Электрлік теңгерімсіздікті түсіну
Электрлік теңгерімсіздік — also called фазалық теңгерімсіздік, фазалық асимметрия, кернеу теңгерімсіздігі or ток теңгерімсіздігі — үш фазалы жүйеде үш фазадағы кернеулер немесе токтар шамасы бойынша тең болмаған немесе дәл 120 электрлік градуспен бөлінбеген жағдай. Бұл асимметрия, тарату желісінен немесе motor орамалардан туындаса да, теңгерімсіз электромагниттік күштерге, орамалардың артық қызуына, кері тізбекті токтарға, айналу моментінің пульсациясына және сипаттамалық vibration at twice the line frequency.
Электрлік теңгерімсіздіктің жасырын қауіптілігі оның күшейту коэффициентінде: 2–3% сияқты шағын кернеу теңгерімсіздігі ток теңгерімсіздігін алты-он есеге дейін арттырып, қозғалтқыштың ПӘК-ін, жылу қорын және оқшаулама ресурсын байқаусызда азайта алады. Бұл — өнеркәсіптік нысандарда ең жиі кездесетін және ең жиі назардан тыс қалатын ақауларының бірі: тарату желісіндегі проблемалардан, зауыттішілік бөліністің нашар ұйымдастырылуынан немесе қозғалтқыш ішіндегі ақаулардан туындайды. Оның діріл сигнатурасы бірнеше нақты механикалық ақаулармен бір жиіліктерді бөліскендіктен, техникалық қызмет тобы жиі жаңылысатын жағдайлардың бірі болып табылады.
1. Фазалық теңгерімсіздік дегеніміз не? Кернеу, ток және фазалық бұрыш асимметриясы
“Фазалық теңгерімсіздік” — бұл бірдей жағдайдың цехтық тілдегі күнделікті атауы және ол өзара байланысты үш түрде көрінеді. Қайсысын өлшеп жатқаныңызды білу маңызды: кернеу теңгерімсіздігі — тарату желісінің қозғалтқышқа таңататын себебі, ал ток теңгерімсіздігі — күшейтілген effect қозғалтқыш одан зардап шеккен жауап.
Кернеу теңгерімсіздігі
Кернеу теңгерімсіздігі — үш сызықтық (немесе сызық пен нейтраль арасындағы) кернеудің тең болмауы. Ол әр фаза жұбы арасындағы — AB, BC және CA — кернеуді өлшеу арқылы анықталады және NEMA анықтамасы бойынша пайызбен өрнектеледі: % voltage unbalance = (maximum deviation from the average ÷ the average) × 100. Есептік мысал ретінде: 477 В, 480 В және 483 В фазалары орташа 480 В береді; ең үлкен ауытқу 3 В, яғни теңгерімсіздік 0,625%. NEMA MG-1 стандарты 1%-дан төмен мәнді қолайлы деп санайды, ал IEC тәжірибесінде шамамен 2%-ға дейін рұқсат етіледі. Кернеу теңгерімсіздігі — одан кейінгі барлық процестердің жоғары буынды себебі болғандықтан, бірінші кезекте бақылануға тиіс параметр.
Ток теңгерімсіздігі
Ток теңгерімсіздігі — үш фазалы токтардың (IA, IB, IC) тең теңгерімсіздігі, токты қысқыш өлшегішпен өлшеп, ең үлкен ауытқу формуласы бойынша есептеледі. Ток теңгерімсіздігінің негізгі ерекшелігі — оның сезімталдығы: қозғалтқыштың кері реттіліктегі кедергісі төмен болғандықтан, шамалы кернеу теңгерімсіздігі ток теңгерімсіздігіне шамамен алты-он есе үлкенмәнде күшейтіледі. Сондықтан байқалар-байқалмас 1% кернеу теңгерімсіздігі 6–10% ток теңгерімсіздігі ретінде көрінуі мүмкін — бұл дәл ток өлшемінің неліктен ерте ескерту мақсатында сезімталырақ болатынын және тұрақты жабдықтаудағы өсіп келе жатқан ток теңгерімсіздігінің неліктен қозғалтқыш ішіндегі дамып жатқан ақауды көрсететінін түсіндіреді.
