הגנות למנועים תלת פאזיים במערכות קירור ומיזוג אוויר

המנוע התלת פזי ידוע כמכונה המשוכללת והיעילה ביותר. בעבר הלא רחוק היה השימוש במנועים תלת פאזיים נחלתם של מפעלים או משרדים בלבד או ביישומים בעלי הספקים גדולים במיוחד.
בד בבד עם השתכללות רשתות החשמל הפכה הרשת התלת פאזית זמינה כמעט בכל בית.
יותר ויותר מכונות תלת פאזיות נמצאות בשימוש ביתי בעיקר בישומי מיזוג אוויר.

עד לאותה עת שימשו במערכות מיזוג אוויר ביתיות מנועים חד פאזיים.
מבנה המנוע החד פזי הנו למעשה חיקוי של עקרון פעולת המנוע התלת פאזי.
הוספת סלילי עזר (התנעה) בתוספת ממסרי התנעה או קבל, יצרו באופן מלאכותי פיצול פזה אחת והסטת המופע של סלילי המנוע בכדי ליזום את תחילת סיבובו של המנוע.

האביזרים הנוספים והסטת המופע הקטנה יחסית הנם הסיבה העיקרית לתקלות
במנועים חד פאזיים.
לעומת זאת במנוע התלת פזי אין צורך באביזרי עזר להתנעה.
מיבנה המנוע שבו שלושה סלילים המוזנים כל אחד בנפרד על ידי הרשת התלת פאזית כאשר מופע המתח בכל פזה מוסט ב 120 מעלות ביחס לחברו, מאפשרים למנוע להתניע ולהמשיך להסתובב באופן חלק וסימטרי.

על מנת לחבר את המנוע התלת פזי משתמשים בדרך כלל במגען, הממתג כל פזה בנפרד ומופעל באופן חשמלי ע"י מערכת הפיקוד של המזגן.

חרף היות המנוע התלת פזי מכונה יעילה ופשוטה המנוע עדיין חשוף למפגע הקטלני
ביותר של ציוד חשמלי – התחממות יתר.
הגורמים העיקריים להתחממות המנוע שלבסוף יביאו לשרפתו הנם:

עומס יתר

מתח נמוך

חוסר פזה

אי איזון במתח הרשת

סדר נכון של הפזות

עומס יתר

יגרם בדרך כלל כתוצאה מעבודה מאומצת של המנוע או לאחר התבלות חלקיו כגון מייסבים צירים ועוד. בשני המקרים הנ"ל תעלה צריכת הזרם במנוע באופן כזה שיגרום להתחממות יתר של סליליו שיובילו לבסוף לשרפתם.

מתח נמוך

חברת החשמל מבטיחה כי המתח המסופק על ידה יהיה בתחום של + או – 10% מהמתח הנומינלי הנקוב (ברשת תלת פאזית V380 בין פזה לפזה) על כן מתכננים יצרני המנועים כך שיבטיחו פעולה תקינה של המנוע בתחום זה. עליה במתח רשת או בעיקר ירידה תביא בהדרגה להגברת צריכת הזרם, התחממות ולבסוף שרפת הסלילים.
ירידות במתח הרשת ייווצרו בדרך כלל עקב הספקה לא תקינה של חברת החשמל או עקב רשתות חשמל עמוסות ולא מאוזנות.

חוסר פזה

נפילה או הפסקת אספקה של פזה אחת תוריד את כמות האנרגיה המסופקת למנוע ב כ1/3 וכמו כן תיצור אי איזון חמור באספקת המתח של כ 20%. תופעה זו תביא כמעט באופן מידי להתחממות קריטית של המנוע וקריסתו תוך זמן קצר ביותר. ישנם גורמים רבים שיביאו לנפילת פזה: מגעי מגען לא תקינים, נפילת נתיך, תקלות באספקה של חברת החשמל ועוד.

אי איזון במתח הרשת

אי איזון הנו אחת התופעות השכיחות ביותר שיגרמו לשרפת המנוע החשמלי.
אי האיזון יתרחש כתוצאה משוני בערך המתח בין שלשת הפזות.
תקן NEMA Motors & Generators Standard MG1-14.34 קובע שאין להפעיל מנועים ברשת שערך אי האיזון שלה עולה על 5%.
התקן קובע כי אחוז עליית הטמפרטורה במנוע כתוצאה מאי איזון במתח המנוע,
יהיה שווה בערך לפעמיים אחוז אי האיזון בריבוע.

% עליית הטמפ' במנוע = 2 X (% אי האיזון)²

אי איזון במתח מבוטא כאחוז הסטייה המרבי בין הפזות ביחס לממוצע שלשת המתחים הנמדדים. לדוגמא: אם מדדנו 3 מתחים כדלקמן V212, V222, V231 יהיה אחוז אי האיזון שווה:

ממוצע מתח בין הפזות = (212 + 222 + 231) / 3 = 222 וולט

סטיית מרבית = 231 – 222 = 9 וולט

% אי איזון = (9X100) / 222 = 4.05%

אי איזון במתח יתקיים כתוצאה מ: מגעי מגען לא תקינים, פגמים וקלקולים בסלילי המנוע,
אספקת מתח לא תקינה ע"י חברת החשמל ועוד.

