Razumevanje električne neravnovesja

Naprave

Prenosni balanser in analizator vibracij Balanset-1A

$2,358.31

Deli

Senzor vibracij

$107.47

Deli

Optični senzor (laserski tahometer)

$148.07

Naprave

Balanset-4

$8,123.32

Deli

Magnetno stojalo velikosti 60 kgf

$54.93

Deli

Reflektivni trak

$11.94

Naprave

Dinamični balanser "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definicija: Kaj je električna neravnovesje?

Električna neravnovesja (imenovano tudi fazna neravnovesja, napetostna neravnovesja ali tokovna neravnovesja) je stanje v trifaznih električnih sistemih, kjer napetosti ali tokovi v treh fazah niso enake velikosti ali niso ločeni za natanko 120 električnih stopinj. Ta asimetrija v električnem napajanju ali navitjih motorja ustvarja neuravnotežene elektromagnetne sile, prekomerno segrevanje v navitjih motorja, tokove negativnega zaporedja, pulzacije navora in karakteristične vibracije pri dvakratni linijski frekvenci.

Že majhna napetostna neravnovesja (2-3%) lahko povzročijo znatna tokovna neravnovesja (6-10×) in zmanjšajo učinkovitost in življenjsko dobo motorja. Električno neravnovesje je pogosta težava v industrijskih obratih in je lahko posledica težav z oskrbo z električno energijo, slabe distribucije električne energije ali napak na navitjih motorja.

Vrste električnega neravnovesja

1. Neravnovesje napetosti

Neenake napetosti med linijami ali med linijami in nevtralnim vodnikom:

• Merjenje: Izmerite napetost med vsakim faznim parom (AB, BC, CA)
• Izračun: Neuravnoteženost napetosti % = (največje odstopanje od povprečja / povprečje) × 100
• Primer: Fazne meritve 477 V, 480 V, 483 V → Povprečje 480 V, največje odstopanje 3 V → Neuravnoteženost 0,6251 TP3T
• Sprejemljivo: < 1% po NEMA, < 2% po IEC

2. Trenutna neravnovesja

Neenakomeren tok v treh fazah:

• Merjenje: Izmerite tok v vsaki fazi (IA, IB, IC)
• Izračun: % Tokovna neravnovesja = (največje odstopanje od povprečja / povprečje) × 100
• Vzroki: Neravnovesje napetosti, napake navitij, slabe povezave
• Ojačanje: Majhna napetostna neravnovesja povzročijo večja tokovna neravnovesja (množitelj 6–10×)

3. Neuravnoteženost faznega kota

• Faze niso ločene za natanko 120°
• Ustvarja pulzirajoči navor in ogrevanje
• Manj pogosto kot neravnovesje magnitude
• Za zaznavanje je potreben analizator kakovosti električne energije

Vzroki električnega neravnovesja

Težave z oskrbo z komunalnimi storitvami

• Težave s transformatorjem: Neuravnoteženi distribucijski transformatorji
• Enofazne obremenitve: Velike enofazne obremenitve na istem omrežju ustvarjajo asimetrijo
• Težave z daljnovodom: Neenaka impedanca v treh fazah
• Pogoji okvare komunalnega omrežja: Motnje sistema

Distribucija objektov

• Slabe povezave: Visokouporne povezave v eni fazi
• Pregorele varovalke: Delna izguba ene faze (huda neuravnoteženost)
• Neenake dolžine kablov: Različne impedance v faznih vodnikih
• Enofazno: Popolna izguba ene faze (izjemna neuravnoteženost)

Notranji vzroki motorja

• Napake navijanja: Kratki stiki med zavoji, ki zmanjšujejo efektivne zavoje v eni fazi
• Asimetrija navijanja: Proizvodne razlike v upornosti navitij
• Težave s povezavo: Slabe povezave terminalov
• Poškodovana navitja: Delni kratki stiki ali odprti tokokrogi

Vpliv na delovanje motorja

Pregrevanje

Najresnejša posledica:

• Negativni zaporedni tokovi ustvarjajo dodatno segrevanje
• Ena faza prenaša večji tok, kot je predvideno
• Dvig temperature je veliko večji, kot bi nakazovala neravnovesje napetosti
• Pravilo: Neravnovesje napetosti 3% lahko povzroči dvig temperature 18-25%
• Pospešeno staranje in odpoved izolacije

