Τίτλος Άσκησης: «Ο κινητήρας που χάνει τη δύναμή του» — Διάγνωση, αποσυναρμολόγηση, συντήρηση και επανασυναρμολόγηση τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα Κεντρικό διερευνητικό ερώτημα Μπορούμε, εξετάζοντας τα συμπτώματα και πραγματοποιώντας κατάλληλους ελέγχους, να ανακαλύψουμε γιατί ένας τριφασικός κινητήρας υπερθερμαίνεται, θορυβεί και παρουσιάζει κραδασμούς; Το μυστήριο της βλάβης Ο εκπαιδευτικός παρουσιάζει το ακόλουθο δελτίο βλάβης: Ένας τριφασικός κινητήρας κινεί τον ανεμιστήρα εξαερισμού μιας βιομηχανικής εγκατάστασης. Το τελευταίο διάστημα εμφανίζει αυξημένο θόρυβο, κραδασμούς, υπερθέρμανση και μειωμένη απόδοση. Η παραγωγή πρέπει να αποκατασταθεί, χωρίς όμως να τεθεί σε κίνδυνο προσωπικό ή εξοπλισμός. Δεν ανακοινώνεται στους μαθητές ποια είναι η βλάβη. Αρχική αποστολή των ομάδων Κάθε ομάδα καταγράφει τουλάχιστον τρεις πιθανές αιτίες: Κανόνας διερεύνησης Καμία υπόθεση δεν θεωρείται σωστή ή λανθασμένη χωρίς παρατήρηση ή μέτρηση. Αποστολή ασφάλειας Στις ομάδες δίνονται ανακατεμένες κάρτες ενεργειών: • διακοπή τροφοδότησης, • ασφάλιση έναντι επαναφοράς, • σήμανση της απαγόρευσης χειρισμού, • έλεγχος του οργάνου μέτρησης, • επιβεβαίωση απουσίας τάσης, • νέος έλεγχος του οργάνου, • αποσύνδεση αγωγών, • αποσύνδεση του PE. Οι μαθητές πρέπει να τις τοποθετήσουν στη σωστή σειρά και να δικαιολογήσουν την επιλογή τους. Διερευνητική ερώτηση 1: Γιατί δεν αρκεί να πατηθεί το STOP; Διερευνητική ερώτηση 2: Γιατί δεν αρκεί να κατέβει ο μικροαυτόματος; Διερευνητική ερώτηση 3: Πώς γνωρίζουμε ότι το όργανο ελέγχου λειτουργεί σωστά; Διερευνητική ερώτηση 4: Γιατί ο αγωγός PE αποσυνδέεται τελευταίος και επανασυνδέεται πρώτος; Διερευνητική ερώτηση 5: Ποιος μπορεί να εγκρίνει την έναρξη της εργασίας; Σημείο ελέγχου 1 Η ομάδα δεν προχωρά αν δεν παρουσιάσει: • σωστή διαδικασία ασφαλούς απομόνωσης, • επιβεβαίωση απουσίας τάσης, • αποκλεισμό ακούσιας επανατροφοδότησης, • άδεια του εκπαιδευτικού. Εξωτερική «ιατροδικαστική» εξέταση Οι μαθητές δεν λύνουν ακόμη τον κινητήρα. Τον παρατηρούν και καταγράφουν στοιχεία χωρίς εργαλεία αποσυναρμολόγησης. Αντικείμενα παρατήρησης • πινακίδα χαρακτηριστικών, • κέλυφος και πτερύγια ψύξης, • ανεμιστήρας και κάλυμμά του, • κουτί ακροδεκτών, • άξονας και σφήνα, • βάσεις στήριξης, • κατάσταση βιδών, • οσμή ή σημάδια υπερθέρμανσης, • ίχνη υγρασίας, σκόνης ή λιπαντικού. Δραστηριότητα πινακίδας Οι μαθητές καταγράφουν: • ονομαστική ισχύ, • ονομαστική τάση, • συνδεσμολογία Δ/Υ, • ονομαστικό ρεύμα, • συχνότητα, • αριθμό στροφών, • συντελεστή ισχύος, • βαθμό προστασίας IP, • κλάση μόνωσης. Στη συνέχεια απαντούν: • Ποια στοιχεία χρειάζονται για τη σωστή σύνδεση; • Ποια στοιχεία χρειάζονται για τη ρύθμιση της προστασίας; • Γιατί οι στροφές είναι μικρότερες από τις σύγχρονες; • Τι πληροφορία δίνει ο βαθμός IP; Πρόκληση πρόβλεψης Αν τα