Razumevanje električne neravnovesja
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.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 