Razumijevanje električne neravnoteže

Devices

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,358.31

Parts

Vibration sensor

$107.47

Parts

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.07

Devices

Balanset-4

$8,123.32

Parts

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$54.93

Parts

Reflective tape

$11.94

Devices

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,071.73

Definicija: Što je električna neravnoteža?

Električna neravnoteža (također se naziva fazna neravnoteža, naponska neravnoteža ili strujna neravnoteža) je stanje u trofaznim električnim sustavima gdje naponi ili struje u tri faze nisu jednake veličine ili nisu odvojene za točno 120 električnih stupnjeva. Ova asimetrija u električnom napajanju ili namotima motora stvara neuravnotežene elektromagnetske sile, prekomjerno zagrijavanje u namotima motora, struje negativne sekvence, pulsacije momenta i karakteristične vibracija na dvostrukoj frekvenciji mreže.

Čak i male neravnoteže napona (2-3%) mogu uzrokovati značajne neravnoteže struje (6-10×) i smanjiti učinkovitost i vijek trajanja motora. Električna neravnoteža čest je problem u industrijskim postrojenjima i može biti posljedica problema s opskrbom, loše distribucije energije ili nedostataka namota motora.

Vrste električne neravnoteže

1. Neravnoteža napona

Nejednaki naponi između linija ili između linija i nule:

• Mjerenje: Izmjerite napon između svakog faznog para (AB, BC, CA)
• Izračun: Neravnoteža napona % = (Maksimalno odstupanje od prosjeka / prosjek) × 100
• Primjer: Faze mjere 477V, 480V, 483V → Prosječno 480V, maksimalno odstupanje 3V → 0,625% neravnoteža
• Prihvatljiv: < 1% prema NEMA-i, < 2% prema IEC-u

2. Trenutna neravnoteža

Nejednaka struja u tri faze:

• Mjerenje: Mjerenje struje u svakoj fazi (IA, IB, IC)
• Izračun: % Neravnoteža struje = (Maksimalno odstupanje od prosjeka / prosjek) × 100
• Uzroci: Neravnoteža napona, kvarovi namota, loši spojevi
• Pojačanje: Mala neravnoteža napona stvara veću neravnotežu struje (množitelj 6-10×)

3. Neravnoteža faznog kuta

• Faze nisu odvojene za točno 120°
• Stvara pulsirajući moment i zagrijavanje
• Manje uobičajeno od neravnoteže magnitude
• Za detekciju je potreban analizator kvalitete električne energije

Uzroci električne neravnoteže

Problemi s opskrbom komunalnim uslugama

• Problemi s transformatorom: Neuravnoteženi distribucijski transformatori
• Jednofazna opterećenja: Velika jednofazna opterećenja na istom izvoru napajanja stvaraju asimetriju
• Problemi s dalekovodom: Nejednaka impedancija u tri faze
• Uvjeti kvara komunalnih usluga: Poremećaji sustava

Distribucija objekata

• Loše veze: Spojevi visokog otpora u jednoj fazi
• Pregorjeli osigurači: Djelomični gubitak jedne faze (ozbiljna neravnoteža)
• Nejednake duljine kabela: Različite impedancije u faznim vodičima
• Jednofazno: Potpuni gubitak jedne faze (ekstremna neravnoteža)

Unutarnji uzroci motora

• Kvarovi namotaja: Kratki spojevi između zavoja smanjuju efektivne zavoje u jednoj fazi
• Asimetrija namotavanja: Varijacija otpora namota u proizvodnji
• Problemi s povezivanjem: Loše veze terminala
• Oštećeni namoti: Djelomični kratki spojevi ili otvoreni strujni krugovi

Utjecaji na motoričke performanse

Pregrijavanje

Najozbiljnija posljedica:

• Negativne sekvencijske struje stvaraju dodatno zagrijavanje
• Jedna faza provodi više struje nego što je projektirano
• Porast temperature mnogo veći nego što bi sugerirala neravnoteža napona
• Pravilo: Neravnoteža napona 3% može uzrokovati porast temperature 18-25%
• Ubrzano starenje i kvar izolacije

