Înțelegerea dezechilibrului electric

Dispozitive

Ebalansator portabil și analizor de vibrații Balanset-1A.

$2,358.31

Piese

Senzor de vibrații.

$107.47

Piese

Senzor optic (tahometru laser).

$148.07

Dispozitive

Balanset-4.

$8,123.32

Piese

Stand magnetic Insize-60-kgf.

$54.93

Piese

Ceasetă reflectorizantă.

$11.94

Dispozitive

Ebalansator dinamic "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definiție: Ce este dezechilibrul electric?

Dezechilibru electric (numit și dezechilibru de fază, dezechilibru de tensiune sau dezechilibru de curent) este o condiție în sistemele electrice trifazate în care tensiunile sau curenții din cele trei faze nu sunt egali ca mărime sau nu sunt separați cu exact 120 de grade electrice. Această asimetrie în alimentarea electrică sau înfășurările motorului creează forțe electromagnetice dezechilibrate, încălzire excesivă în înfășurările motorului, curenți de secvență negativă, pulsații de cuplu și caracteristici... vibrații la dublul frecvenței liniei.

Chiar și dezechilibrele mici de tensiune (2-3%) pot provoca dezechilibre semnificative de curent (6-10×) și pot reduce eficiența și durata de viață a motorului. Dezechilibrul electric este o problemă frecventă în instalațiile industriale și poate rezulta din probleme de alimentare cu energie electrică, distribuție deficitară a energiei sau defecte ale înfășurărilor motorului.

Tipuri de dezechilibru electric

1. Dezechilibru de tensiune

Tensiuni inegale între linii sau între linii și neutru:

• Măsurare: Măsurați tensiunea între fiecare pereche de faze (AB, BC, CA)
• Calcul: Dezechilibru de tensiune % = (Abaterea maximă de la medie / medie) × 100
• Exemplu: Fazele măsoară 477V, 480V, 483V → Medie 480V, abatere maximă 3V → dezechilibru 0.625%
• Acceptabil: < 1% conform NEMA, < 2% conform IEC

2. Dezechilibru curent

Curent inegal în cele trei faze:

• Măsurare: Măsurați curentul în fiecare fază (IA, IB, IC)
• Calcul: Dezechilibru de curent % = (Abaterea maximă de la medie / medie) × 100
• Cauze: Dezechilibru de tensiune, defecte ale înfășurărilor, conexiuni slabe
• Amplificare: Un dezechilibru mic de tensiune creează un dezechilibru de curent mai mare (multiplicator 6-10×)

3. Dezechilibrul unghiului de fază

• Faze care nu sunt separate exact de 120°
• Creează cuplu pulsatoriu și încălzire
• Mai puțin frecvent decât dezechilibrul magnitudinii
• Necesită un analizor de calitate a energiei pentru a detecta

Cauzele dezechilibrului electric

Probleme de aprovizionare cu utilități

• Probleme cu transformatorul: Transformatoare de distribuție neechilibrate
• Sarcini monofazate: Sarcini monofazate mari pe aceeași sursă de alimentare care creează asimetrie
• Probleme cu linia de transmisie: Impedanță inegală în trei faze
• Condiții de defecțiune a utilităților: Perturbări ale sistemului

Distribuția facilităților

• Conexiuni slabe: Conexiuni de înaltă rezistență într-o singură fază
• Siguranțe arse: Pierdere parțială a unei faze (dezechilibru sever)
• Lungimi inegale ale cablurilor: Impedanțe diferite în conductoarele de fază
• Monofazat: Pierderea completă a unei faze (dezechilibru extrem)

Cauze interne motorii

• Defecțiuni la înfășurare: Pantaloni scurți de la o viraj la alta care reduc virajele efective într-o singură fază
• Asimetrie a înfășurărilor: Variația rezistențelor de înfășurare în fabricație
• Probleme de conectare: Conexiuni terminale slabe
• Înfășurări deteriorate: Scurtcircuite parțiale sau circuite deschise

Efecte asupra performanței motorii

Supraîncălzire

Cea mai gravă consecință:

• Curenții de secvență negativă creează încălzire suplimentară
• O fază transportă mai mult curent decât cel proiectat
• Creșterea temperaturii mult mai mare decât ar sugera dezechilibrul de tensiune
• Regula generală: Dezechilibrul de tensiune 3% poate cauza o creștere a temperaturii 18-25%
• Îmbătrânirea și defectarea accelerată a izolației

