Анализа уобичајених кварова спиралног компресора за климатизацију електричних возила нове енергије -- Прегоревање мотора

Кварови моторних компресора (у даљем тексту компресори) могу се поделити на кварове мотора и механичке (укључујући радилицу, клипњачу, клип, плочу вентила, заптивку главе цилиндра, итд.). Механички кварови често преоптерећују или чак заустављају мотор, што је један од главних разлога за оштећење мотора.
Главне манифестације оштећења мотора су оштећење изолационог слоја намотаја статора (кратки спој) и отворени круг. Оштећене намотаје статора је тешко благовремено открити и могу на крају довести до прегоревања намотаја. Након што је намотај прегорео, неке појаве или директни узроци који доводе до прегоревања се прикривају, што отежава накнадну анализу и истраживање узрока.
Међутим, рад мотора се не може одвојити од нормалног уноса снаге, разумног оптерећења мотора, доброг одвођења топлоте и заштите изолационог слоја емајлиране жице за намотаје. Са ових аспеката, није тешко открити да су узроци прегоревања намотаја следећи:
(1) Ненормално оптерећење и блокиран ротор;
(2) Кратки спој намотаја узрокован металним струготинама;
(3) Проблем контактора;
(4) Фазни губитак напајања и ненормалан напон;
(5) Недовољно хлађење;
(6) Вакуум са компресором.
У ствари, моторна оштећења узрокована више фактора су чешћа.
1. Ненормално оптерећење и блокиран ротор
Оптерећење мотора укључује оптерећење потребно за компримовање гаса и оптерећење потребно за превазилажење механичког трења. Прекомерни однос притиска или диференцијални притисак може отежати процес компресије; Повећање отпора трења узроковано неуспехом подмазивања и, у екстремним случајевима, блокадом мотора ће у великој мери повећати оптерећење мотора.
Неуспех подмазивања и повећан отпор трења су примарни узроци абнормалног оптерећења. Враћање течности за разблаживање уља за подмазивање, прегревање уља за подмазивање, коксовање и пропадање уља за подмазивање и недостатак уља могу пореметити нормално подмазивање, што доводи до неуспеха подмазивања. Повратна течност разређује уље за подмазивање, утичући на формирање нормалног уљног филма на површини трења, па чак и испира оригинални уљни филм, повећавајући трење и хабање. Прегревање компресора може проузроковати да уље за подмазивање постане тање или чак коксовање на високим температурама, утичући на формирање нормалних уљних филмова. Поврат уља у систем није добар, а компресору недостаје уље, што природно спречава одржавање нормалног подмазивања. Када се радилица окреће великом брзином и клип клипњаче се креће великом брзином, површина трења без заштите од уљног филма ће се брзо загрејати. Локалне високе температуре доводе до брзог испаравања или коксовања уља за подмазивање, што отежава подмазивање овог дела и може изазвати озбиљно локално хабање у року од неколико секунди. Квар подмазивања и локално хабање захтевају већи обртни момент за ротацију радилице. Компресори мале снаге (као што су фрижидери и компресори за климатизацију у домаћинству) често доживљавају феномен закључаног ротора након квара подмазивања због малог обртног момента мотора и улазе у мртви циклус „закључаног ротора термичке заштите закључаног ротора“. Само је питање времена када ће мотор изгорети. Међутим, обртни момент мотора полузатвореног компресора велике снаге је велики, а локално хабање неће изазвати блокирање ротора. Снага мотора ће се повећати са оптерећењем унутар одређеног опсега, што ће резултирати озбиљнијим хабањем, па чак и озбиљним оштећењима као што је заглављивање цилиндра (клип заглављен у цилиндру), лом клипњаче итд.