πτερύγια είναι γεμάτα σκόνη, ποια θερμοκρασιακή συμπεριφορά περιμένουμε και γιατί; Σημείο ελέγχου 2 Κάθε ομάδα παρουσιάζει μία αρχική διάγνωση, χωρίς ακόμη να ανοίξει τον κινητήρα. Σχεδιασμός της αποσυναρμολόγησης Πριν αρχίσει η λύση, οι μαθητές σχεδιάζουν μόνοι τους τη διαδικασία. Πρέπει να αποφασίσουν: • τι θα φωτογραφίσουν, • ποια εξαρτήματα θα σημάνουν, • πώς θα αριθμήσουν τις βίδες και τα καλύμματα, • πού θα τοποθετήσουν τα αφαιρούμενα εξαρτήματα, • ποιο εργαλείο αντιστοιχεί σε κάθε εργασία, • ποια εξαρτήματα δεν πρέπει να χτυπηθούν, • πώς θα αφαιρεθεί ο δρομέας χωρίς να τραυματιστούν οι περιελίξεις. Ρόλοι ομάδας • Υπεύθυνος ασφάλειας • Τεχνικός αποσυναρμολόγησης • Υπεύθυνος εργαλείων και εξαρτημάτων • Καταγραφέας–φωτογράφος • Υπεύθυνος μετρήσεων Οι ρόλοι εναλλάσσονται σε επόμενο στάδιο. Ερώτημα πρόκλησης Ο εκπαιδευτικός δείχνει δύο όμοια καπάκια: Αν ανταλλάξουμε τη θέση ή τον προσανατολισμό τους, τι θα μπορούσε να αλλάξει στη λειτουργία του κινητήρα; Οι μαθητές προβλέπουν πιθανή κακή ευθυγράμμιση, δυσκολία περιστροφής, μηχανική καταπόνηση ή αυξημένους κραδασμούς. Ελεγχόμενη αποσυναρμολόγηση Οι μαθητές εκτελούν τη διαδικασία που σχεδίασαν: • Φωτογραφίζουν τον κινητήρα. • Καταγράφουν τη θέση των γεφυρών και των αγωγών. • Σημαίνουν τα καπάκια και τον προσανατολισμό τους. • Αφαιρούν το κάλυμμα του ανεμιστήρα. • Αφαιρούν προσεκτικά τον ανεμιστήρα. • Χαλαρώνουν διαγώνια τις βίδες. • Αφαιρούν τα ακραία καλύμματα. • Εξάγουν προσεκτικά τον δρομέα. • Τοποθετούν κάθε εξάρτημα σε αριθμημένη θέση. Κάρτες απρόβλεπτων περιστατικών Κατά τη διάρκεια της εργασίας ο εκπαιδευτικός δίνει σε κάθε ομάδα μία κάρτα: • «Το καπάκι δεν απομακρύνεται εύκολα». • «Μία βίδα έχει διαφορετικό μήκος». • «Ο ανεμιστήρας παρουσιάζει ρωγμή». • «Ο δρομέας ακουμπά στον στάτη». • «Βρέθηκαν ίχνη γράσου μέσα στο κέλυφος». Η ομάδα πρέπει να αποφασίσει τι θα κάνει και τι δεν πρέπει να κάνει. Σημείο ελέγχου 3 Ελέγχονται: • η σήμανση των εξαρτημάτων, • η οργάνωση της θέσης εργασίας, • η σωστή χρήση εργαλείων, • η ασφαλής εξαγωγή του δρομέα, • η πληρότητα της φωτογραφικής καταγραφής. Εργαστήριο διάγνωσης Κάθε ομάδα εξετάζει διαφορετικό υποσύστημα και παρουσιάζει τα στοιχεία της στις υπόλοιπες. Ομάδα Α — Στάτης και περιελίξεις Ελέγχει: • αλλαγή χρώματος των περιελίξεων, • οσμή καμένου μονωτικού, • χαλαρές συνδέσεις, • ίχνη υγρασίας ή ρύπανσης, • μηχανικούς τραυματισμούς, • επαφή περιελίξεων με τον δρομέα. Διερευνητική ερώτηση 6: Μπορεί μια περιέλιξη να φαίνεται καλή αλλά να έχει ηλεκτρικό πρόβλημα; • Ομάδα Β — Δρομέας και άξονας Ελέγχει: • φθορές στην επιφάνεια του δρομέα, • σημάδια επαφής με τον στάτη, • κατάσταση του άξονα, • κατάσταση της σφήνας, • διάβρωση ή μηχανική παραμόρφωση. Διερευνητική ερώτηση 7: Τι συμπέρασμα βγάζουμε αν υπάρχουν σημάδια τριβής μόνο στη μία πλευρά του δρομέα; Ομάδα Γ — Ρουλεμάν Ελέγχει: • ομαλότητα περιστροφής, • ακτινικό ή αξονικό τζόγο, • θόρυβο, • κατάσταση λίπανσης, • αποχρωματισμό από υπερθέρμανση. Διερευνητική ερώτηση 8 Πώς μπορεί ένα μηχανικό πρόβλημα να οδηγήσει σε αύξηση του ηλεκτρικού ρεύματος; Ομάδα Δ — Σύστημα ψύξης Ελέγχει: • πτερύγια κελύφους, • ανεμιστήρα, • κάλυμμα ανεμιστήρα, • αεραγωγούς, • συγκέντρωση σκόνης. Διερευνητική ερώτηση 9: Μπορεί ένας ηλεκτρικά υγιής κινητήρας να καταστραφεί μόνο από ανεπαρκή ψύξη; Μετρήσεις με πρόβλεψη Πριν από κάθε μέτρηση οι μαθητές συμπληρώνουν: Διερεύνηση συνέχειας και συμμετρίας Αφαιρούνται οι γέφυρες του κιβωτίου ακροδεκτών και αναγνωρίζονται τα ζεύγη κάθε τυλίγματος. Οι μαθητές εξετάζουν: • αν κάθε τύλιγμα παρουσιάζει συνέχεια, • αν οι τρεις αντιστάσεις είναι παρόμοιες, • αν υπάρχει ανοικτό κύκλωμα, • αν υπάρχει εμφανής σημαντική ασυμμετρία. Ερώτημα: Τρεις μετρήσεις είναι 4,8 Ω, 4,9 Ω και 8,1 Ω. Θα εγκρίνατε την τροφοδότηση; Ποια επιπλέον διερεύνηση απαιτείται; Διερεύνηση της μόνωσης Η μέτρηση πραγματοποιείται: • μόνο σε απομονωμένο κινητήρα, • χωρίς σύνδεση σε ηλεκτρονικό εξοπλισμό, • με κατάλληλο όργανο μέτρησης μόνωσης, • με τάση δοκιμής που ορίζεται από τις οδηγίες και τα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού, • υπό την άμεση επίβλεψη του εκπαιδευτικού. Μετριέται η μόνωση κάθε απομονωμένου τυλίγματος ως προς το μεταλλικό κέλυφος και, όπου η διάταξη των ακροδεκτών το επιτρέπει, μεταξύ των ανεξάρτητων τυλιγμάτων. Κρίσιμο ερώτημα: Γιατί ένα πολύμετρο μπορεί να δείξει «άπειρη» αντίσταση, ενώ το όργανο μόνωσης να αποκαλύψει πρόβλημα; Ενδεικτική απάντηση: Επειδή το πολύμετρο πραγματοποιεί τη μέτρηση με πολύ μικρότερη τάση και μπορεί να μην αποκαλύψει αστοχία που εμφανίζεται σε υψηλότερη τάση δοκιμής. Σημείο ελέγχου 4 Καμία ομάδα δεν προχωρά στη συναρμολόγηση πριν συντάξει: • πίνακα μετρήσεων, • ερμηνεία των αποτελεσμάτων, • πιθανότερη αιτία βλάβης, • προτεινόμενη ενέργεια συντήρησης. Αντιπαράθεση διαγνώσεων Κάθε ομάδα παρουσιάζει τη διάγνωσή της σε δύο λεπτά: • Ποια θεωρεί πιθανότερη αιτία; • Ποια στοιχεία τη στηρίζουν; • Ποια στοιχεία την αποδυναμώνουν; • Ποια επισκευή ή συντήρηση προτείνει; • Ποιος κίνδυνος υπάρχει αν η διάγνωση είναι λανθασμένη; Οι υπόλοιπες ομάδες μπορούν να ζητήσουν μόνο αποδεικτικά στοιχεία, όχι απλή γνώμη. Επανασυναρμολόγηση με «πύλες ποιότητας» Οι μαθητές επανασυναρμολογούν τον κινητήρα ακολουθώντας αντίστροφα τη φωτογραφική και γραπτή καταγραφή. Πύλη Α — Μηχανική συναρμολόγηση Ελέγχονται: • σωστή θέση δρομέα, • προσανατολισμός καλυμμάτων, • έδραση ρουλεμάν, • ελεύθερη περιστροφή άξονα, • σωστή τοποθέτηση ανεμιστήρα, • απουσία ξεχασμένων εξαρτημάτων. Πύλη Β — Ηλεκτρική αποκατάσταση Ελέγχονται: αναγνώριση των έξι ακροδεκτών, σωστή τοποθέτηση γεφυρών, αντιστοίχιση σύνδεσης με την πινακίδα, σύσφιξη με την προβλεπόμενη ροπή, σύνδεση αγωγού PE, απουσία γυμνού αγώγιμου τμήματος. Πύλη Γ — Έλεγχοι χωρίς τάση Επαναλαμβάνονται: μέτρηση συνέχειας τυλιγμάτων, σύγκριση αντιστάσεων, μέτρηση αντίστασης μόνωσης, έλεγχος συνέχειας του PE, περιστροφή του άξονα με το χέρι. Απόφαση επαναλειτουργίας Κάθε ομάδα συμπληρώνει και υπογράφει: Δελτίο «GO / NO GO»  Ο κινητήρας έχει συναρμολογηθεί πλήρως.  