חשיבות האבחון התרמי בלוחות הספק
מפסק יצוק הוא רכיב קריטי להגנה על קווי זינה וציוד קצה במערכות חשמל תעשייתיות. במערכות המשלבות ווסת מהירות (VFD) ומשאבות מים, רכיבי המיתוג החשמליים חשופים למאמצים תרמיים ודינמיים מתמשכים.
אבחון נכון של תופעות התחממות במפסק מונע השבתות יקרות ונזק בלתי הפיך לציוד.
תיאור התקלה התרמית במפסק יצוק 160A של חברת ABB
במקרה הנדון מדובר על מפסק יצוק 3x160A המזין משאבת מים דרך ווסת מהירות.
במהלך עבודה רגילה נמדד זרם של 130A על גבי המוליכים. הזרם תקין ונמצא מתחת לזרם הנומינלי של המפסק היצוק.
למרות זאת, המפסק היצוק נמצא חם מאוד למגע. בבדיקה עם מצלמה תרמית נמדדה טמפרטורה חריגה של 80 מעלות צלזיוס בכל אחת משלוש הפאזות. בבדיקה ויזואלית ראשונית של הלוח, לא נמצא מגע רופף בטרמינלים הגלויים לעין.
זו שאלה שעלתה באחת הקבוצות.
מה עושים במקרה שכזה?
שלב 1: פרוטוקול בדיקות מקדימות לאבחון המקור
כדי לקבוע אם מקור החום הוא פנימי או חיצוני, יש לבצע סדרת מדידות מובנית:
מדידת זרם מדויקת: וידוא כי הזרם בקו אכן עומד על 130A , נזכיר כי מדובר במפסק היצוק 160A לא אמור להתחמם אלא אם ציוד המדידה תקול.
מדידת טמפרטורה לאורך כבל ההזנה: בדיקת חום הכבל במרחק מה מהמפסק היצוק . אם הכבל קר בהמשך הטווח, מקור החום אינו בכבל עצמו אלא בנקודת החיבור או במפסק היצוק .
בדיקת טמפרטורה בווסת המהירות: שלילת מעבר חום בהולכה לכיוון המפסק היצוק דרך המוליכים.
תוצאות הבדיקות הללו הראו כי ההתחממות ממוקדת אך ורק בסביבת המפסק היצוק , דבר השולל זרם יתר או תקלה מצד הצרכן (המשאבה או הווסת).
ביקשנו לפרק את המפסק היצוק ובפרוק נמצאו סימני חימום
שלב 2: פירוק בטיחותי של מפסק יצוק ובדיקת מתאמים
לפי קטלוג חברת ABB, טמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס היא גבולית ומסוכנת עבור מפסק יצוק בעבודה רציפה. תופעה זו עלולה להעיד על כשל מכני פנימי או על התנגדות מעבר גבוהה.
נוהל פירוק ובדיקה:
הפסקת מתח מלאה, נעילה ותיוג של הלוח (LOTO), מאחר והלוח הוא לוח משנה בוצעה הורדת המפסק המזין ונעילה בלוח הראשי.
בדיקת היעדר מתח באמצעות רב-מודד במצב מדידת מתח (V) בין הפאזות ובין הפאזות לאדמה.
פירוק המפסק מהתושבת לצורך החלפה ובחינת סימני החימום.
לאחר הפירוק התגלה כי סימני החימום המשמעותיים ביותר אינם על גוף המפסק עצמו, אלא על תושבת המתאם של הפאזות האחוריות.
הסימנים שעל התושבת היו מעניינים יותר, שכן נראה שהתושבת התחממה יותר מאשר המפסק היצוק
שלב 3: איתור סיבת הכשל – סכנות חיזוק יתר (Over-Torque)
ביקשתי מהחשמלאי לבדוק את הברגים שמחזיקים את התשובת, החשמלאי לא ידע איך לבצע זאת ולכן העברתי לו תמונות והוראות.
בתמונות הבאות ההדגמה על מיקום ההברגות לצורך בדיקה למגע רופף או חיזוק יתר
בדיקה מדוקדקת של ברגי המתאם גילתה כי בוצע חיזוק יתר על ברגי המתאם לפאזות במהלך ההתקנה, היה קשה לחשמלאי לפתוח אותם.
חיזוק יתר של ברגים במתאמי נחושת או סגסוגת הורס את פסיעות ההברגה.
כתוצאה מהרס ההברגה, הבורג אינו מסוגל להפעיל את הלחץ המכני הנדרש על משטח המגע, ונוצר מגע רופף סמוי באחת הפאזות או יותר.
המתאם הוחלף וההתקנה הושלמה, המערכת רצה במשך 10 דקות והטמפ' שנמדדה הייתה סבירה
אופטימיזציה אנרגטית: כיול ווסת מהירות באפליקציות שאיבה
במהלך תחקור המערכת נמצא כי ווסת המהירות פועל בתדר קבוע של 50Hz. באפליקציות של שאיבת מים (עומסים צנטריפוגליים), צריכת ההספק כפופה לחוקי הזיקה (Affinity Laws).
לפי חוקים אלו, ההספק הנצרך על ידי המנוע משתנה ביחס ישיר לחזקה השלישית של מהירות הסיבוב (והתדר):
משמעות הדבר היא שהורדה קלה בתדר העבודה מביאה לחיסכון אנרגטי עצום. הורדת התדר ב-10 עד 15 הרץ (עבודה בטווח של 35Hz-40Hz) מפחיתה את הספק המנוע בעשרות אחוזים, תוך שמירה על ספיקת מים מספקת למערכת.
מהלך זה מפחית את זרם העבודה בקו, מקטין את המאמץ התרמי על המפסק היצוק ומאריך את חיי הציוד.
