فشل العزل الكهربائي

يتم استخدام العزل الكهربائي لتوجيه التيار عبر المسار المطلوب ومنعه من التدفق حيث لا يكون مرغوبًا فيه. يعد العزل الكهربائي المناسب أمرًا بالغ الأهمية لأداء المحرك الكهربائي وطول عمره. يعد انهيار العزل أحد أكثر الأسباب شيوعًا لفشل المحرك الكهربائي. في المولدات الكهربائية ، على سبيل المثال ، تنشأ 56٪ من حالات الفشل من تلف العزل الكهربائي.

أنظمة العزل

يوجد في المحركات نظامان للعزل. أحد الأنظمة هو عزل الجدار الأرضي الذي يفصل الملفات عن إطار أو غلاف المحرك. نظام العزل الثاني هو نظام عزل اللف الذي يفصل الموصلات الملفوفة لإنشاء لفات المحرك. أظهرت الدراسات أن ≈ 80٪ من الأعطال الكهربائية للجزء الثابت تحدث في عزل اللف بينما 20٪ فقط تحدث بين الملفات وإطار المحرك أو مباشرة قصيرة على الأرض.

ما هو فشل العزل؟

يحدث فشل العزل الكهربائي عندما يبدأ العزل في المحرك في التدهور بمرور الوقت أو لأسباب أخرى. يؤدي التقادم أو ارتفاع درجة الحرارة إلى تغيرات كيميائية في العزل مما يجعل العزل أكثر موصلية وأقل فعالية في منع التيار من اتباع مسارات غير مرغوب فيها سواء بين الموصلات أو إلى إطار المحرك. بعض حالات فشل العزل خاصة في نظام عزل الجدار الأرضي تكون فورية بسبب دخول الرطوبة أو التلوث أو غيرها من الأحداث الفريدة غير العادية. تهاجم هذه الأحداث الفراغات أو نقاط الضعف الأخرى في العزل وتؤدي إلى فشل مبكر. تتجسد العيوب في نظام العزل المتعرج ببطء وتتدهور بمرور الوقت.

تشمل الأسباب الشائعة لفشل العزل ما يلي:

• ارتفاع درجة الحرارة
• تلوث متعرج
• السحب المفرط الحالي
• جودة طاقة رديئة
• التشوه التوافقي.

سيوجهك هذا الدليل خلال كل مرحلة من مراحل تدهور العزل الكهربائي حتى تتمكن من أن تكون استباقيًا وتتبع تغييرات العزل هذه في معدات محركك.

3 مراحل لفشل العزل الكهربائي

يحدث معظم فشل العزل ببطء وثبات ، ويمر عبر ثلاث مراحل متميزة.

المرحلة 1 – مثالية للاكتشاف المبكر

خلال المرحلة الأولى من فشل العزل الكهربائي ، يصبح العزل بين الموصلات مضغوطًا ويبدأ في التغيير كيميائيًا. يتغير العزل كيميائيًا من عازل ويبدأ في أن يصبح موصلًا. تبدأ قوة العزل والسعة في الانخفاض. قد يبدأ العزل بالكربنة مما يجعل التيار أكثر مقاومة وأقل سعوية. إذا خضع عزل الجدار الأرضي للتغيير ، فسيؤدي ذلك إلى انخفاض مقاومة العزل وزيادة عامل التبديد. إذا خضع عزل اللف للمواد الكيميائية ، فستتغير زاوية الطور (Fi) و / أو استجابة التردد الحالية.

يعد تحديد الأعطال في هذه المرحلة من فشل العزل أمرًا مهمًا للغاية من أجل التشغيل الموثوق “على مستوى عالمي” للنظام الكهربائي للمحطة. في هذه المرحلة ، لا يحدث بعد تدفق التيار غير المرغوب فيه بين الموصلات ، على الرغم من أن خطر البدء في القيام بذلك مرتفع. لحسن الحظ ، يعد الاكتشاف المبكر من خلال فحص اللفات والانخراط في اختبار مناسب للمحرك مفيدًا للغاية. يسمح الاكتشاف المبكر لفشل العزل في المحركات الكهربائية للشركة بمعالجة التدهور بينما يظل ضئيلًا نسبيًا ، مما يوفر الوقت والمال ويمنع حدوث عطل كارثي.

أدوات ALL-TEST Pro هي الأدوات الوحيدة في العالم التي يمكنها إجراء الكشف المبكر عن فشل العزل في المحركات الكهربائية باستمرار وفي المراحل الأولى.

انظر شرح زاوية المرحلة في الكشف عن فشل العزل أدناه.