Фаза бұрышының теңгерімсіздігі
Үшінші түрі — бұрыштық: амплитудалары тең болса да, үш фазор енді дәл 120°-қа бөлінбейді. Бұл амплитудалық теңгерімсіздікке қарағанда сирек кездеседі және қарапайым вольтметрмен анықтауға болмайды — фазорлық қатынасты ажырататын қуат сапасын талдағыш қажет. Бұрыштық теңгерімсіздік амплитудалық теңгерімсіздік сияқты тербелмелі айналдырушы моментті және қосымша қызуды тудырады; екеуі де жиі бірге кездеседі.
2. Электрлік теңгерімсіздік қозғалтқыштарда діріл қалай тудырады
Электрлік асимметрия мен механикалық дірілдің арасындағы байланыс ауалы саңылаудағы магниттік өріс арқылы жүзеге асады. Теңгерімді машинада айналмалы өріс біркелкі болады, ал радиалды магниттік күштердің қосындысы тұрақты, симметриялы тартуды береді. Теңгерімсіздік бұл симметрияны бұзып, negative-sequence компонентін — негізгі өріске қатысты кері бағытта айналатын өрісті — тудырады; бұл өріс оған соқтығысып, магниттік күшті модуляциялайды.
Басым нәтиже — айналмалы масса тудырған механикалық күш емес, магниттік тегіндегі сызық жиілігінің екі есесінде: 100 Hz on a 50 Hz supply, or 120 Hz on a 60 Hz supply. This 2× line component is purely electromagnetic in origin — it is the pulsating attractive force across the air gapжиіліктегі діріл болып табылады. Оның амплитудасы теңгерімсіздік дәрежесіне пропорционал, сондықтан жабдықтаудың нашарлауы немесе орамадағы дамып жатқан ақау дірілдің спектрінде 100/120 Гц шыңының біртіндеп өсуі ретінде байқалады. spectrum.
Екінші, нәзіктеу белгі 1× жұмыс жылдамдығыжиілікте пайда болады; ол полюстік өту жиілігімен (полюстер санын сырғу жиілігіне көбейту) модуляцияланады. Осы полюстік өту модуляциясы жұмыс жылдамдығы шыңының айналасында бүйір жолақтар жасайды және сынык ротор барларысияқты ротормен байланысты электрлік ақаулардың классикалық дактилоскопиялық белгісі болып табылады. Осы бүйір жолақтарды дұрыс оқу аналитикке жабдықтаушы жақтағы теңгерімсіздікті ротор ішіндегі ақаудан ажыратуға мүмкіндік береді.
3. Электрлік теңгерімсіздікті механикалық теңгерімсіздіктен ажырату
Электромагниттік 2× желілік жиілік компоненті екі полюсті қозғалтқышта жұмыс жылдамдығының екі еселігіне өте жақын орналасатындықтан, ол жиі misalignment немесе босаңдық сияқты механикалық ақаулармен, яғни 2× білік жылдамдығындағы энергияны да тудыратын жағдайлармен шатастырылады. Оларды ажырату — қозғалтқыш дірілін диагностикалаудың ең маңызды дағдысы; ал бұл үшін екі сенімді сынақ бар.
The first is жиілік дәлдігі. Электрлік компонент желіге бекітілген, exactly 100 Гц немесе 120 Гц, ал механикалық 2× жиілік нақты айналу жылдамдығының екі еселенген мәнінде орналасады — индукциялық қозғалтқыштағы сырғу себебінен бұл мән әрқашан синхрондық жылдамдықтың екі еселенген мәнінен сәл төмен болады. Жеткілікті спектрлік ажыратымдылықта шыңдар бөлінеді: жүктемемен жылжымайтын желіге бекітілген шың — электрлік; білік жылдамдығымен қозғалатын шың — механикалық.
Екіншісі — және ең шешуші — бұл power-off test. Күдікті шыңды нақты уақытта бақылаңыз және қозғалтқыштың қуатын өшіріңіз. Нақты электрлік компонент лезде жоғалады өшіру сәтінде, себебі ток тоқтаған бойда магниттік күш жоғалады, ал механикалық компонент ротор айналуын бәсеңдеткен сайын біртіндеп сөнеді. Лездік жоғалу сынамасы — электрлік шығу тегін растаудың классикалық, дәлсіз емес әдісі; ол тек тікелей спектр дисплейі мен тоқтату батырмасын қажет етеді.