Eficiență și factor de putere

• Eficiență mai mică din cauza curenților circulanți
• Factor de putere redus
• Consum crescut de energie
• Pierdere tipică de eficiență: 1-2% pentru dezechilibru moderat

Pulsații de cuplu

• Cuplu pulsatoriu la 2× frecvența rețelei
• Creează vibrații torsionale în sistemul de propulsie
• Poate excita rezonanțe torsionale
• Reduce funcționarea lină

Vibrații

• 2× Frecvență linie: Componentă de vibrații de 120 Hz (60 Hz) sau 100 Hz (50 Hz)
• Origine electromagnetică: Forțe magnetice pulsatile
• Amplitudine: Proporțional cu gradul de dezechilibru
• Confuzie: Poate fi confundat cu defecțiuni ale statorului sau atracție magnetică

Durată de viață redusă

• Creșterea solicitării termice reduce durata de viață a izolației
• Detarirea motorului necesară (capacitate redusă)
• Dezechilibrul de tensiune 3% poate reduce durata de viață a motorului cu 50%

Detectare și măsurare

Măsurarea tensiunii

• Măsurarea tensiunilor linie-linie (VAB, VBC, VCA) cu motorul funcționând sub sarcină
• Calculați abaterea medie și procentuală
• Efectuați la bornele motorului (nu la panoul de alimentare) pentru a include căderea de tensiune
• Documentează și prezintă tendința în timp

Măsurarea curentului

• Măsurați curentul în fiecare fază cu un ampermetru cu clemă
• Calculați procentul de dezechilibru
• Dezechilibru de curent adesea 6-10× dezechilibru de tensiune
• Creșterea dezechilibrului de curent indică dezvoltarea unei probleme motorii

Analiza vibrațiilor

• Componentă de frecvență a liniei crescută de 2×
• Comparați amplitudinea cu valoarea de bază
• Diferența față de 2× mecanic (nealiniere) prin frecvență (120/100 Hz vs. 2× viteza de funcționare)

Monitorizare termică

• Măsurarea temperaturilor înfășurărilor sau a temperaturii cadrului motorului
• Dezechilibru de temperatură între faze
• Temperatura generală este mai mare decât cea așteptată pentru sarcină

Metode de corecție

Pentru dezechilibrul ofertei

• Contactați furnizorul de servicii dacă există dezechilibru la intrarea în serviciu.
• Verificați și strângeți toate conexiunile din sistemul de distribuție
• Verificați dacă siguranțele și întrerupătoarele de circuit sunt intacte
• Echilibrarea sarcinilor monofazate pe trei faze
• Verificați setările prizei transformatorului

Pentru probleme legate de motor

• Verificați și curățați conexiunile bornelor motorului
• Verificați strânsele și curatele conexiunilor cablurilor
• Testarea defectelor la înfășurări (rezistența izolației, analiza semnăturii curente)
• Rebobinați sau înlocuiți motorul dacă se confirmă o defecțiune internă

Degradare

• Dacă dezechilibrul nu poate fi corectat, reduceți sarcina motorului
• NEMA recomandă reducerea puterii la 1% pentru fiecare dezechilibru de tensiune al 1% dincolo de 1%
• Monitorizați cu atenție temperatura

Prevenire și monitorizare

Instalare

• Verificați echilibrul tensiunii la bornele motorului înainte de alimentare
• Folosiți conductori dimensionați corespunzător (minimizați căderea de tensiune)
• Asigurați-vă că toate conexiunile sunt curate și strânse
• Verificați conexiunea corectă a motorului (wye vs. triangle)

Operațiune

• Măsurarea periodică a tensiunii și curentului
• Tendințe în detectarea problemelor în curs de dezvoltare
• Monitorizați siguranțele arse sau întrerupătoarele declanșate
• Studii privind calitatea energiei electrice în instalații cu probleme recurente ale motoarelor

Dezechilibrul electric este o problemă comună, dar adesea trecută cu vederea, a motorului, care are un impact semnificativ asupra sănătății, eficienței și longevității acestuia. Înțelegerea relației dintre dezechilibrul de tensiune și dezechilibrul de curent, recunoașterea semnăturii vibrațiilor de 2× frecvența rețelei și menținerea unei alimentări electrice echilibrate printr-o instalare și o monitorizare adecvate sunt esențiale pentru performanța și fiabilitatea optimă a motorului.

---

← Înapoi la indexul principal