سیستم جدید میکروکنترلر قابلیت اطمینان موتور سه فاز را افزایش می دهد

تصور کنید یک روز گرم تابستانی که یک موتور القایی سه فاز در یک کارخانه ناگهان از کار می‌افتد. این نه تنها برنامه‌های تولید را مختل می‌کند، بلکه ممکن است به دلیل گرمای بیش از حد داخلی نیز آسیب‌های جبران‌ناپذیری ایجاد کند. این سناریو دور از ذهن نیست - موتورهای القایی سه فاز به عنوان ستون فقرات عملیات صنعتی عمل می‌کنند، اما تک فاز شدن و گرمای بیش از حد همچنان دو تهدید خطرناک آن‌ها هستند. چگونه می‌توان این خطرات را به طور موثر کاهش داد تا طول عمر موتور را افزایش داد و ایمنی عملیاتی را تضمین کرد؟ یک سیستم حفاظتی مبتنی بر میکروکنترلر یک راه‌حل پیچیده ارائه می‌دهد.

آسیب‌پذیری‌های حیاتی موتورهای صنعتی

موتورهای القایی سه فاز به عنوان قلب صنعت مدرن عمل می‌کنند و سیستم‌های مکانیکی بی‌شماری را به حرکت در می‌آورند. با این حال، این موتورها اغلب با خطرات تک فاز شدن ناشی از خرابی شبکه، فرسودگی سیم‌کشی یا خطای انسانی مواجه می‌شوند. تک فاز شدن زمانی رخ می‌دهد که یک موتور با تنها دو فاز فعال به کار خود ادامه می‌دهد و باعث ایجاد جهش‌های جریان می‌شود که به سرعت دمای سیم‌پیچ‌ها را افزایش می‌دهد و اغلب منجر به سوختن موتور می‌شود.

علاوه بر این، عملکرد طولانی‌مدت تحت بارهای سنگین یا در محیط‌های خشن، گرمای بیش از حد تولید می‌کند و باعث تسریع در تخریب موتور و احتمالاً بروز حوادث ایمنی می‌شود. این خطرات عملیاتی نیازمند اقدامات حفاظتی قوی هستند.

معماری سیستم حفاظت نوآورانه

یک مطالعه تحقیقاتی که در کنفرانس بین‌المللی 2024 در مورد قدرت، انرژی، کنترل، انتقال و سیستم‌ها (ICPECTS) ارائه شد، یک سیستم حفاظتی مبتنی بر میکروکنترلر را معرفی کرد که برای نظارت بر شرایط موتور در زمان واقعی طراحی شده است. این سیستم هر دو سناریوی تک فاز شدن و گرمای بیش از حد را تشخیص می‌دهد و اقدامات حفاظتی را برای به حداقل رساندن آسیب و افزایش عمر مفید آغاز می‌کند.

اجزای اصلی سیستم عبارتند از:

• ترمیستورها: مقاومت‌های حساس به دما که در نزدیکی سیم‌پیچ‌های موتور نصب شده‌اند تا تغییرات حرارتی را نظارت کنند
• واحد میکروکنترلر: داده‌های حسگر را پردازش می‌کند و پروتکل‌های حفاظتی را بر اساس آستانه‌های از پیش تعریف شده اجرا می‌کند
• نظارت بر ولتاژ/جریان: به طور مداوم یکپارچگی منبع تغذیه سه فاز را ردیابی می‌کند

جریان کارکرد

سیستم حفاظت از یک توالی عملیاتی دقیق پیروی می‌کند:

1. نظارت مستمر: ترمیستورها دمای سیم‌پیچ را ردیابی می‌کنند در حالی که میکروکنترلر پارامترهای ولتاژ/جریان را مشاهده می‌کند
2. پردازش داده‌ها: میکروکنترلر سیگنال‌های حسگر آنالوگ را تبدیل و فیلتر می‌کند
3. تشخیص خطا: الگوریتم‌ها داده‌های زمان واقعی را با آستانه‌های ایمنی مقایسه می‌کنند
4. اقدام حفاظتی: سیستم در صورت تشخیص خطا، آلارم‌ها را فعال می‌کند و برق را قطع می‌کند
5. گزارش وضعیت: داده‌های عملیاتی از طریق رابط‌های ارتباطی به سیستم‌های نظارت مرکزی منتقل می‌شوند

مزایا و محدودیت‌های سیستم

این راه‌حل حفاظتی مزایای قابل توجهی را ارائه می‌دهد:

• پاسخگویی در زمان واقعی: تشخیص و پاسخ فوری به خطا
• قابلیت اطمینان بالا: میکروکنترلر و فناوری‌های حسگر اثبات شده، عملکرد پایدار را تضمین می‌کنند
• حفاظت خودکار: آستانه‌های از پیش برنامه‌ریزی شده، تصمیم‌گیری مستقل را فعال می‌کنند
• سادگی نگهداری: نصب و سرویس‌دهی ساده

این سیستم در حال حاضر بر حفاظت از تک فاز شدن و گرمای بیش از حد متمرکز است و سایر خطاهای احتمالی را پوشش نمی‌دهد. قرارگیری و دقت ترمیستور نیز بر دقت نظارت بر دما تأثیر می‌گذارد.

مسیرهای توسعه آینده

پیشرفت‌های بالقوه عبارتند از:

• پیاده‌سازی فناوری‌های حسگر پیشرفته مانند حسگرهای دمای فیبر نوری برای بهبود دقت
• گنجاندن قابلیت‌های تشخیصی مبتنی بر هوش مصنوعی برای نگهداری پیش‌بینی‌کننده
• گسترش پوشش حفاظتی برای شامل نوسانات ولتاژ و سناریوهای اتصال کوتاه

این رویکرد مبتنی بر میکروکنترلر نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در فناوری حفاظت از موتور است. با تکامل سیستم‌ها با ویژگی‌های هوشمندتر و قابلیت‌های حفاظتی گسترده‌تر، عملیات صنعتی محافظت‌های قابل اعتمادتری را برای دارایی‌های حیاتی موتور خود به دست خواهند آورد.