הארקה של גל המנוע משפרת את האמינות של מנועים המונעים על ידי מהפך

מהנדסי תחזוקה בחלק העליון של מבנים מסחריים או מפעלים תעשייתיים משמנים מחדש מנועים באופן קבוע ובודקים סימני עייפות אחרים, וללא כלי תחזוקה מונעת או תוכנת בקרה חזויה מתקדמת לספק התראות, המהנדסים עשויים לעצור ולחשוב, "מה הם אותם מנועים שהם הולך ומחמיר?"האם זה מתגבר, או שזה רק הדמיון שלי?"החיישנים הפנימיים של המהנדס המנוסה (שמיעה) והניחושים (אזעקות חזוי) של המנוע עשויים להיות נכונים, לאורך זמן, המסבים נמצאים באמצע המודעות של אף אחד.בלאי מוקדם במארז, אבל למה?היו מודעים לגורם ה"חדש" הזה לכשל במיסבים ודעו כיצד למנוע זאת על ידי ביטול מתחי מצב נפוץ.

למה מנועים נכשלים?

אמנם ישנן סיבות רבות ושונות לכשל מנוע, אך הגורם מספר אחת, פעם אחר פעם, הוא כשל במיסבים.מנועים תעשייתיים חווים לרוב מגוון גורמים סביבתיים שיכולים להשפיע לרעה על חיי המנוע.בעוד זיהום, לחות, חום או העמסה לא נכונה בהחלט עלולים לגרום לכשל מיסבים בטרם עת, תופעה נוספת שעלולה לגרום לכשל מיסבים היא מתח רגיל.

מתח מצב נפוץ

רוב המנועים בשימוש כיום פועלים על מתח צולב, כלומר הם מחוברים ישירות למתח התלת פאזי הנכנס למתקן (באמצעות מתנע מנוע).מנועים המונעים על ידי כוננים בתדר משתנה הפכו נפוצים יותר ככל שיישומים הפכו מורכבים יותר במהלך העשורים האחרונים.היתרון של שימוש בכונן תדר משתנה להנעת מנוע הוא לספק בקרת מהירות ביישומים כגון מאווררים, משאבות ומסועים, כמו גם הפעלת עומסים ביעילות אופטימלית כדי לחסוך באנרגיה.

חיסרון אחד של כוננים בתדר משתנה, לעומת זאת, הוא הפוטנציאל למתחים במצב משותף, שיכול להיגרם מחוסר איזון בין מתחי הכניסה התלת-פאזיים של הכונן.מיתוג מהיר של מהפך מאופנן רוחב פעימה (PWM) עלול לגרום לבעיות בפיתולי המנוע ובמיסבים, הפיתולים מוגנים היטב עם מערכת בידוד נגד דוקר אינוורטר, אך כאשר הרוטור רואה קוצים מצטברים במתח, הזרם מחפש דרך לפחות התנגדות לקרקע: דרך מיסבים.

מיסבי המנוע משומנים בשומן, והשמן בשומן יוצר סרט שפועל כדיאלקטרי.עם הזמן, הדיאלקטרי הזה מתקלקל, רמת המתח בפיר עולה, חוסר האיזון הנוכחי מחפש את הנתיב של ההתנגדות הקטנה ביותר דרך המיסב, מה שגורם למיסב לקשת, הידוע בכינויו EDM (Electrical Discharge Machining).עם הזמן, הקשת הקבועה הזו מתרחשת, שטחי פני השטח בגזעי המיסבים הופכים שבירים, וחתיכות מתכת זעירות בתוך המיסב עלולות להישבר.בסופו של דבר, החומר הפגוע הזה נע בין כדורי המיסבים וגזעי המיסבים, ויוצר אפקט שוחק שעלול לגרום לכפור או לחריצים (ועלול להגביר את רעש הסביבה, רעידות וטמפרטורת המנוע).ככל שהמצב מחמיר, חלק מהמנועים יכולים להמשיך לפעול, ובהתאם לחומרת הבעיה, נזק בסופו של דבר למיסבי המנוע עשוי להיות בלתי נמנע מכיוון שהנזק כבר נעשה.

מבוסס על מניעה

איך להסיט את הזרם מהמיסב?הפתרון הנפוץ ביותר הוא הוספת הארקת פיר לקצה אחד של פיר המנוע, במיוחד ביישומים שבהם מתחי מצב נפוץ עשויים להיות נפוצים יותר.הארקת פיר היא בעצם דרך לחבר את הרוטור המסתובב של מנוע להארקה דרך מסגרת המנוע.הוספת קרקע פיר למנוע (או קניית מנוע מותקן מראש) לפני ההתקנה יכולה להיות מחיר נמוך בהשוואה לעלויות התחזוקה הכרוכות בהחלפת מסבים, שלא לדבר על העלות הגבוהה של זמן ההשבתה של המתקן.

מספר סוגים של הסדרי הארקה של פיר נפוצים כיום בתעשייה.הרכבת מברשות פחמן על סוגריים עדיין פופולרית.אלו דומות למברשות פחמן DC טיפוסיות, המספקות בעצם חיבור חשמלי בין החלקים המסתובבים והנייחים של מעגל המנוע..סוג חדש יחסית של מכשירים בשוק הוא מכשיר הטבעת מברשת סיבים, מכשירים אלו פועלים בצורה דומה למברשות פחמן על ידי הנחת גדילים מרובים של סיבים מוליכים בטבעת סביב הפיר.החלק החיצוני של הטבעת נשאר נייח והוא מותקן בדרך כלל על לוחית הקצה של המנוע, בעוד המברשות רוכבות על פני ציר המנוע, מסיטות זרם דרך המברשות ומוארקות בבטחה.עם זאת, עבור מנועים גדולים יותר (מעל 100 כ"ס), ללא קשר להתקן הארקת הציר בו נעשה שימוש, מומלץ בדרך כלל להתקין מיסב מבודד בקצה השני של המנוע שבו מותקן התקן הארקת הציר כדי להבטיח שכל המתחים ברוטור יהיו נפרק דרך התקן ההארקה.

לסיכום

כוננים בתדר משתנה יכולים לחסוך באנרגיה ביישומים רבים, אך ללא הארקה מתאימה, הם עלולים לגרום לכשל מנוע מוקדם מדי.ישנם שלושה דברים שיש לקחת בחשבון כאשר מנסים להפחית מתחי מצב נפוץ ביישומי כונן תדר משתנה: 1) ודא שהמנוע (ומערכת המנוע) מוארקים כהלכה.2) קבע את איזון תדר הנשאים הנכון, אשר ימזער את רמות הרעש וחוסר איזון המתח.3) אם הארקת פיר נחשבת הכרחית, בחר את ההארקה המתאימה ביותר ליישום.