Ο άξονας περιστρέφεται ελεύθερα.  Δεν υπάρχουν εργαλεία ή ξένα σώματα.  Οι ακροδέκτες έχουν συνδεθεί και συσφιχθεί σωστά.  Ο PE έχει συνδεθεί.  Οι αντιστάσεις των τυλιγμάτων είναι αποδεκτά συμμετρικές.  Η αντίσταση μόνωσης έχει αξιολογηθεί από τον εκπαιδευτικό.  Έχει τοποθετηθεί το κάλυμμα του ανεμιστήρα.  Η θέση δοκιμής έχει ασφαλιστεί. Η τελική τροφοδότηση πραγματοποιείται αποκλειστικά από τον εκπαιδευτικό. Κατά τη δοκιμή παρατηρούνται: • φορά περιστροφής, • χρόνος εκκίνησης, • θόρυβος, • κραδασμοί, • ρεύματα των τριών φάσεων, • θερμοκρασιακή συμπεριφορά, • οσμή ή άλλα ασυνήθιστα φαινόμενα. Σε οποιαδήποτε ανωμαλία ενεργοποιείται άμεσα το STOP και διακόπτεται η δοκιμή. Σενάρια διάγνωσης βλάβης Σενάριο 1: Ο κινητήρας παρουσιάζει μεγάλο θόρυβο, ενώ οι ηλεκτρικές μετρήσεις είναι συμμετρικές. Πιθανή κατεύθυνση: ρουλεμάν, ευθυγράμμιση, ανεμιστήρας ή μηχανική στήριξη. Σενάριο 2: Μία αντίσταση τυλίγματος διαφέρει σημαντικά από τις άλλες. Πιθανή κατεύθυνση: πρόβλημα σύνδεσης, ανοικτό τύλιγμα ή βλάβη περιέλιξης. Σενάριο 3: Οι αντιστάσεις των τυλιγμάτων φαίνονται κανονικές, αλλά η μόνωση προς το κέλυφος είναι χαμηλή. Απόφαση: ο κινητήρας δεν τροφοδοτείται· απαιτείται περαιτέρω έλεγχος και αποκατάσταση. Σενάριο 4: Ο κινητήρας λειτουργεί ομαλά χωρίς φορτίο, αλλά υπερθερμαίνεται υπό φορτίο. Πιθανή κατεύθυνση: υπερφόρτιση, ανεπαρκής ψύξη, πρόβλημα τροφοδότησης ή λανθασμένη σύνδεση. Σενάριο 5: Τα ρεύματα των τριών φάσεων είναι ασύμμετρα. Πιθανή κατεύθυνση: ασυμμετρία τροφοδότησης, κακή σύνδεση ή πρόβλημα τυλίγματος. Τελική πρόκληση Κάθε ομάδα συντάσσει ένα σύντομο τεχνικό δελτίο συντήρησης που περιλαμβάνει: • αρχικά συμπτώματα, • αρχικές υποθέσεις, • οπτικά ευρήματα, • αποτελέσματα μετρήσεων, • εργασίες που πραγματοποιήθηκαν, • τελική διάγνωση, • ελέγχους πριν από την τροφοδότηση, • αποτέλεσμα δοκιμής, • πρόταση επόμενης συντήρησης. Κεντρικό συμπέρασμα Οι μαθητές καλούνται να συμπληρώσουν: «Η διάγνωση ενός κινητήρα δεν βασίζεται μόνο στο σύμπτωμα, αλλά στον συνδυασμό __________, __________ και __________». Ενδεικτική απάντηση: παρατήρησης, μετρήσεων και τεκμηριωμένου αποκλεισμού πιθανών αιτιών. Προτεινόμενη αξιολόγηση

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

