصله هوایی، علاوه بر ایجاد یک حوزه مغناطیسی نامتقارن باعث ایجاد مخلوطی از هارمونیکها در جریان استاتور و به تبع آن در جریان روتور می گردد. اثرات متقابل هارمونیکهای جریان، باعث ایجاد نویز یا ارتعاش در موتور می شوند. این نیروها اغلب از نا همگونی فاصله هوایی بوجود میآیند
? کشش نا متعادل مغناطیسی: کشش مغناطیسی نامتعادل باعث خمیده شدن شفت روتور و برخورد به سیم پیچی استاتور می شود. در عمل روتورها به طور کامل در مرکز فاصله هوایی قرار نمیگیرند. عواملی همانند، گریز از مرکز3، وزن روتور، سائیدگی یا تاقانها و … همگی بر قرار گیری روتور دورتر از مرکز اثر می گذارند.
? نیروهای الکترومغناطیسی: اثر شار پیوندی شیارها ناشی از عبور جریان از میله های روتور، سبب ایجاد نیروهای الکترودینامیکی می شوند. این نیروها با توان دوم جریان میله( ) متناسب و یکطرفه میباشند و جهت آنها به سمتی است که میله را به صورت شعاعی از بالا به پائین جابجا می کند. اندازه این نیروهای شعاعی به هنگام راه اندازی بیشتر بوده و ممکن است به تدریج باعث خم شدن میله ها از نقطه اتصال آنها به رینگهای انتهایی گردند.
ج ـ تنشهای دینامیکی: این تنشها ارتباطی به طراحی روتور ندارند بلکه بیشتر به روند کار موتورهای القایی بستگی دارند.
برخی از این تنشها در ذیل توضیح داده میشود:
> نیروهای گریز از مرکز4 : هر گونه افزایش سرعت از حد مجاز، باعث ایجاد این نیروها میشود و چون ژنراتورهای القایی در سرعت بالای سنکرون کار می کنند اغلب دچار تنشهایی ناشی از نیروی گریز از مرکز میگردند.
> گشتاورهای شفت: این گشتاورها معمولاً در خلال رخ دادن اتصال کوتاه و گشتاورهای گذرا تولید می شوند. اندازه این گشتاورها ممکن است تا 20 برابر گشتاور بار کامل باشد .
د ـ تنشهای مکانیکی: برخی از مهمترین خرابی های مکانیکی عبارتنداز:
> خمیدگی شفت روتور
> تورق نامناسب و یاشل بودن ورقه ها
> عیوب مربوط به یاتاقانها
> خسارت دیدن فاصله هوایی
هـ ـ تنشهای محیطی : همانند استاتور تنشهای محیطی مختلفی، می تواند بر روی روتور تاثیر گذار باشد همانند رطوبت، مواد شیمیایی، مواد خارجی و غیره
1-3 – بررسی عیوب اولیه در ماشین های القایی : [8و7]
در این قسمت، عیوب و خطاهایی که ممکن است در یک ماشین القایی پدید آید بررسی گردیده و عوامل بوجود آورنده آنها و تا حدودی تشخیص این خطاها مورد مطالعه قرار گرفته اند . عیوب به دو دسته، خطاهای الکتریکی و مکانیکی تقسیم بندی شده اند البته ممکن است خطاهایی در اثر پدید آمدن هر دو نوع عیب الکتریکی و مکانیکی رخ دهد .
در حالت کلی خطاهای بسیار مهمی که در یک ماشین الکتریکی می تواند اتفاق بیفتد به شرح ذیل است :
> خطای استاتور که در نتیجه باز شدن یا اتصال کوتاه شدن یک تعداد زیادی از سیم پیچها در یک فاز استاتور ایجاد می شود.
> اتصال های نامناسب در سیم پیچی های استاتور
> شکست میله روتور یا شکست حلقه انتهایی روتور5
> اختلالات6 استاتیکی یا دینامیکی شکاف هوایی
> خمیدگی شفت7 که در نتیجه سائیدگی بین استاتور و روتور می تواند ایجاد شود
> خطاهای گیربوکس و یاتاقانها
این خطاها به وسیله یک یا چند تا از عواملی که در زیر آورده شده است می تواند ایجاد شوند .
> نامتعادل بودن ولتاژ و جریان خط فاصله هوایی
> افزایش پالسهای گشتاور
> افزایش تلفات و کاهش در راندمان
> گرمایشی خیلی زیاد
روشهای تشخیص، جهت خطاهایی که در بالا گفته شد ، مستلزم انواع مختلفی از علوم و تکنولوژی ها است که برخی از این روشهای تشخیص در زیر آمده است .
> روشهای کنترلی میدان الکترومغناطیسی، کویل مخصوص تشخیص خطا8
> اندازه گیریهای حرارتی
> بازشناسی9 مادون قرمز
> روشهای کنترلی ، انتشار فرکانسی رادیویی ( RF)
> روشهای کنترلی نوسان و نویز
> اندازه گیریهای نویز صوتی
> آنالیز اثر جریان موتور ( MCSA )10
> مدل هوش مصنوعی11 و تکنیکهایی بر مبنای شبکه های عصبی12
شکل ( 1-1 ) یک موتور القایی که قسمتهای مختلف آن از یکدیگر مجزا شده است را نشان می دهد. خطاهایی که در بالا گفته شد در این قسمتها ایجاد و گسترش می یابند .