סדר נכון של הפזות

אספקת המתח ברשת חילופין תלת פאזית מתוכנן כך שסדר הופעת המתח בכל פזה מוסט ב 120 מעלות בין פזה לפזה ובסדר עוקב.
לשם זיהוי הסדר הנכון נוהגים בארה"ב לסמן את הפזות ב 1L,2L,3L
ואירופה (גם בישראל) באותיות R,S,T.
החלפת הסדר של שתי פזות תגרום להיפוך כוון סיבובו של המנוע.
משתמשים בתכונה זו ביישומים בהם נדרשת פעולת מנוע בשני כוונים כגון מכונות לעיבוד שבבי ועוד. במדחסי קירור ומיזוג אוויר הרמטיים בהם המדחס המכני והמנוע החשמלי שוכנים יחדיו בכפיפה אחת באותו מכלול.
היפוך סיבובו של המנוע במדחסים רבים יגרום לשבר מכני קטלני במדחס ולשיתוקו המידי כעבור דקות ספורות. חשוב אם כן להקפיד מאד בעת חיבור שלשת הפזות אל המנוע.

חמש התופעות

שהוזכרו לעיל הנם הגורמים העיקריים לתקלות במנוע התלת פזי אולם חשוב לציין כי שלושת האחרונות – סדר הפזות, אי איזון וחוסר פזה,
מהווים גורמים ישירים לשרפת המנוע בלמעלה מ 80% מהמקרים.

ניתן למצוא היום בשוק מגוון רחב של מכשירי הגנה כאשר המשוכללים בהם יגנו על המנוע וינתקו פעולתו כאשר כל אחד מחמשת הגורמים לעיל יתרחשו.
מכשירים אלה מורכבים ומסובכים להתקנה ונדרשת מיומנות רבה וידע של המתקין,
כמו כן עלותם יקרה ביותר לעיתים מתקרב לעלות של המדחס.
על כן מומלץ להתקין מכשירי הגנה פשוטים, קלים להקנה וזולים שיתנו מענה לשלשת הגורמים העיקריים המהווים סכנה למנוע.

סדרת ה TPMPU של SUPCO תספק מענה הולם,

פתרון זול, פשוט להתקנה ובעיקר תגן בפני התקלות
השכיחות ביותר על ידי :
* מניעת התנעת המנוע אם סדר הפזות אינו ברצף הנכון.
* ניתוק המנוע במקרה של חוסר פזה אחת או יותר.
* ניתוק המנוע במקרה של אי איזון בין מתחי הפזות.

ה TPMPU יאפשר הפעלת המנוע מחדש רק לאחר קיום התנאים להלן:
* כל שלשת הפאזות קיימות.
* הפאזות מחוברות בסדר הנכון.
* אחוז אי האיזון בין הפזות אינו עולה על הערך המכויל
במכשיר ההגנה.
* בתום 10 שניות השהיה בהפעלה.

התקנתו של הTPMPU פשוטה ביותר:
1. הדק את המכשיר בקופסת חיבורים במזגן, בורג אחד!
2. חבר את שלושת הפזות אל המכשיר.
3. חבר את מגע הפיקוד שבמכשיר בטור למגען המנוע.

המדחס (מנוע) במערכות מיזוג אוויר מהווה את ליבה של

המערכת, חשוב אם כן לוודא תקינותו בכל עת.

תיקון מערכות קירור הרמטיות כתוצאה משרפת המנוע אינם מסתכמות בהחלפת המנוע בלבד,
יש לבצע ניקוי יסודי של כל המערכת ההרמטית.
לאחר שרפת סלילי המנוע יחדרו לתוך צנרת המערכת, למעבה, מאדה, פילטרים, צינור קפילרי, חלקיקים שונים שהם בעיקר ציפוי לכה שרופה של סלילי המנוע.
יש להקפיד הקפדת יתר בשטיפת המערכת לסילוקם המרבי של חלקיקים אלו.

בעת הפעולה של מערכת הרמטית ישנה תנועה מתמדת של גז הקירור המניע חלקיקים אלו במהירות רבה.
תנועה זו תגרום ל"הפצצת" סלילי המנוע, ולפגיעות שיפגמו את ציפוי הבידוד של הסלילים.
פגיעות אלו יקצרו בין ליפופי המנוע ולבסוף יגרמו לשריפה נוספת של המנוע.

עובדה ידועה היא כי אין אפשרות לנקות מערכת קירור באופן מוחלט לאחר שרפת המנוע.
מערכת שעברה "טראומת" שרפת פגיעה לשרפה נוספת הרבה יותר ממערכת חדשה.

על כן נייחס חשיבות רבה במיוחד להגנה על מדחסי קירור הרמטיים על מנת למנוע את שרפתם.

***המאמר נכתב על ידי נסים לוי מנכ"ל סופקו אינטרנשיונל בע"מ