Yeni Enerjili Elektrikli Araçların İklimlendirmesi için Scroll Kompresörün Yaygın Arıza Analizi -- Motor Yanması

Motor kompresörlerinin (bundan böyle kompresörler olarak anılacaktır) arızaları, motor arızaları ve mekanik arızalar (krank mili, biyel kolu, piston, supap plakası, silindir kapağı contası vb. dahil) olarak ikiye ayrılabilir. Mekanik arızalar genellikle motoru aşırı yükler ve hatta durdurur, bu da motor hasarının ana nedenlerinden biridir.
Motor hasarının ana belirtileri, stator sargısı yalıtım katmanındaki hasar (kısa devre) ve açık devredir. Hasarlı stator sargılarının zamanında tespit edilmesi zordur ve sonunda sargıların yanmasına neden olabilir. Sargı yandıktan sonra, yanmasına neden olan bazı olguların veya doğrudan nedenlerin üzeri kapatılır, bu da nedenlerin daha sonra analiz edilmesini ve araştırılmasını zorlaştırır.
Bununla birlikte, bir motorun çalışması, normal güç girişi, makul motor yükü, iyi ısı dağılımı ve sargı emaye telinin yalıtım katmanının korunmasından ayrılamaz. Bu yönlerden, sarım yanma nedenlerinin aşağıdaki gibi olduğunu bulmak zor değildir:
(1) Anormal yük ve kilitli rotor;
(2) Metal talaşlarından kaynaklanan kısa devre;
(3) Kontaktör sorunu;
(4) Güç kaynağı faz kaybı ve anormal voltaj;
(5) Yetersiz soğutma;
(6) Kompresör ile vakumlayın.
Aslında, birden fazla faktörün neden olduğu motor hasarı daha yaygındır.
1. Anormal yük ve kilitli rotor
Motor yükü, gazı sıkıştırmak için gereken yükü ve mekanik sürtünmenin üstesinden gelmek için gereken yükü içerir. Aşırı basınç oranı veya diferansiyel basınç, sıkıştırma işlemini daha zor hale getirebilir; Yağlama arızasının neden olduğu sürtünme direncindeki artış ve aşırı durumlarda motor kilitlenmesi, motor yükünü büyük ölçüde artıracaktır.
Yağlama arızası ve artan sürtünme direnci, anormal yükün başlıca nedenleridir. Yağlama yağını seyreltmek için geri dönen sıvı, yağlama yağının aşırı ısınması, yağlama yağının koklaşması ve bozulması ve yağ eksikliği normal yağlamayı bozarak yağlama arızasına neden olabilir. Dönüş sıvısı, yağlama yağını seyrelterek sürtünme yüzeyinde normal yağ filminin oluşumunu etkiler ve hatta orijinal yağ filmini dışarı atarak sürtünmeyi ve aşınmayı artırır. Kompresörün aşırı ısınması, yağlama yağının incelmesine ve hatta yüksek sıcaklıklarda koklaşmasına neden olarak normal yağ filmlerinin oluşumunu etkileyebilir. Sistem yağ dönüşü iyi değil ve kompresörde yağ yok, bu da normal yağlamanın korunmasını doğal olarak engelliyor. Krank mili yüksek hızda döndüğünde ve biyel kolu pistonu yüksek hızda hareket ettiğinde, yağ filmi koruması olmayan sürtünme yüzeyi hızla ısınır. Yerel yüksek sıcaklıklar, yağlama yağının hızlı buharlaşmasına veya koklaşmasına neden olarak bu parçanın yağlanmasını zorlaştırır ve birkaç saniye içinde ciddi yerel aşınmaya neden olabilir. Yağlama arızası ve yerel aşınma, krank mili dönüşü için daha fazla tork gerektirir. Küçük güçlü kompresörler (buzdolapları ve ev tipi klima kompresörleri gibi), düşük motor torku nedeniyle yağlama arızasından sonra genellikle kilitli rotor fenomeni yaşar ve "kilitli rotor termal koruma kilitli rotor" ölü döngüsüne girer. Motorun yanması sadece an meselesidir. Ancak, yüksek güçlü yarı kapalı kompresör motorunun torku büyüktür ve yerel aşınma rotor kilitlenmesine neden olmaz. Motor gücü, belirli bir aralıkta yükle birlikte artarak daha şiddetli aşınmaya ve hatta silindirin sıkışması (silindire sıkışmış piston), biyel kolu kırılması vb. gibi ciddi hasarlara neden olur.
