Análisis de Fallas Comunes del Compresor Scroll para el Aire Acondicionado de Vehículos Eléctricos de Nueva Energía -- Motor Burnout

Las fallas de los compresores de motor (en lo sucesivo, compresores) se pueden dividir en fallas de motor y fallas mecánicas (que incluyen cigüeñal, biela, pistón, placa de válvula, junta de culata, etc.). Las fallas mecánicas a menudo sobrecargan o incluso bloquean el motor, que es una de las principales razones del daño del motor.
Las principales manifestaciones de daños en el motor son daños en la capa de aislamiento del devanado del estator (cortocircuito) y circuito abierto. Los devanados del estator dañados son difíciles de detectar de manera oportuna y eventualmente pueden provocar que los devanados se quemen. Después de quemar el devanado, se encubren algunos fenómenos o causas directas que conducen al quemado, lo que dificulta el análisis e investigación de las causas posteriormente.
Sin embargo, la operación de un motor no puede separarse de la entrada de energía normal, la carga razonable del motor, la buena disipación de calor y la protección de la capa de aislamiento del alambre esmaltado del devanado. A partir de estos aspectos, no es difícil encontrar que las causas del desgaste del devanado son las siguientes:
(1) Carga anormal y rotor bloqueado;
(2) Cortocircuito de devanados causado por virutas de metal;
(3) problema del contactor;
(4) Pérdida de fase de la fuente de alimentación y voltaje anormal;
(5) Refrigeración insuficiente;
(6) Vacío con compresor.
De hecho, el daño motor causado por múltiples factores es más común.
1. Carga anormal y rotor bloqueado
La carga del motor incluye la carga requerida para comprimir el gas y la carga requerida para vencer la fricción mecánica. Una relación de presión excesiva o una presión diferencial pueden dificultar el proceso de compresión; El aumento de la resistencia a la fricción causado por fallas en la lubricación y, en casos extremos, el bloqueo del motor aumentará considerablemente la carga del motor.
La falla de lubricación y el aumento de la resistencia por fricción son las causas principales de la carga anormal. El retorno de líquido para diluir el aceite lubricante, el sobrecalentamiento del aceite lubricante, la coquización y el deterioro del aceite lubricante, y la falta de aceite pueden interrumpir la lubricación normal y provocar fallas en la lubricación. El líquido de retorno diluye el aceite lubricante, lo que afecta la formación de la película de aceite normal en la superficie de fricción e incluso elimina la película de aceite original, lo que aumenta la fricción y el desgaste. El sobrecalentamiento del compresor puede hacer que el aceite lubricante se vuelva más delgado o incluso que se cocine a altas temperaturas, afectando la formación de películas de aceite normales. El retorno de aceite del sistema no es bueno, y al compresor le falta aceite, lo que naturalmente impide mantener una lubricación normal. Cuando el cigüeñal gira a alta velocidad y el pistón de la biela se mueve a alta velocidad, la superficie de fricción sin protección de la película de aceite se calentará rápidamente. Las altas temperaturas locales provocan una rápida evaporación o coquización del aceite lubricante, lo que dificulta la lubricación de esta pieza y puede causar un desgaste local severo en pocos segundos. La falla de lubricación y el desgaste local requieren un mayor torque para la rotación del cigüeñal. Los compresores de pequeña potencia (como los refrigeradores y los compresores de aire acondicionado domésticos) a menudo experimentan un fenómeno de rotor bloqueado después de una falla de lubricación debido a un par motor bajo y entran en un ciclo muerto de "rotor bloqueado con protección térmica de rotor bloqueado". Es solo cuestión de tiempo antes de que el motor se queme. Sin embargo, el par del motor del compresor semicerrado de alta potencia es grande y el desgaste local no provocará el bloqueo del rotor. La potencia del motor aumentará con la carga dentro de un cierto rango, lo que provocará un desgaste más severo e incluso daños graves, como el agarrotamiento del cilindro (pistón atascado en el cilindro), fractura de la biela, etc.