Струја код закључаног ротора (струја закључаног ротора) је приближно 4-8 пута нормалне радне струје. У тренутку покретања мотора, вршна вредност струје може се приближити или достићи струју закључаног ротора. Због чињенице да је топлота коју ослобађа отпорник пропорционална квадрату струје, струја током покретања и закључавања ће брзо загрејати намотај. Термичка заштита може заштитити електроде током блокаде ротора, али генерално нема брзу реакцију и не може спречити промене температуре намотаја узроковане честим стартовањем. Чести стартови и ненормална оптерећења која излажу намотаје високим температурама могу смањити перформансе изолације емајлираних жица. Поред тога, оптерећење потребно за компримовани гас ће се такође повећати како се повећавају однос компресије и разлика притиска. Стога, коришћење компресора високе температуре за ниске температуре, или коришћење компресора ниске температуре за високе температуре, може утицати на оптерећење мотора и расипање топлоте, што је неприкладно и може скратити радни век електроде. Након што се изолациони учинак намотаја погорша, ако други фактори (као што су метални чипови који формирају проводни круг, кисело уље за подмазивање, итд.) сарађују, лако је изазвати кратак спој и оштећење.
2. Кратак спој узрокован металним струготинама
Метални остаци помешани у намотајима су главни кривци за кратке спојеве и ниске вредности изолације земље. Нормалне вибрације компресора током рада, као и увијање намотаја услед електромагнетне силе током сваког покретања, могу подстаћи релативно кретање и трење између металних струготина измешаних између намотаја и емајлиране жице за намотаје. Метални чипови са оштрим ивицама и угловима могу огребати изолациони слој емајлиране жице, узрокујући кратки спој.
Извори металних остатака укључују остатке бакарних цеви остављене током изградње, шљаку од заваривања, металне остатке који падају од унутрашњег хабања компресора и оштећења компоненти (као што су поломљене лопатице вентила). За потпуно затворене компресоре (укључујући потпуно затворене спиралне компресоре), ови метални комадићи или остаци могу пасти на намотаје. За полузатворене компресоре, неке честице ће тећи са гасом и уљем за подмазивање у систему, и на крају ће се акумулирати у намотајима због магнетизма; Међутим, неке металне струготине (као што су оне настале током хабања лежајева и хабања ротора мотора и статора (чишћење проврта)) могу директно пасти на намотаје. Након што се метални чипови накупе у намотајима, само је питање времена када ће доћи до кратког споја.
Посебну пажњу треба обратити на двостепене компресоре. У двостепеном компресору, повратни ваздух и нормално повратно уље директно улазе у цилиндар првог степена (степен ниског притиска), а након компресије улазе у шупљину мотора да охладе намотај кроз цев средњег притиска. Затим, као и обични једностепени компресори, улазе у други степен (цилиндар степена високог притиска). Повратни гас садржи уље за подмазивање, које је учинило процес компресије попут ходања по танком леду. Ако има више повратне течности, плоча вентила цилиндра првог степена може се лако сломити. Поломљени комад вентила може ући у намотај након проласка кроз цев средњег напона. Због тога су двостепени компресори склонији кратким спојевима мотора узрокованим металним струготинама него једностепени компресори.
Нажалост, ствари се често поклапају, а када се неисправан компресор покрене на анализу, често мирише на мирис спаљеног уља за подмазивање. Када је метална површина јако истрошена, температура је веома висока, а када је уље за подмазивање изнад 175 ºЦ, почиње да се коксује. Ако у систему има превише воде (вакуумско пумпање није идеално, садржај воде у уљу за подмазивање и расхладном средству је висок, ваздух улази након што се повратна цев под негативним притиском поквари, итд.), уље за подмазивање може постати кисело. Кисело уље за подмазивање може кородирати бакарне цеви и изолацију намотаја. С једне стране, то може проузроковати бакарирање; С друге стране, ово кисело уље за подмазивање које садржи атоме бакра има лоше перформансе изолације, стварајући услове за кратке спојеве намотаја.
3. Проблем контактора
Контактор је једна од важних компоненти у управљачком колу мотора, а неправилан избор може оштетити најбољи компресор. Изузетно је важно правилно одабрати контактор према оптерећењу.
Контактори морају бити у стању да задовоље тешке услове као што су брзи циклуси, трајно преоптерећење и низак напон. Морају имати довољну површину да одводе топлоту коју ствара струја оптерећења, а избор материјала за контакт мора бити у стању да спречи заваривање у условима велике струје као што је покретање или блокирање ротора.