Kilitli rotordaki akım (kilitli rotor akımı), normal çalışma akımının yaklaşık 4-8 katıdır. Motor başlatma anında, akımın tepe değeri kilitli rotor akımına yaklaşabilir veya ulaşabilir. Direnç tarafından salınan ısı akımın karesiyle orantılı olduğu için, başlatma ve kilitleme sırasında akım, sargıyı hızla ısıtacaktır. Termal koruma, rotor kilitlenmesi sırasında elektrotları koruyabilir, ancak genellikle hızlı bir tepkiye sahip değildir ve sık çalıştırmaların neden olduğu sarım sıcaklık değişikliklerini önleyemez. Sargıları yüksek sıcaklıklara maruz bırakan sık başlatmalar ve anormal yükler, emaye kaplı tellerin yalıtım performansını azaltabilir. Ayrıca sıkıştırma oranı ve basınç farkı arttıkça sıkıştırılmış gaz için gereken yük de artacaktır. Bu nedenle, düşük sıcaklıklar için yüksek sıcaklık kompresörü kullanmak veya yüksek sıcaklıklar için düşük sıcaklık kompresörü kullanmak motor yükünü ve ısı dağılımını etkileyebilir, bu da uygunsuzdur ve elektrot hizmet ömrünü kısaltabilir. Sargının yalıtım performansı bozulduktan sonra diğer etkenler (iletken devre oluşturan metal talaşları, asidik yağlama yağı vb.) işbirliği yaparsa kısa devreye ve hasara neden olması kolaydır.
2. Metal talaşlarından kaynaklanan kısa devre
Sargılara karışan metal hurdalar, kısa devrelerin ve düşük toprak yalıtım değerlerinin ana suçlularıdır. Çalışma sırasında kompresörün normal titreşimi ve ayrıca her başlatma sırasında elektromanyetik kuvvet nedeniyle sargının bükülmesi, sargılar ile sargı emaye teli arasında karışan metal yongalar arasındaki nispi hareketi ve sürtünmeyi artırabilir. Keskin kenarları ve köşeleri olan metal talaşlar, emaye telin yalıtım katmanını çizerek kısa devreye neden olabilir.
Metal artıklarının kaynakları arasında inşaat sırasında kalan bakır boru artıkları, kaynak cürufları, kompresörün iç aşınmasından düşen metal artıkları ve bileşenlerin hasar görmesi (kırık valf kanatları gibi) yer alır. Tamamen kapalı kompresörler için (tamamen kapalı scroll kompresörler dahil), bu metal talaşları veya birikintiler sargıların üzerine düşebilir. Yarı kapalı kompresörlerde bazı partiküller sistemdeki gaz ve yağlama yağı ile birlikte akacak ve sonunda manyetizma nedeniyle sargılarda birikecektir; Bununla birlikte, bazı metal talaşları (yatak aşınması ve motor rotoru ve stator aşınması (delik temizleme) sırasında oluşanlar gibi) doğrudan sargıların üzerine düşebilir. Sargılarda metal talaşları biriktikten sonra kısa devre oluşması an meselesidir.