شکل1- 1موتور القایی با ساختار مجزا شده از هم[7]
1-3-1- عیوب الکتریکی اولیه در ماشینهای القایی :
در صورت پدید آمدن این گونه عیب ، ماشین می تواند به کار خود ادامه دهد و در صورت تشخیص ندادن به موقع این خطا، ماشین به مرور زمان از بین خواهد رفت . البته این موضوع بستگی به شدت وقوع خطا، در ماشین خواهد داشت و گاهی اوقات مشاهده می گردد که در اثر یکی از این نوع خطاها، ماشین کاملاً از بین می رود . عمده عیوب الکتریکی در ماشین در ذیل بیان شده است .
الف ـ خروج از مرکزیت استاتور: با استفاده از طیف جریان الکتریکی استاتور و یا طیف ارتعاشات ناشی از لرزش موتور، می توان این عیب را تشخیص داد. بخاطر اینکه میدان مغناطیسی در هر سیکل شبکه، دو سیکل را طی می کند. اکثر خطاهای الکتریکی، معمولاً درهارمونیک دوم از فرکانس شبکه بروز می کنند. این فرکانس در هر دو نوع طیف الکتریکی و ارتعاشی قابل دسترسی می باشند در شکل (1-2) این موضوع نشان داده شده است.
دوبرابر فرکانس منبع فرکانس عبور قطب
شکل1- 2شمای قسمتی از موتور و فرکانس عبور قطب[7]
ب ـ خروج از مرکزیت روتور: این عیب در اثر عواملی مانند خرابی یاتاقانها، شل شدن هسته های روتور و غیره پدید می آیند. خروج از مرکزیت روتور، سبب ایجاد اندازه های ارتعاشی و الکتریکی در فرکانسهای دو برابر فرکانس منبع با وجود باندهای کناری ناشی از فرکانس عبور قطب میگردد. روابط زیر، فرکانسهای موجود در محیطهای جریان الکتریکی استاتور را توصیف مینمایند.
تعداد قطب × فرکانس لغزش روتور = فرکانس عبور قطب
سرعت روتور- سرعت سنکرون = سرعت لغزش روتور
سرعت روتور × تعداد هادیها = سرعت هادیهای روتور
بنابراین بهترین روش جهت تشخیص این گونه خطاها در ماشین، استفاده از یک طیف موج فرکانسی از جریان الکتریکی استاتور در اطراف فرکانس چرخشی روتور می باشد.
ج ـ خطاهای شکست میله روتور و حلقه های انتهایی: [9]
در سالهای اخیر، پیشرفتهای قابل ملاحظه ای در زمینه ساخت و طراحی سیم بندی های استاتور بدست آمده است. از طرفی چون لازم است که موتورهای القایی در محیطهایی که دارای گرد و خاک و فاسد کنندگی بالایی هستند نیز کار بکند، لازمه کار کردن در چنین محیطهایی، نیازمند توسعه وسیع در بهبود مواد عایقی و همچنین نحوه عملکرد این ماشینها می باشد. با این وجود طراحی روتور قفسی و ساخت آن دستخوش تغییرات بسیار کمتری نسبت به استاتور شده است به همین دلیل خطاهای روتور هم اکنون درصد بسیار بالایی از خطاهایی که در ماشین رخ می دهد را شامل می شود که در حدود %10-5 از مجموع کل خطاها می باشد. اکثریت خطاهایی که در روتور یک موتور القایی سه فاز رخ می دهد ، مربوط به شکست میله های روتور و همچنین حلقه های انتهایی روتور است. در واقع شکست میله روتور به عنوان یکی از خطاهای اولیه در ماشین شناخته می شوند و این عیب باعث ایجاد خرابی بیشتر در موتور خواهد شد که تشخیص این نوع خطاها بسیار دشوار است.
همانطوریکه قبلاً گفته شد کلاس خرابی13 روتور به گروهای زیر تقسیم بندی می شوند:
1. شفت
2. یاتاقانها
3. ورقه ها
4. قفس سنجابی
5. سیستم تهویه
6. استاتور
7. هر ترکیبی از موارد بالا
و همچنین الگوی خرابی در روتور نیز به گروهای زیر طبقه بندی می شود که به تنشهایی گوناگون عمل کننده روی ماشین ارتباط داده می شوند:
1. گرمایی
2. مغناطیسی
3. دینامیکی
4. مکانیکی
5. محیطی
قفس های روتور در 2 نوع مجزا می باشند.
1. نوع ریخته شده
2. نوع ساختگی
قبلاً موتورهای با قفس ریخته شده در ماشینهای کوچک مورد استفاده قرار می گرفته است. در حال حاضر ماشینهایی با این نوع قفس می توانند تا رنج kw 3000 مورد استفاده قرار گیرند. قفس روتور نوع ساختگی اغلب در ماشینهای با کاربرد ویژه و رنج وسیع مورد استفاده قرار می گیرند . با این حال روتورهای از نوع ساختگی بسیار بیشتر از نوع ریخته شده دچار شکست روتور و همچنین حلقه انتهاییمی شوند. به عبارت دیگر تعمیر کردن شکست های مربوط به روتور نوع ریخته شده بسیار دشوارتر و مشکلتر از نوع ساختگی می باشد. زمانی که یک میله ای دچار شکست شود، به دلیل افزایش استرسهای ناشی از این شکست، میله های کناری نیز تحت تاثیر قرار می گیرند و به تدریج وضعیت این میله ها نیز بدتر میشوند.
برای جلوگیری از چنین فرایند مخرب تجمعی (یکجا) عیوب ایجاد شده باید به سرعت تشخیص داده شوند، در همان مراحل