المرحلة 2 – احتمال فشل المحرك المتقطع

خلال المرحلة الثانية من فشل العزل الكهربائي ، يصبح تدهور اللفات أكثر وضوحًا. فيما يلي بعض خصائص الفشل التي قد تظهر عليهم:

• يزداد تدهور مادة العزل.
• يستمر التيار في أن يصبح أكثر مقاومة.
• تزداد الحرارة عند النقطة الأولية لفشل العزل.
• يبدأ المحرك في فصل المحرك أو قاطع الدائرة بشكل متقطع ، على الرغم من أنه قد يستمر في العمل بمجرد أن يبرد العزل.

يجب إجراء استكشاف الأخطاء وإصلاحها لتحديد سبب المشكلة. تحدد أدوات ALL-TEST Pro الحالة الصحية الحقيقية للمحرك ومكوناته.

انظر زاوية المرحلة ، TVS واستجابة التردد الحالي الموضحة في الكشف عن حالات فشل العزل أدناه.

المرحلة 3 – فشل ذريع

إذا لم يتم اكتشاف العلامات السابقة لفشل العزل أو عدم معالجتها ، فمن المحتمل أن يتعرض المحرك لانهيار كلي. فيما يلي بعض الخصائص التي يظهرها اللف غالبًا في هذه المرحلة:

• ينكسر العزل تمامًا ، مما يؤدي إلى إنشاء اختصار بين الملف أو المسار المباشر للتيار من الملف إلى الأرض أو إطار المحرك.
• يحدث تمزق متفجر عند نقطة الصدع.
• تحدث تغيرات المحاثة والمقاومة.
• تبدأ ملفات النحاس في الذوبان استجابة للحرارة الزائدة.
• يقوم المحرك باستمرار برحلات المحرك أو قاطع الدائرة عند بدء التشغيل.
• التدفق الحالي بين الموصلات موجود.

يجب أن تكتشف العديد من العدادات والأجهزة الكهربائية الأعطال في هذه المرحلة من فشل المحرك (أو عندما يكون هناك قصر كامل على الأرض يشير إلى مشكلة أمان خطيرة). إذا قمت بتشغيل المحركات إلى حالة عطل ، فقد لا تحتاج إلى معرفة ما يحدث لمحركك أو معرفة الحالة الصحية لمحركك.

أسباب فشل العزل

يمكن للضغوط مثل درجة الحرارة والملوثات والضغوط الكهربائية مثل الجهد الزائد المستمر أن تفرض ضرائب على العزل الكهربائي وتتسبب في حدوث أعطال. يزداد خطر فشل العزل أيضًا مع مرور الوقت حيث تتفاعل هذه العوامل المختلفة مع بعضها البعض لتسبب التدهور. على سبيل المثال ، قد تظهر ثقوب أو شقوق صغيرة في العزل من التآكل والتلف اليومي. هذه الشقوق تضعف العزل ، كما أنها تخلق طرقًا للرطوبة والملوثات الكيميائية للدخول ، مما يؤدي إلى تدهور العزل أكثر.

فيما يلي بعض الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل العزل الكهربائي في المحرك:

• الملوثات: يضعف عزل اللف بسبب ملامسته للملوثات مثل سائل تبريد أداة الماكينة والزيوت والمواد الكيميائية الأخرى. غالبًا ما يكون لهذه الملوثات تأثير تآكل ، مما يؤدي إلى انهيار العزل بمرور الوقت. عادة ما تكون الملوثات الرطبة موصلة للكهرباء لأنها تحتوي على شوائب ، لذا فهي تقلل المقاومة لأنها تتسرب إلى العزل من خلال الشقوق الصغيرة والمسام.
• ضعف جودة الطاقة: قد ترتفع درجة حرارة اللفات بسبب مشكلات جودة الطاقة ، بما في ذلك الجهد غير المتوازن والمستويات الحالية. حتى الزيادة المتواضعة في درجة الحرارة من هذه المشكلات يمكن أن تخلق نقطة ساخنة حرارية تؤدي إلى انخفاض كبير في مقاومة العزل.
• التحميل الزائد: قد ترتفع درجة حرارة اللفات بسبب سحب التيار العالي الناتج عن الأحمال الزائدة. يمكن أن يؤدي التحميل الزائد أيضًا إلى زيادة الجهد التي تؤدي إلى تمزق العزل.
• ارتفاع درجة الحرارة المحيطة: قد ترتفع درجة حرارة الملفات بسبب الحرارة المرتفعة في بيئة التشغيل. خاصة في منطقة ذات تهوية محدودة ، يمكن للمعدات الحرارية التي تولدها أن تضع ضغطًا مفرطًا على عزل اللف في المحرك.
• الفولتية العابرة: يمكن أن تتطور الفولتية العابرة من مصادر داخلية أو خارجية وغالبًا ما تحدث أثناء بدء تشغيل المحرك. يمكن أن يكون تردد التيار العابر أعلى بعدة مرات من التيار النموذجي في اللفات ، مما يضع ضغطًا شديدًا على العزل.