İki kademeli kompresörlere özel dikkat gösterilmelidir. İki kademeli bir kompresörde, dönüş havası ve normal dönüş yağı doğrudan birinci aşama (düşük basınç aşaması) silindirine girer ve sıkıştırmadan sonra, orta basınç borusu aracılığıyla sargıyı soğutmak için motor boşluğuna girerler. Ardından, sıradan tek kademeli kompresörler gibi, ikinci kademeye (yüksek basınç kademeli silindir) girerler. Geri dönüş gazı, sıkıştırma işlemini ince buz üzerinde yürümek gibi yapan yağlama yağı içerir. Daha fazla dönüş sıvısı varsa, birinci kademe silindirinin valf plakası kolayca kırılabilir. Kırılan valf parçası orta gerilim borusundan geçtikten sonra sargıya girebilir. Bu nedenle, iki kademeli kompresörler, tek kademeli kompresörlere göre metal talaşlarının neden olduğu motor kısa devrelerine daha yatkındır.
Ne yazık ki, işler genellikle bir araya gelir ve arızalı bir kompresör analiz için çalıştırıldığında, genellikle yağlama yağının yanık kokusu gibi kokar. Metal yüzey ciddi şekilde aşındığında sıcaklık çok yükselir ve yağlama yağı 175 ºC'nin üzerine çıktığında koklaşmaya başlar. Sistemde çok fazla su varsa (vakum pompalama ideal değil, yağlama yağı ve soğutucu akışkanın su içeriği yüksek, negatif basınç dönüş borusu kırıldıktan sonra hava giriyor vb.), yağlama yağı asidik hale gelebilir. Asitli yağlama yağı bakır boruları ve sargı yalıtımını aşındırabilir. Bir yandan bakır kaplamaya neden olabilir; Öte yandan, bakır atomları içeren bu asidik yağlama yağı, kısa devrelerin sarılması için koşullar sağlayan zayıf yalıtım performansına sahiptir.
3. Kontaktör sorunu
Kontaktör, motor kontrol devresindeki önemli bileşenlerden biridir ve yanlış seçim en iyi kompresöre zarar verebilir. Kontaktörün yüke göre doğru seçilmesi son derece önemlidir.
Kontaktörler, hızlı döngü, sürekli aşırı yükleme ve düşük voltaj gibi zorlu koşulları karşılayabilmelidir. Yük akımı tarafından üretilen ısıyı dağıtmak için yeterli alana sahip olmalı ve kontak malzemelerinin seçimi, başlatma veya rotor kilitlenmesi gibi yüksek akım koşullarında kaynak yapılmasını önleyebilmelidir.
Güvenlik ve güvenilirlik için, kompresör kontaktörü aynı anda üç fazlı devreyi kesmelidir. İki fazlı devreyi ayırma yöntemi Gülün Firması tarafından önerilmemektedir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Gulun Corporation tarafından onaylanan yüklenicilerin aşağıdaki dört gereksinimi karşılaması gerekir:
(1) Kontaktörler, ARI Standardı 780-78, "Özel Amaçlı Kontaktörler için Standart"ta belirtilen işletme ve test kriterlerini karşılamalıdır.
(2) Üretici, kontaktörün oda sıcaklığında minimum etiket voltajının yüzde 80'inde kapanabilmesini sağlamalıdır.
(3) Tek bir kontaktör kullanıldığında, kontaktörün nominal akımı, motor plakasındaki akım değerinden (RLA) büyük olmalıdır. Aynı zamanda, kontaktör motor kilitli rotor akımına dayanabilmelidir. Kontaktörün aşağısında motor fanları gibi başka yükler varsa, bunlar da dikkate alınmalıdır.
(4) İki kontaktör kullanıldığında, her kontaktörün alt sargı kilitli rotor derecesine eşit veya kompresör yarım sargı kilitli rotor derecesinden daha büyük olması gerekir.