За сигурност и поузданост, контактор компресора мора истовремено искључити трофазно коло. Компанија Гулун не препоручује метод искључивања двофазног кола. У Сједињеним Државама, контактори које је одобрила компанија Гулун Цорпоратион морају испуњавати следећа четири услова:
(1) Контактори морају да испуњавају услове рада и тестирања наведене у АРИ стандарду 780-78, „Стандард за контакторе посебне намене.“.
(2) Произвођач мора да обезбеди да контактор може да се затвори на 80 процената минималног напона са натписне плочице на собној температури.
(3) Када се користи један контактор, називна струја контактора мора бити већа од називне струје на плочици мотора (РЛА). У исто време, контактор мора бити у стању да издржи струју закључаног ротора мотора. Ако постоје друга оптерећења низводно од контактора, као што су вентилатори мотора, они се такође морају узети у обзир.
(4) Када се користе два контактора, сваки контактор мора имати номиналну снагу закључаног ротора поднамотаја једнаку или већу од полунамотаја компресора са блокираним ротором.
Називна струја контактора не може бити нижа од називне струје на натписној плочици компресора. Контактори са малим спецификацијама или лошим квалитетом не могу да издрже удар велике струје изазване покретањем компресора, блокираним ротором и ниским напоном, и склони су једнофазном или вишефазном подрхтавању контакта, заваривању или чак опадању, узрокујући оштећење мотора.
Контактори са подрхтавајућим контактима често покрећу и заустављају мотор. Често покретање мотора, велика стартна струја и стварање топлоте ће погоршати старење изолационог слоја намотаја. Приликом сваког покретања, магнетни обртни момент изазива благо померање и међусобно трење намотаја мотора. Ако други фактори сарађују (као што су металне струготине, уље за подмазивање са лошом изолацијом, итд.), лако је изазвати кратки спој између намотаја. Систем термичке заштите није дизајниран да спречи таква оштећења. Поред тога, калемови контактора који се тресе су склони квару. Ако је контактни калем оштећен, лако је имати једнофазно стање.
Ако је избор типа контактора премали, контакт не може да издржи електричне лукове и високе температуре узроковане честим циклусима укључивања и искључивања или нестабилним напоном управљачког кола, што може изазвати заваривање или одвајање од контактног оквира. Заварени контакт ће генерисати трајно једнофазно стање, омогућавајући заштити од преоптерећења да се непрекидно укључује и искључује.
Посебно треба нагласити да након што је контакт контактора заварен, све команде које се ослањају на контактор да искључи струјни круг компресора (као што су контрола високог и ниског притиска, контрола притиска уља, контрола одлеђивања, итд.) ће отказати и компресор ће бити у незаштићеном стању. Стога, када је мотор изгорео, провера контактора је суштински процес. Контактори су важан и често заборављен узрок оштећења мотора.
4. Фазни губитак напајања и абнормалност напона
Абнормални напон и губитак фазе могу лако уништити било који мотор. Опсег варијације напона напајања не може прећи ± 10 процената називног напона. Неравнотежа напона између три фазе не може бити већа од 5 процената. Мотор велике снаге мора да се напаја независно како би се спречио низак напон узрокован покретањем и радом друге опреме велике снаге на истој линији. Кабл за напајање мотора мора бити способан да носи називну струју мотора.
Ако компресор ради када дође до губитка фазе, он ће наставити да ради, али ће имати велику струју оптерећења. Намотаји мотора се могу брзо прегрејати, а компресор је нормално термички заштићен. Када се намотај мотора охлади на подешену температуру, контактор ће се затворити, али компресор не може да се покрене, што доводи до закључаног ротора и уласка у мртви циклус „закључани ротор термичка заштита закључаног ротора“.
Разлике у намотајима савремених електричних машина су веома мале, а разлике у фазним струјама када је напајање трофазно балансирано могу се занемарити. У идеалном случају, фазни напони су увек једнаки, све док је заштитник повезан на било коју фазу како би се спречило оштећење изазвано прекомерном струјом. У ствари, тешко је обезбедити равнотежу фазних напона.