4. Электрлік теңсіздіктің себептері
Теңсіздік көздері желіден машинаның ішіне қарай үш қабатқа табиғи түрде бөлінеді.
Электр желісінің проблемалары
Желі тарапынан теңсіздік көбінесе теңсіз үлестірмелі трансформаторлардан, үш фазалы желінің бір фазасына қосылған жеке жоғары қуатты бір фазалы жүктемелерден, ұзын беріліс желілеріндегі фазалар арасындағы импеданстың теңсіздігінен немесе желінің кеңірек ақаулы жағдайларынан туындайды. Бұлар ғимаратқа дейін-ақ пайда болатын кернеу теңсіздігін қалыптастырады және оларды кіріс тармағында өлшеу арқылы диагностикалайды.
Объектішілік үлестіру желісі
Өндірістік ғимарат ішінде негізгі себептер мыналар: бір фазадағы жоғары кедергілі қосылыс, фазаны ішінара жоғалтатын жанған сақтандырғыш, өткізгіштерге әртүрлі импеданс беретін теңсіз кабель ұзындықтары немесе — шектен шыққан жағдайда — бір фазаның толық жоғалуы. Бос немесе коррозияланған клемма — осылардың ішіндегі ең жиі кездесетіні және ең оңай жөнделетіні; ол жалғас қызған сайын жүктемемен күшейетін теңсіздік түрінде көрінеді.
Қозғалтқыш ішіндегі себептер
Желі теңгерімді екені тексерілгенде де ток теңгерімсіз болса, ақау қозғалтқыштың ішінде. Орам-орамдық тұйықталулар бір фазадағы тиімді орам санын азайтады; өндірістік ауытқулар орам кедергілерін сәл теңсіз қалдыруы мүмкін; клемма қосылыстары тозады; зақымдалған орамдағы ішінара тұйықталу немесе үзіліс күшті асимметрия тудырады — мұның бәрі кеңірек статор орам ақаулары. Ауалық саңылау эксцентриситеті — ротордың цилиндрлік ойықта орталықтандырылмауы — теңсіз магниттік тарту күшін тудыратын және орам мәселелерімен жиі бірге жүретін электромагниттік себеп болып табылады.
5. Қозғалтқыш жұмысына әсері
Overheating
Қызып кету — ең ауыр салдар және теңсіздіктің қозғалтқышты жоятын механизмі. Асимметрия қосымша жылу бөлетін теріс тізбектік токтарды тудырады, ал бір фаза жобаланған мәннен анағұрлым жоғары токты көтереді. Температура өсімі себептің шамасынан тіпті де үлкен: бағалы ереже бойынша 3% кернеу теңсіздігі орам температурасын 18–25% арттыруы мүмкін. Изоляцияның қызмет мерзімі қосымша 10 °C сайын шамамен екі есе қысқаратындықтан, нәтиже — тез изоляция тозуы және мерзімінен бұрын істен шығуы: 3% кернеу теңсіздігі қозғалтқыш ресурсын екі есе қысқартуы мүмкін.
Тиімділік, қуат коэффициенті және энергия шығыны
Теңсіздік пайдалы жұмыс атқармайтын айналмалы және теріс тізбектік токтар арқылы тиімділікті төмендетеді, қуат коэффициентін азайтады және жалпы энергия тұтынуды арттырады — орташа теңсіздік тиімділікті 1–2% төмендетеді. Үздіксіз жыл бойы жұмыс кезіндегі қосымша шығынды бағаламау оңай; Үш фазалы қозғалтқыш қуатын есептегіш теңсіздіктің жұмсайтын қосымша қуатты сандық бағалауға көмектеседі.
Момент пульсациялары мен діріл
Электр тұрғысынан теріс жүйелік өріс желі жиілігінің екі еселік мәнінде пульсациялық айналдыру моментін тудырады, ол торсиялық вибрацияның жетек тізбегінде таралып, торсиондық тербелістерді қоздыруы мүмкін resonances. Радиалды бағытта сол мәжбүрлеуші күш жоғарыда сипатталған 100/120 Гц жиіліктегі діріл түрінде көрінеді; оның амплитудасы теңсіздік деңгейіне пропорционал және статор ақауларымен немесе магниттік тартылыспен жиі шатастырылады, өйткені олардың барлығы бірдей электрлік жиіліктерде орналасады.