Učinkovitost in faktor moči

• Nižja učinkovitost zaradi krožnih tokov
• Zmanjšan faktor moči
• Povečana poraba energije
• Tipična izguba učinkovitosti: 1-2% za zmerno neuravnoteženost

Pulzacije navora

• Pulzirajoči navor pri 2× omrežni frekvenci
• Ustvarja torzijske vibracije v pogonskem sklopu
• Lahko vzbudi torzijske resonance
• Zmanjša gladko delovanje

Vibracije

• 2× Frekvenca omrežja: Vibracijska komponenta 120 Hz (60 Hz) ali 100 Hz (50 Hz)
• Elektromagnetni izvor: Pulzirajoče magnetne sile
• Amplituda: Sorazmerno s stopnjo neuravnoteženosti
• Zmeda: Lahko se zamenja za napake statorja ali magnetni privlak

Skrajšana življenjska doba

• Povečana toplotna obremenitev skrajša življenjsko dobo izolacije
• Potrebno zmanjšanje nazivne moči motorja (zmanjšana zmogljivost)
• Neravnovesje napetosti 3% lahko skrajša življenjsko dobo motorja za 50%

Zaznavanje in merjenje

Merjenje napetosti

• Izmerite medfazne napetosti (VAB, VBC, VCA) pri motorju, ki deluje pod obremenitvijo
• Izračunajte povprečje in odstotek odstopanja
• Izvedite na sponkah motorja (ne na napajalni plošči), da vključite padec napetosti
• Dokument in trend skozi čas

Merjenje toka

• Izmerite tok v vsaki fazi z merilnimi kleščami
• Izračunajte odstotek neravnovesja
• Tokovna neravnovesja pogosto 6–10 × napetostna neravnovesja
• Naraščajoča neravnovesje toka kaže na razvoj težav z motorjem

Analiza vibracij

• Povišana 2× komponenta omrežne frekvence
• Primerjajte amplitudo z izhodiščem
• Razlikuje se od mehanskega 2× (neusklajenost) po frekvenci (120/100 Hz v primerjavi z 2× hitrostjo delovanja)

Toplotni nadzor

• Izmerite temperaturo navitij ali temperaturo okvirja motorja
• Temperaturno neravnovesje med fazami
• Skupna temperatura je višja od pričakovane za obremenitev

Metode korekcije

Za neravnovesje na strani ponudbe

• V primeru neuravnoteženosti na vhodu za servis se obrnite na komunalno podjetje.
• Preverite in privijte vse povezave v distribucijskem sistemu
• Preverite, ali so varovalke in odklopniki nepoškodovani
• Uravnotežite enofazne obremenitve med tremi fazami
• Preverite nastavitve odcepov transformatorja

Za težave na strani motorja

• Preverite in očistite priključke motornih sponk
• Preverite, ali so kabelske povezave tesne in čiste
• Preizkus napak v navitjih (izolacijska upornost, analiza tokovnih značilnosti)
• Če je potrjena notranja napaka, previjte motor nazaj ali ga zamenjajte.

Zmanjšanje nazivne moči

• Če neuravnoteženosti ni mogoče odpraviti, zmanjšajte obremenitev motorja
• NEMA priporoča zmanjšanje nazivne moči 1% na napetostno neravnovesje 1%, ki presega 1%.
• Pozorno spremljajte temperaturo

Preprečevanje in spremljanje

Namestitev

• Pred vklopom preverite ravnovesje napetosti na sponkah motorja
• Uporabite vodnike ustrezne velikosti (zmanjšajte padec napetosti)
• Zagotovite, da so vse povezave čiste in tesne
• Preverite pravilno povezavo motorja (zvezdasta ali delta povezava)

Operacija

• Periodično merjenje napetosti in toka
• Trendi za odkrivanje razvijajočih se težav
• Spremljajte pregorele varovalke ali sprožene odklopnike
• Pregledi kakovosti električne energije v objektih s ponavljajočimi se težavami z motorji

Električna neravnovesja so pogosta, a pogosto spregledana težava z motorjem, ki pomembno vpliva na zdravje, učinkovitost in dolgo življenjsko dobo motorja. Razumevanje razmerja med neravnovesjem napetosti in neravnovesjem toka, prepoznavanje vibracijskega podpisa 2× omrežne frekvence in vzdrževanje uravnoteženega napajanja z ustrezno namestitvijo in spremljanjem so bistveni za optimalno delovanje in zanesljivost motorja.

---

← Nazaj na glavno kazalo