نظرًا لأن خطر فشل العزل في المحرك مرتفع نسبيًا بمرور الوقت ، يجب أن يكون لدى الموظفين الأدوات والتدريب الذي يحتاجون إليه لاكتشاف علامات فشل العزل ومعالجتها بسرعة.

كشف أعطال العزل باستخدام MCA

لف العزل

يقوم تحليل دائرة المحرك (MCA™) بحقن جهد تيار متردد ومستمر منخفض الجهد لتشغيل نظام عزل الملفات، بينما يتم إلغاء تنشيط المحرك. عندما يبدأ نظام العزل في الخضوع لتغيرات كيميائية ، فإنه يؤثر على السعة (C) ، والحث (L) لنظام الملف. أي تغيير في C أو L يغير التأخير الزمني بين الجهد المطبق والتيار الناتج وقدرة نظام الملف على تخزين شحنة كهربائية أو مجال مغناطيسي. لذلك ، عندما يبدأ عزل اللف في التغيير كيميائيًا ، سيتغير إما Fi أو I / F أو ربما كلاهما. إذا تغير أي من هذه المتغيرات ، فسيؤدي ذلك إلى تغيير إحصائية قيمة الاختبار (TVS). تغيير في TVS الثابت عن قيمته الأساسية المخزنة مسبقًا كقيمة مرجعية ثابتة (RVS)> 3٪ تشير إلى بداية عازل أو فشل الدوار.

• إحصائية قيمة الاختبار: TVS هو رقم يحدد حالة المحرك في وقت إجراء الاختبار. يستخدم TVS خوارزمية خاصة حاصلة على براءة اختراع تم إنشاؤها من خلال الجمع بين نتائج سلسلة اختبارات الجهد المنخفض التي يتم إجراؤها على المراحل الثلاث لنظام لف المحرك. يتم أخذ المتغيرات الرئيسية على 5 ترددات مختلفة لإثارة نظام العزل بالكامل. حتى التغييرات الطفيفة في التركيب الكيميائي لعزل الملف ستؤدي إلى تغيير TVS الحالي عند مقارنته بخط الأساس. توصي ATP بالحصول على اختبار القيمة المرجعية الثابتة (RVS) على محرك جديد وقبل تثبيته في النظام. ثم عند مراقبة TVS للمحرك خلال حياته ، يتغير> تشير نسبة 3٪ بين القيمتين (قراءة TVS الجديدة مقابل الحالية) عادةً إلى خطأ في الدوار أو الجزء الثابت.
• زاوية الطور: هي قياس التأخير الزمني بين الجهد المطبق على المحرك وسحب التيار الناتج. إنه قياس شديد الحساسية وهو أحد المتغيرات الأولى التي تتغير عندما يبدأ نظام العزل في التدهور. يتم استخدام قياس Fi لتحديد أخطاء الملف المتطور من الملف إلى الملف أو من الدوران إلى الدوران أو من الطور إلى الطور. لا يمكن لأي أداة أخرى تحديد تطور أخطاء اللف من ملف إلى ملف في هذه المرحلة.
• استجابة التردد الحالي: يقيس اختبار استجابة I / F التيار من خلال لفات المحرك بتردد محدد مسبقًا. يقيس اختبار لاحق الاستجابة الحالية مرة أخرى عند ضعف التردد الأولي. تقيس استجابة I / F النسبة المئوية للتغير في التيار الناتج عن مضاعفة تردد جهد الدخل. سوف يستجيب الملف ثلاثي الأطوار في نفس الحالة بنفس الطريقة للتغير في التردد. إذا بدأ عزل اللف على واحد أو أكثر من الموصلات في التدهور ، فإنه يغير قدرة الملف على تخزين مجال مغناطيسي أو شحنة كهربائية. I / F هو الاختبار الذي يقيس قدرة نظام اللف على تخزين مجال مغناطيسي أو شحنة كهربائية وهو بشكل عام أحد المؤشرات الأولى لتدهور نظام اللف.
• الاختبار الديناميكي: يستخدم الاختبار الديناميكي لتحديد العيوب النامية أو الموجودة في الجزء الثابت أو الدوار. أثناء الاختبار الديناميكي ، تقوم أداة الاختبار باستمرار بقياس وتخزين الممانعة في مواضع دوار مختلفة بينما يتم تدوير عمود المحرك يدويًا بسلاسة وبطء. يتم تحليل نتائج هذه الاختبارات وعرضها كتوقيعين كهربائيين ، توقيع الجزء الثابت الديناميكي ، وتوقيع الدوار الديناميكي. ثم تقوم الأداة تلقائيًا بتحليل هذه التوقيعات وتنتج حالة “جيدة” أو “تحذير” أو “سيئة” للإشارة إلى حالة الجزء الثابت أو الدوار.
• عامل التبديد (DF): يشكل نظام عزل الجدار الأرضي مكثفًا طبيعيًا بين الموصلات في ملفات المحرك وإطار المحرك. يخزن المكثف شحنة كهربائية ، عندما يتم تطبيق جهد التيار المتردد على جزء مكثف من التيار يتدفق عبر المادة العازلة ويكون التيار المقاوم (I _r ) والتيار المتبقي هو التيار المخزن. يشار إلى التيار المخزن بالتيار السعوي (I _c ). على نظام العزل الجديد، أنا _ص هو< 5% من _ج. DF هي نسبة I _r /I _c . عندما تتقادم مادة العزل تصبح أقل سعوية وأكثر مقاومة مما يؤدي إلى زيادة DF.
• السعة على الأرض (CTG): نظرًا لأن نظام عزل الجدار الأرضي يشكل سعة طبيعية مع الإطار ، فستكون هناك قيمة قابلة للقياس يجب أن تظل كما هي طوال عمر المحرك. يؤدي دخول الرطوبة أو الملوثات الأخرى بشكل فعال إلى تغيير ثابت العزل. يؤدي هذا عمومًا إلى ارتفاع قيمة CTG. ومع ذلك ، إذا بدأ عزل الجدار الأرضي في التدرج الحراري ، فسيؤدي ذلك إلى انخفاض CTG.