Қызмет мерзімінің қысқаруы және қайта бағалау
Жиынтығында термиялық кернеу оқшаулау мерзімін қысқартады және электр қозғалтқышын номиналды белгіден төмен жұмыс режимінде пайдалануға мәжбүр етеді. NEMA бұны тікелей derating curve: кернеу теңсіздігі 1%-дан асса, қозғалтқыштың пайдалануға жарамды қуаты азайтылуы тиіс; теңсіздік 5%-ға жеткенде қайта бағалау коэффициенті шамамен 0,75-ке дейін төмендейді — яғни қозғалтқыштың номиналды шығыс қуатының төрттен бірі тек термиялық шектерде ұстау үшін жоғалады.
6. Кернеу мен ток теңсіздігіне арналған NEMA және IEC шектері
Екі стандарт рұқсат етілетін шектерді белгілейді, және олар сәл өзгеше анықтамаларды пайдаланатындықтан, өлшеу қай стандартқа сәйкес жүргізілгенін нақты көрсету маңызды.
NEMA MG-1 кернеу теңсіздігін орташа мәннен максималды ауытқудың орташа мәнге қатынасы ретінде анықтайды (осы мақалада қолданылған формула) және қозғалтқыштарды кернеу теңсіздігі 1% кернеу теңсіздігіаспайтын желіде пайдалануды ұсынады. Одан асқан жағдайда NEMA жарияланған қисыққа сәйкес қозғалтқышты қайта бағалауды талап етеді; ол нақты against кернеу теңсіздігі 5%-дан асатын жерде қозғалтқышты іске қосуды.
IEC симметриялық компоненттер анықтамасын — теріс жүйелік кернеудің оң жүйелік кернеуге қатынасын — пайдаланады және жалпы үздіксіз жұмыста шамамен 2% рұқсат етеді. Практикада кездесетін шағын теңсіздіктер үшін екі анықтама ұқсас мәндер береді, бірақ есеп беру және қабылдау сынақтары кезінде қайсысы пайдаланылғаны маңызды.
Ток үшін жалғыз әмбебап шек жоқ, алайда кеңінен қолданылатын өрістік нұсқаулық ток теңсіздігін шамамен 10%төменде ұстауды, одан жоғарыда тергеуді және одан арғы кез келген мәнді дамып келе жатқан ақау ретінде қарауды ұсынады. Алты-он есе күшейту коэффициентіне байланысты кернеу теңсіздігін NEMA 1% нысанасынан төмен ұстау — ток теңсіздігін осы аралықта сақтаудың ең тиімді жолы. Әр фаздың күтілетін толық жүктемедегі токпен салыстыруға арналған мәнді Электр двигателінің номиналды ағымын есептеу құрылғысы береді.
7. Анықтау және өлшеу
Кернеу мен ток көрсеткіштері
Электрлік өлшеулерден бастаңыз: оларды қозғалтқыш номиналды жүктемемен жұмыс істеп тұрған кезде орындаңыз. Үш фазалық желілік кернеуді қозғалтқыш клеммаларында — таратқыш панельде емес — өлшеңіз, сонда бастауыш кабельдердегі кернеу құлауы ескеріледі; одан кейін орташа мәнді және пайыздық ауытқуды есептеңіз. Содан соң қысқыш амперметрмен әрбір фазаның токын өлшеп, күтілетін тақтайшадағы толық жүктемелі токпенсалыстырыңыз және ток теңсіздігін есептеңіз. Екі мәнді де уақыт өте тіркеп, трендтеу — бір реттік өлшеуді ертерек ескерту индикаторына айналдырудың жолы.