Učinkovitost i faktor snage

• Niža učinkovitost zbog cirkulirajućih struja
• Smanjeni faktor snage
• Povećana potrošnja energije
• Tipičan gubitak učinkovitosti: 1-2% za umjerenu neravnotežu

Pulsacije momenta

• Pulsirajući moment pri 2× mrežnoj frekvenciji
• Stvara torzione vibracije u pogonskom sklopu
• Može pobuditi torzione rezonancije
• Smanjuje glatkoću rada

Vibration

• 2× Linijska frekvencija: Vibracijska komponenta od 120 Hz (60 Hz) ili 100 Hz (50 Hz)
• Elektromagnetski izvor: Pulsirajuće magnetske sile
• Amplituda: Proporcionalno stupnju neravnoteže
• Zbunjenost: Može se zamijeniti za kvarovi statora ili magnetsko privlačenje

Skraćeni vijek trajanja

• Povećano toplinsko naprezanje smanjuje vijek trajanja izolacije
• Potrebno smanjenje snage motora (smanjeni kapacitet)
• Neravnoteža napona 3% može smanjiti vijek trajanja motora za 50%

Detekcija i mjerenje

Mjerenje napona

• Mjerenje linijskih napona (VAB, VBC, VCA) dok motor radi pod opterećenjem
• Izračunajte prosjek i postotno odstupanje
• Izvršite na terminalima motora (ne na napojnoj ploči) kako biste uključili pad napona
• Dokument i trend tijekom vremena

Mjerenje struje

• Izmjerite struju u svakoj fazi pomoću stezaljki
• Izračunajte postotak neravnoteže
• Neravnoteža struje često 6-10× neravnoteža napona
• Povećana neravnoteža struje ukazuje na razvoj problema s motorom

Analiza vibracija

• Povišena 2× komponenta linijske frekvencije
• Usporedite amplitudu s osnovnom linijom
• Razlikuje se od mehaničkog 2× (neusklađenost) po frekvenciji (120/100 Hz u odnosu na 2× brzinu rada)

Toplinski nadzor

• Mjerenje temperature namota ili temperature kućišta motora
• Temperaturna neravnoteža između faza
• Ukupna temperatura viša od očekivane za opterećenje

Metode korekcije

Za neravnotežu na strani ponude

• U slučaju neravnoteže na ulazu za uslugu obratite se komunalnoj službi
• Provjerite i zategnite sve spojeve u distribucijskom sustavu
• Provjerite jesu li osigurači i prekidači ispravni
• Uravnotežite jednofazna opterećenja u tri faze
• Provjerite postavke odvojaka transformatora

Za probleme s motorom

• Provjerite i očistite spojeve terminala motora
• Provjerite jesu li kabelski spojevi čvrsti i čisti
• Ispitivanje kvarova namota (otpor izolacije, analiza strujnih potpisa)
• Premotajte ili zamijenite motor ako se potvrdi unutarnja greška

Smanjenje nazivne snage

• Ako se neravnoteža ne može ispraviti, smanjite opterećenje motora
• NEMA preporučuje smanjenje nazivne snage 1% po neravnoteži napona 1% iznad 1%.
• Pažljivo pratite temperaturu

Prevencija i praćenje

Montaža

• Provjerite ravnotežu napona na terminalima motora prije uključivanja
• Koristite vodiče odgovarajuće veličine (minimizirajte pad napona)
• Osigurajte da su svi spojevi čisti i čvrsti
• Provjerite ispravan spoj motora (wye ili delta)

Operacija

• Periodično mjerenje napona i struje
• Trendovi u otkrivanju problema u razvoju
• Pratite pregorjele osigurače ili isključene prekidače
• Ispitivanja kvalitete električne energije u postrojenjima s ponavljajućim problemima s motorima

Električna neravnoteža je čest, ali često zanemaren problem motora koji značajno utječe na zdravlje, učinkovitost i dugovječnost motora. Razumijevanje odnosa između neravnoteže napona i neravnoteže struje, prepoznavanje vibracijske karakteristike frekvencije mreže 2× i održavanje uravnoteženog napajanja električnom energijom pravilnom instalacijom i praćenjem ključni su za optimalne performanse i pouzdanost motora.

---

← Natrag na glavni indeks