Kontaktörün anma akımı, kompresörün isim plakasındaki anma akımından daha düşük olamaz. Küçük özelliklere veya düşük kaliteye sahip kontaktörler, kompresör başlatma, kilitli rotor ve düşük voltajdan kaynaklanan yüksek akım etkisine dayanamaz ve motor hasarına neden olacak şekilde tek fazlı veya çok fazlı kontak titremesine, kaynak yapmaya ve hatta düşmeye eğilimlidir.
Titreşimli kontaklara sahip kontaktörler sıklıkla motoru çalıştırır ve durdurur. Motorun sık çalıştırılması, büyük çalıştırma akımı ve ısı oluşumu, sargı yalıtım tabakasının eskimesini şiddetlendirecektir. Her başlatma sırasında, manyetik tork, motor sargılarının hafif hareketine ve karşılıklı sürtünmesine neden olur. Diğer faktörler işbirliği yaparsa (metal talaşları, zayıf yalıtımlı yağlama yağı vb. gibi), sargılar arasında kısa devreye neden olmak kolaydır. Termal koruma sistemi bu tür hasarları önlemek için tasarlanmamıştır. Ayrıca, sallanan kontaktör bobinleri arızalanmaya eğilimlidir. Kontak bobini hasar görürse, tek fazlı duruma sahip olmak kolaydır.
Kontaktör tipi seçimi çok küçükse kontak, elektrik arklarına ve sık sık açma-kapama döngülerinden veya dengesiz kontrol devresi voltajından kaynaklanan yüksek sıcaklıklara dayanamaz ve bu da temas çerçevesinden kaynaklanmaya veya ayrılmaya neden olabilir. Kaynaklı kontak, aşırı yük koruyucunun sürekli olarak açılıp kapanmasına izin vererek kalıcı bir tek fazlı durum oluşturacaktır.
Kontaktör kontağı kaynaklandıktan sonra, kompresör güç devresinin bağlantısını kesmek için kontaktöre dayanan tüm kontrollerin (yüksek ve alçak basınç kontrolü, yağ basıncı kontrolü, buz çözme kontrolü vb.) arızalanacağı özellikle vurgulanmalıdır. kompresör korumasız bir durumda olacaktır. Bu nedenle motor yandığında kontaktörü kontrol etmek önemli bir işlemdir. Kontaktörler, motor hasarının önemli ve sıklıkla unutulan bir nedenidir.
4. Güç kaynağı faz kaybı ve voltaj anormalliği
Anormal voltaj ve faz kaybı herhangi bir motoru kolaylıkla bozabilir. Güç kaynağı voltajının değişim aralığı, nominal voltajın ± yüzde 10'unu aşamaz. Üç faz arasındaki gerilim dengesizliği yüzde 5'i geçemez. Aynı hattaki diğer yüksek güçlü ekipmanların başlatılması ve çalıştırılmasından kaynaklanan düşük voltajı önlemek için yüksek güçlü motora bağımsız olarak güç verilmelidir. Motor güç kablosu, motorun anma akımını taşıyabilecek kapasitede olmalıdır.
Bir faz kaybı meydana geldiğinde kompresör çalışıyorsa, çalışmaya devam edecek ancak büyük bir yük akımına sahip olacaktır. Motor sargıları hızla aşırı ısınabilir ve normalde kompresör termal olarak korunur. Motor sargısı ayarlanan sıcaklığa soğuduğunda, kontaktör kapanacak, ancak kompresör çalışamayacak, bu da rotorun kilitli olmasına ve "kilitli rotor termik koruması kilitli rotor" ölü döngüsüne girmesine neden olacaktır.
Modern elektrik makinelerinin sargılarındaki farklılıklar çok küçüktür ve güç kaynağı üç fazlı dengeli olduğunda faz akımlarındaki farklılıklar göz ardı edilebilir. İdeal olarak, aşırı akımın neden olduğu hasarı önlemek için her iki faza da bir koruyucu bağlı olduğu sürece faz voltajları her zaman eşittir. Aslında faz gerilimlerinin dengesini sağlamak zordur.