Вибрация талдауы
Тербеліс өлшеуі электрлік теңсіздіктің конструкцияға нақтылап жеткенін және қандай ауырлық деңгейінде екенін растайды. spectrum қозғалтқыш корпусындағы тербелісті өлшеп, 100 Гц немесе 120 Гц дәл жиілікте жоғарылаған шыңды іздеңіз; оның амплитудасын машинаның базалық деңгейімен салыстырыңыз және оны орасалақтық салдарынан туындаған механикалық 2× шыңнан ажырату үшін 3-бөлімнің жиілік-дәлдік және қуатты өшіру сынақтарын пайдаланыңыз. Жақсы спектрлік ажыратымдылығы бар екіканалды вибрация сапасын анықтағычта дұрыс құрал болып табылады, себебі 100 Гц желілік шыңды 98–99 Гц механикалық шыңнан ажырату жалпы деңгей өлшегіші қамтамасыз ете алмайтын ажыратымдылықты талап етеді.
Температуралық бақылау
Соңында орамалардың немесе корпустың температурасын өлшеп, фазалар арасындағы температуралық теңсіздікті немесе жүктемеге сай болмайтын жоғарылаған жалпы температураны анықтаңыз. Жылу — теңсіздіктің зиян келтіру тетігі болғандықтан, температуралық ауытқу электрлік белгілермен бір мезгілде немесе тіпті одан бұрын байқалады.
8. Тербеліс анализаторымен диагностика
Өндірістік жағдайда теңсіздіктің электрлік таңбасы нақты, желіге бекітілген жиілікпен анықталады; оны таза ажырату — портативті анализатордың міндеті. Мысалы, Балансет-1А сияқты екіканалды аспап қозғалтқыш корпусындағы тербелісті өлшейді және басым шыңның желіге бекітілген 100 Гц немесе 120 Гц жиілікке — бұл электрлік себепке нұсқайды — немесе жұмыс жылдамдығының 2× мәніне — бұл орасалақтыққа нұсқайды — дәл келетінін көрсетеді. Шешуші растау қуатты өшіру сынағы болып қалады: экранда тірі спектр бар кезде қуатты өшіріп, күдікті шыңның электрлік болса лезде жоғалатынын, ал механикалық болса ротормен бірге баяулайтынын бақылаңыз. Motor Electrical Defect Frequency Calculator ізделетін нақты желіге байланысты жиіліктер тізімін — желінің 2×, полюс өтуінің жанама жолақтары және сырғу компоненттері — ұсынады; бұл шатасқан төменжиілікті спектрді тексеру тізіміне айналдырады.
9. Түзету, алдын алу және бақылау
Желі жағындағы теңсіздікті түзету
Теңсіздік кіру нүктесінде анықталса, энергетикалық компаниямен хабарласыңыз; кері жағдайда ақау ғимарат ішінде. Тарату жүйесіндегі барлық қосылымды тексеріп тартыңыз, сақтандырғыштар мен ажыратқыштардың жұмысқа жарамдылығын тексеріңіз, бір фазалы жүктемелерді үш фаза бойынша біркелкі қайта бөліңіз және трансформатор тізбешілерінің параметрлерін тексеріңіз. Өндіріс ішіндегі теңсіздіктің таңқаларлық үлесі тек бір бос немесе тотыққан клемманың көршілерінен жоғары кедергі тудыруынан болады.
Қозғалтқыш жағындағы ақауларды түзету
Желі теңдестірілгені расталса да ток теңдестірілмесе, алдымен қозғалтқыш клеммалары мен кабель қосылымдарын тазалап тартыңыз, содан кейін изоляция кедергісі мен ток таңбасын талдау арқылы орамал ақауларын тексеріңіз. Ішкі орамал ақауы расталса, қозғалтқышты қайта орау немесе ауыстыру қажет — орамалдың айналым-айналым тұйықталуының далалық жөндеуі жоқ.