ملخص: يوفر الجمع بين قياسات DF و CTG مؤشرًا أفضل للحالة العامة لعزل الجدار الأرضي مقارنةً بقياسات IRG وحدها. سيكتشف اختبار IRG القياسي فقط الأعطال الأرضية في أضعف جزء من عزل اللف. ستوفر اختبارات DF وCTC تقييمًا كاملاً لنظام العزل بأكمله باستخدام طرق اختبار الجهد المنخفض للتيار المتردد. إن الجمع بين هذين الاختبارين مع اختبار IRG سيمنحك الحالة الأكثر دقة لنظام عزل المحرك الخاص بك عن الأرض.

طرق الاختبار التقليدية

مقاومة العزل للأرض (IRG) – هذا اختبار أمان ولا يستخدم لتحديد الحالة الفعلية لمحرك كهربائي.

تعتبر مقاومة العزل للاختبارات الأرضية من أكثر الاختبارات الكهربائية شيوعًا التي يتم إجراؤها في المجال الكهربائي. الغرض الرئيسي من هذه القياسات هو “السلامة” . عندما يكون هناك مسار لتدفق التيار من الملف النشط إلى غلاف الآلة أو الأرض ، فمن الممكن أن يتم تنشيط جزء مكشوف من المحرك إلى الجهد الكامل المطبق على الملف. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كانت التدفقات الحالية كافية على الأرض ، فسوف تخلق تدفئة موضعية قد تؤدي إلى تلف المصنع وكذلك الأفراد. قبل تنشيط الأنظمة الكهربائية المثبتة حديثًا ، يجب إجراء اختبار IRG للتأكد من أن المحرك “آمن” للتنشيط. يطبق اختبار IRG جهدًا مستمرًا على موصلات المحرك ويقيس تدفق التيار إلى الأرض. نظرًا لأن التيار يأخذ المسار الأقل مقاومة ، فإن هذا الاختبار يحدد أضعف نقاط عزل الجدار الأرضي ولكنه لا يقدم أي مؤشر على الحالة العامة لعزل الجدار الأرضي.

حماية ضد فشل العزل باستخدام المعدات من ALL-TEST Pro

توفر منتجات اختبار المحركات التي يمكن الاعتماد عليها في ALL-TEST Pro لعملك الأدوات التي يحتاجها لتقييم الأداء الكهربائي وحل المشكلات البسيطة بسرعة قبل أن تتطور إلى مشكلات تستغرق وقتًا طويلاً وتتطلب جهدًا كثيفًا.

لماذا تختبر المحركات ؟ يعد المحرك الذي يتم صيانته جيدًا وعالي الأداء أمرًا أساسيًا للحفاظ على سير أعمالك بفعالية وتقليل وقت التوقف عن العمل وزيادة الإنتاجية والأرباح. يمكن لـ ALL-TEST Pro أن يزود عملك بذلك. تحافظ برامج الاختبار واستكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة التنبؤية لدينا على تشغيل محركاتك بقوة وتوفر قيمة عالية لشركتك.

اطلب عرض أسعار اليوم ، أو اتصل بنا لمعرفة المزيد حول كيفية قيام منتجاتنا بتقديم اختبار محرك سريع ودقيق – في أي وقت وفي أي مكان.