La corriente en el rotor bloqueado (corriente de rotor bloqueado) es aproximadamente 4-8 veces la corriente de funcionamiento normal. En el momento del arranque del motor, el valor máximo de la corriente puede acercarse o alcanzar la corriente del rotor bloqueado. Debido al hecho de que el calor liberado por la resistencia es proporcional al cuadrado de la corriente, la corriente durante el arranque y el bloqueo calentará rápidamente el devanado. La protección térmica puede proteger los electrodos durante el bloqueo del rotor, pero generalmente no tiene una respuesta rápida y no puede evitar los cambios de temperatura del devanado causados ​​por arranques frecuentes. Los arranques frecuentes y las cargas anormales que exponen los devanados a altas temperaturas pueden reducir el rendimiento del aislamiento de los cables esmaltados. Además, la carga requerida para el gas comprimido también aumentará a medida que aumenten la relación de compresión y la diferencia de presión. Por lo tanto, usar un compresor de alta temperatura para bajas temperaturas o usar un compresor de baja temperatura para altas temperaturas puede afectar la carga del motor y la disipación de calor, lo cual es inapropiado y puede acortar la vida útil del electrodo. Después de que se deteriora el rendimiento del aislamiento del devanado, si cooperan otros factores (como virutas de metal que forman un circuito conductor, aceite lubricante ácido, etc.), es fácil causar cortocircuitos y daños.
2. Cortocircuito causado por virutas de metal
Los desechos metálicos mezclados en los devanados son los principales culpables de los cortocircuitos y los bajos valores de aislamiento a tierra. La vibración normal del compresor durante la operación, así como la torsión del devanado debido a la fuerza electromagnética durante cada arranque, pueden promover el movimiento relativo y la fricción entre las virutas de metal mezcladas entre los devanados y el alambre esmaltado del devanado. Las virutas de metal con bordes y esquinas afilados pueden rayar la capa aislante del cable esmaltado y provocar un cortocircuito.
Las fuentes de desechos de metal incluyen desechos de tubería de cobre que quedan durante la construcción, escoria de soldadura, desechos de metal que caen por el desgaste interno del compresor y daños a los componentes (como álabes de válvulas rotas). En el caso de los compresores completamente cerrados (incluidos los compresores scroll completamente cerrados), estas virutas o residuos de metal pueden caer sobre los devanados. En el caso de los compresores semicerrados, algunas partículas fluirán con el gas y el aceite lubricante en el sistema y eventualmente se acumularán en los devanados debido al magnetismo; Sin embargo, algunas virutas de metal (como las generadas durante el desgaste de los cojinetes y el rotor del motor y el estator (limpieza del orificio)) pueden caer directamente sobre los devanados. Una vez que se han acumulado virutas de metal en los devanados, es solo cuestión de tiempo antes de que ocurra un cortocircuito.
Debe prestarse especial atención a los compresores de dos etapas. En un compresor de dos etapas, el aire de retorno y el aceite de retorno normal ingresan directamente al cilindro de la primera etapa (etapa de baja presión) y, después de la compresión, ingresan a la cavidad del motor para enfriar el devanado a través de la tubería de media presión. Luego, como los compresores ordinarios de una sola etapa, ingresan a la segunda etapa (cilindro de etapa de alta presión). El gas de retorno contiene aceite lubricante, que ha hecho que el proceso de compresión sea como caminar sobre hielo delgado. Si hay más líquido de retorno, la placa de la válvula del cilindro de la primera etapa puede romperse fácilmente. La pieza rota de la válvula puede entrar en el devanado después de pasar por la tubería de media tensión. Por lo tanto, los compresores de dos etapas son más propensos a sufrir cortocircuitos en el motor causados ​​por virutas de metal que los compresores de una etapa.
Desafortunadamente, las cosas a menudo se juntan, y cuando un compresor defectuoso se pone en marcha para su análisis, a menudo huele como el olor a quemado del aceite lubricante. Cuando la superficie metálica está muy desgastada, la temperatura es muy alta, y cuando el aceite lubricante supera los 175 ºC, comienza a coquizarse. Si hay demasiada agua en el sistema (el bombeo de vacío no es ideal, el contenido de agua del aceite lubricante y el refrigerante es alto, el aire entra después de que se rompa la tubería de retorno de presión negativa, etc.), el aceite lubricante puede volverse ácido. El aceite lubricante ácido puede corroer los tubos de cobre y el aislamiento del devanado. Por un lado, puede provocar un recubrimiento de cobre; Por otro lado, este aceite lubricante ácido que contiene átomos de cobre tiene un rendimiento de aislamiento deficiente, lo que proporciona condiciones para cortocircuitos en los devanados.
3. Problema de contactores
El contactor es uno de los componentes importantes en el circuito de control del motor y una selección incorrecta puede dañar el mejor compresor. Es extremadamente importante seleccionar correctamente el contactor de acuerdo con la carga.
Los contactores deben poder cumplir con condiciones adversas, como ciclos rápidos, sobrecarga sostenida y bajo voltaje. Deben tener un área suficiente para disipar el calor generado por la corriente de carga, y la selección de los materiales de contacto debe ser capaz de evitar la soldadura en condiciones de alta corriente, como arranque o bloqueo del rotor.