Дерейтинг, орнату және үздіксіз бақылау
Теңгерімсіздікті жою мүмкін болмаған жағдайда, NEMA дерейтинг қисығын ұстаныңыз және орамаларды қорғау үшін жүктемені азайтыңыз, температураны мұқият бақылаңыз. Орнату кезінде қайталанудың алдын алу үшін: қозғалтқыш клеммаларындағы кернеу балансын қуат берілгенге дейін тексеріңіз, кернеудің төмендеуін азайту үшін өткізгіштерді дұрыс таңдаңыз және жұлдызша мен үшбұрыш қосылысының дұрыстығын растаңыз. Пайдалану барысында кернеу мен токтың мезгіл-мезгіл өлшемдерін алыңыз, оларды кеңірек condition-monitoring routine with trend analysis, ериген сақтандырғыштарды немесе іске қосылған ажыратқыштарды бақылаңыз, және қозғалтқыш мәселелері қайталанатын жерлерде қуат сапасының зерттеуін жүргізіңіз. Теңгерімсіздікті — ақаудан кейін іздестірілетін кінәрат ретінде емес, тренд бойынша бақыланатын параметр ретінде қарастыру — бүкіл қозғалтқыштар паркінің қызмет мерзімін тыныш қысқартпаудың кілті болып табылады.
10. Жиі Сұралатын Сұрақтар
Кернеу теңгерімсіздігі мен ток теңгерімсіздігінің айырмашылығы неде?
Кернеу теңгерімсіздігі — үш фазалы қоректендіру кернеулерінің тең еместігі, ол әдетте себеп болып табылады; ток теңгерімсіздігі — үш фазалық токтардың тең еместігі, ол күшейтілген салдар болып табылады. Қозғалтқыштың теріс реттіліктегі кедергісі төмен болғандықтан, шамалы кернеу теңгерімсіздігі ток теңгерімсіздігін алты-он есе арттырады, сондықтан ток — ерте ескерту үшін сезімталдығы жоғары өлшем болып табылады.
Электрлік теңгерімсіздік вибрацияда қандай жиіліктe пайда болады?
Желілік жиіліктің екі еселенген мәнінде — 50 Гц қоректендіруде 100 Гц, 60 Гц қоректендіруде 120 Гц — өйткені теріс реттілік өрісі ауа саңылауындағы магниттік күшті сол жиіліктe модуляциялайды. Ротормен байланысты электрлік ақаулар жылжу-полюс-өту жиілігінде айналу жылдамдығының 1× гармоникасы маңында жанама жолақтарды (сайдбэнд) қосады.
Электрлік теңгерімсіздікті механикалық теңгерімсіздіктен немесе дұрыс орнатылмаудан қалай ажыратуға болады?
Қуатты өшіру сынағын қолданыңыз: жұмыс істеп тұрған қозғалтқышқа берілетін қуатты спектрді бақылай отырып өшіріңіз. Шынайы электрлік компонент лезде жоғалады, ал механикалық компонент ротор жай айналысы кезінде бірте-бірте азаяды. 100/120 Гц-те жүктемемен орны өзгермейтін желіге байланған шың да сенімді электрлік индикатор болып табылады.
Кернеу теңгерімсіздігінің қандай деңгейі қолайлы?
NEMA MG-1 кернеу теңгерімсіздігін 1%-дан төмен ұстауды ұсынады және одан жоғарыда дерейтингті талап етеді, 5%-дан тыс жұмыс жасауға қарсы болады. IEC симметриялық компонент анықтамасын пайдалана отырып, шамамен 2%-ға дейін жол береді. Кернеу теңгерімсіздігін 1%-дан төмен ұстау — ток теңгерімсіздігін жалпыға бірдей қолданылатын 10% өрістік шекте сақтаудың ең тиімді жолы.
Неліктен шамалы кернеу теңгерімсіздігі айтарлықтай жылу шығаруға себеп болады?
Асимметрия қозғалтқыштың төмен теріс реттілік кедергісі арқылы өтіп қосымша жылу шығаратын теріс реттілік токтарын тудырады, ал бір фаза шамадан тыс жүктеледі. 3% кернеу теңгерімсіздігі орам температурасын 18–25%-ға арттырып, оқшаулауыш материалдың қызмет мерзімін шамамен екі есе қысқартуы мүмкін.
Портативті вибрация талдағышы электрлік теңгерімсіздікті анықтай ала ма?
Иә. Balanset-1A сияқты екі арналы талдағыш 100/120 Гц желіге байланған шыңды ажырата алады, қуатты өшіру сынағын жүргізуге мүмкіндік береді және қоректендіру желісіндегі теңгерімсіздікті ротор ақаулығынан ажырататын полюс-өту жанама жолақтарын оқиды — бұның бәрін бөлек қуат сапасы аспабынсыз жасауға болады.