Στόχοι μαθήματος Γνωστικοί στόχοι Οι μαθητές θα μπορούν:  να αναγνωρίζουν τα βασικά μέρη ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα βραχυκυκλωμένου δρομέα,  να περιγράφουν τη λειτουργία στάτη, δρομέα, άξονα, ρουλεμάν και ανεμιστήρα,  να ερμηνεύουν τα στοιχεία της πινακίδας του κινητήρα,  να περιγράφουν τη διαδικασία ασφαλούς απομόνωσης,  να εξηγούν γιατί απαιτείται φωτογράφηση και σήμανση πριν από την αποσυναρμολόγηση,  να συσχετίζουν θόρυβο, κραδασμούς, υπερθέρμανση και μειωμένη απόδοση με πιθανές βλάβες,  να εξηγούν τη σημασία της συμμετρίας των αντιστάσεων των τυλιγμάτων,  να διακρίνουν τη μέτρηση συνέχειας από τη μέτρηση αντίστασης μόνωσης,  να αιτιολογούν τον ρόλο του αγωγού προστασίας PE,  να περιγράφουν τους απαραίτητους ελέγχους πριν από την επαναλειτουργία. Στόχοι δεξιοτήτων Οι μαθητές θα μπορούν:  να εφαρμόζουν σωστά τη διαδικασία ασφαλούς απομόνωσης και ελέγχου απουσίας τάσης,  να οργανώνουν τον χώρο, τα εργαλεία και τα εξαρτήματα της εργασίας,  να φωτογραφίζουν, να σημαίνουν και να καταγράφουν τις αρχικές θέσεις των εξαρτημάτων,  να επιλέγουν και να χρησιμοποιούν σωστά τα κατάλληλα εργαλεία,  να αποσυναρμολογούν τον κινητήρα με ασφαλή και ελεγχόμενη σειρά,  να αφαιρούν τον δρομέα χωρίς να τραυματίζουν τις περιελίξεις,  να ελέγχουν οπτικά τον στάτη, τον δρομέα, τον άξονα, τα ρουλεμάν και το σύστημα ψύξης,  να εντοπίζουν θόρυβο, φθορά, τζόγο, υπερθέρμανση και σημάδια τριβής,  να αναγνωρίζουν τα ζεύγη των τυλιγμάτων,  να χρησιμοποιούν πολύμετρο για έλεγχο συνέχειας και σύγκριση αντιστάσεων,  να χρησιμοποιούν, υπό επίβλεψη, όργανο μέτρησης μόνωσης,  να καταγράφουν και να ερμηνεύουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων,  να διατυπώνουν και να ελέγχουν υποθέσεις βλάβης,  να επανασυναρμολογούν σωστά τον κινητήρα,  να πραγματοποιούν τους τελικούς μηχανικούς και ηλεκτρικούς ελέγχους,  να συντάσσουν τεχνικό δελτίο ελέγχου και συντήρησης. Στόχοι στάσεων και συμπεριφορών Οι μαθητές επιδιώκεται:  να υιοθετήσουν σταθερή κουλτούρα ασφάλειας,  να μην επεμβαίνουν ποτέ σε κινητήρα χωρίς απομόνωση και επιβεβαίωση απουσίας τάσης,  να αντιλαμβάνονται ότι η τροφοδότηση αποτελεί το τελευταίο και ελεγχόμενο στάδιο,  να ενεργούν με υπευθυνότητα, προσοχή και επαγγελματική συνέπεια,  να μην βιάζονται κατά την αποσυναρμολόγηση και επανασυναρμολόγηση,  να μην καταλήγουν σε διάγνωση χωρίς μετρήσεις και αποδεικτικά στοιχεία,  να σέβονται τις οδηγίες του κατασκευαστή και τις διαδικασίες του εργαστηρίου,  να εκτιμούν τη σημασία της πρόληψης και της προληπτικής συντήρησης,  να αναγνωρίζουν την αξία της σωστής χρήσης και φροντίδας εργαλείων και οργάνων,  να συνεργάζονται και να κατανέμουν υπεύθυνα τους ρόλους της ομάδας,  να επικοινωνούν με σαφήνεια τα ευρήματα και τις τεχνικές τους αποφάσεις,  να αναγνωρίζουν και να διορθώνουν τα λάθη τους χωρίς να τα αποκρύπτουν,  να σέβονται τον εξοπλισμό, τους συμμαθητές και τον χώρο του εργαστηρίου,  να αναπτύξουν αυτοπεποίθηση χωρίς να υποτιμούν τους κινδύνους, να συνδέσουν την ποιότητα της εργασίας τους με την ασφάλεια ανθρώπων και εγκαταστάσεων.