Por seguridad y confiabilidad, el contactor del compresor debe desconectar simultáneamente el circuito trifásico. Gulun Company no recomienda el método de desconexión del circuito bifásico. En los Estados Unidos, los contactores aprobados por Gulun Corporation deben cumplir con los siguientes cuatro requisitos:
(1) Los contactores deben cumplir con los criterios de operación y prueba especificados en la norma ARI 780-78, "Norma para contactores de propósito especial".
(2) El fabricante debe asegurarse de que el contactor pueda cerrarse al 80 por ciento del voltaje mínimo de la placa de identificación a temperatura ambiente.
(3) Cuando se utiliza un solo contactor, la corriente nominal del contactor debe ser mayor que la corriente nominal de la placa de identificación del motor (RLA). Al mismo tiempo, el contactor debe poder soportar la corriente de rotor bloqueado del motor. Si hay otras cargas aguas abajo del contactor, como ventiladores de motor, también deben tenerse en cuenta.
(4) Cuando se usan dos contactores, cada contactor debe tener una clasificación de rotor bloqueado del devanado secundario igual o mayor que la clasificación de rotor bloqueado del devanado secundario del compresor.
La corriente nominal del contactor no puede ser inferior a la corriente nominal en la placa de identificación del compresor. Los contactores con especificaciones pequeñas o de mala calidad no pueden resistir el impacto de alta corriente causado por el arranque del compresor, el rotor bloqueado y el bajo voltaje, y son propensos a sacudirse, soldarse o incluso caerse de los contactos monofásicos o multifásicos, lo que provoca daños en el motor.
Los contactores con contactos temblorosos frecuentemente arrancan y detienen el motor. El arranque frecuente del motor, la gran corriente de arranque y la generación de calor exacerbarán el envejecimiento de la capa de aislamiento del devanado. Durante cada arranque, el par magnético provoca un ligero movimiento y fricción mutua de los devanados del motor. Si cooperan otros factores (como virutas de metal, aceite lubricante con mal aislamiento, etc.), es fácil que se produzca un cortocircuito entre los devanados. El sistema de protección térmica no está diseñado para evitar tales daños. Además, las bobinas de los contactores que tiemblan son propensas a fallar. Si la bobina de contacto está dañada, es fácil tener un estado monofásico.
Si la selección del tipo de contactor es demasiado pequeña, el contacto no puede soportar los arcos eléctricos y las altas temperaturas causadas por los frecuentes ciclos de encendido y apagado o por el voltaje inestable del circuito de control, lo que puede causar soldadura o desprendimiento del marco de contacto. El contacto soldado generará un estado monofásico permanente, lo que permitirá que el protector de sobrecarga se encienda y apague continuamente.
Se debe enfatizar particularmente que después de soldar el contactor, todos los controles que dependen del contactor para desconectar el circuito de alimentación del compresor (como el control de alta y baja presión, el control de presión de aceite, el control de descongelamiento, etc.) fallarán y el compresor estará en un estado desprotegido. Por lo tanto, cuando el motor se quema, la verificación del contactor es un proceso esencial. Los contactores son una causa importante y a menudo olvidada de daños en el motor.
4. Pérdida de fase de la fuente de alimentación y anormalidad en el voltaje
El voltaje anormal y la pérdida de fase pueden destruir fácilmente cualquier motor. El rango de variación del voltaje de la fuente de alimentación no puede exceder el ± 10 por ciento del voltaje nominal. El desequilibrio de voltaje entre tres fases no puede exceder el 5 por ciento. El motor de alta potencia debe alimentarse de forma independiente para evitar la baja tensión provocada por el arranque y funcionamiento de otros equipos de alta potencia en la misma línea. El cable de alimentación del motor debe ser capaz de transportar la corriente nominal del motor.
Si el compresor está funcionando cuando ocurre una pérdida de fase, seguirá funcionando pero tendrá una gran corriente de carga. Los devanados del motor pueden sobrecalentarse rápidamente y normalmente el compresor está protegido térmicamente. Cuando el devanado del motor se enfría a la temperatura establecida, el contactor se cerrará, pero el compresor no podrá arrancar, lo que provocará un rotor bloqueado y entrará en un ciclo muerto de "rotor bloqueado con protección térmica de rotor bloqueado".
Las diferencias en los devanados de las máquinas eléctricas modernas son muy pequeñas y se pueden ignorar las diferencias en las corrientes de fase cuando la fuente de alimentación es trifásica balanceada. Idealmente, los voltajes de fase son siempre iguales, siempre que se conecte un protector a cualquiera de las fases para evitar daños causados ​​por sobrecorriente. De hecho, es difícil asegurar el equilibrio de las tensiones de fase.