ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความไม่สมดุลของไฟฟ้า
ความไม่สมดุลของไฟฟ้า — หรือที่เรียกว่า ความไม่สมดุลของเฟส, ความไม่สมดุลของเฟส, ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า หรือ ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า — เป็นสภาวะในระบบสามเฟสที่แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าในทั้งสามเฟสมีขนาดไม่เท่ากัน หรือไม่ได้ถูกแยกออกจากกันเป็นมุมไฟฟ้า 120 องศาพอดี ความไม่สมมาตรนี้ ไม่ว่าจะเกิดขึ้นจากแหล่งจ่ายหรือภายใน มอเตอร์ ขดลวด, ทำให้เกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่สมดุล, การร้อนของขดลวดเกิน, กระแสลำดับลบ, การสั่นของแรงบิด, และลักษณะเฉพาะ การสั่นสะเทือน ที่สองเท่าของ ความถี่ไฟฟ้ากำลัง.
สิ่งที่ทำให้ความไม่สมดุลทางไฟฟ้าดูชวนให้เข้าใจผิดคือผลกระทบที่ขยายขึ้น: แม้ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเพียง 2–3% ก็อาจทำให้เกิดความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าที่มากกว่าถึงหกถึงสิบเท่า ค่อยๆ บั่นทอนประสิทธิภาพของมอเตอร์ เผื่อความร้อน และอายุการใช้งานของฉนวนอย่างเงียบๆ นี่เป็นหนึ่งในปัญหาที่พบบ่อยที่สุด และมักถูกมองข้ามมากที่สุด ในโรงงานอุตสาหกรรม ซึ่งเกิดจากปัญหาจากระบบจ่ายไฟ การกระจายไฟฟ้าภายในโรงงานที่ไม่ดี หรือข้อบกพร่องภายในตัวมอเตอร์เอง เนื่องจากลักษณะการสั่นสะเทือนของมันใช้ความถี่ร่วมกับข้อบกพร่องทางกลจริงหลายชนิด จึงเป็นหนึ่งในสภาวะที่ทีมบำรุงรักษาวินิจฉัยผิดบ่อยที่สุด
1. ความไม่สมดุลของเฟสคืออะไร? ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และมุมเฟส
“ความไม่สมดุลของเฟส” เป็นชื่อที่เรียกกันทั่วไปในโรงงานสำหรับสภาวะเดียวกัน และจะปรากฏในรูปแบบที่แตกต่างกันสามแบบแต่มีความเชื่อมโยงกัน การรู้ว่ากำลังวัดแบบใดนั้นมีความสำคัญ: ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเป็นสาเหตุที่แหล่งจ่ายกำหนดให้กับมอเตอร์ ในขณะที่ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าเป็นผลที่ขยายขึ้น ผลกระทบ มอเตอร์ทำงานลำบาก.
ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า
ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าคือความไม่เท่ากันของแรงดันไฟฟ้าระหว่างสายทั้งสามคู่ (หรือระหว่างสายกับนิวทรัล) โดยวัดจากค่าแรงดันระหว่างแต่ละคู่เฟส — AB, BC และ CA — และแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ตามคำจำกัดความของ NEMA: ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า % = (ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดจากค่าเฉลี่ย ÷ ค่าเฉลี่ย) × 100. ตัวอย่างคำนวณคือ หากแรงดันของแต่ละเฟสเป็น 477 V, 480 V และ 483 V ค่าเฉลี่ยจะเท่ากับ 480 V; ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดคือ 3 V จึงได้ความไม่สมดุล 0.625% NEMA MG-1 ถือว่าค่าต่ำกว่า 1% ยังยอมรับได้ ขณะที่แนวปฏิบัติของ IEC ยอมให้ได้ราว 2% ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเป็นพารามิเตอร์แรกที่ควรติดตามแนวโน้ม เพราะเป็นตัวขับต้นทางของเกือบทุกสิ่งที่ตามมา
ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า
ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าคือความไม่เท่ากันของกระแสทั้งสามเฟส (IA, IB, IC), วัดด้วยแคลมป์มิเตอร์และคำนวณด้วยสูตรความเบี่ยงเบนสูงสุดเดียวกัน ข้อเท็จจริงสำคัญเกี่ยวกับความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าคือความไวของมัน: เนื่องจากอิมพีแดนซ์ลำดับลบของมอเตอร์ต่ำ ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยจึงขยายเป็นความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าประมาณ มากกว่าประมาณหกถึงสิบเท่า. ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า 1% ที่แทบจะไม่สังเกตเห็นได้สามารถปรากฏเป็นความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า 6–10% — ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกระแสไฟฟ้าจึงเป็นการวัดที่ไวต่อการเตือนภัยล่วงหน้าและมีความสำคัญมากกว่า และทำไมความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นบนแหล่งจ่ายที่เสถียรจึงชี้ให้เห็นถึงข้อบกพร่องที่กำลังพัฒนาภายในมอเตอร์.
ความไม่สมดุลของเฟสแองเจิล
รูปแบบที่สามคือแบบมุม: ฟาซอร์ทั้งสามไม่ได้ถูกแยกออกจากกันโดยมุม 120° อย่างแม่นยำอีกต่อไป แม้ว่าขนาดของฟาซอร์จะเท่ากันก็ตาม รูปแบบนี้พบได้น้อยกว่าความไม่สมดุลของขนาด และไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยโวลต์มิเตอร์ธรรมดา — ต้องใช้เครื่องวิเคราะห์คุณภาพพลังงานไฟฟ้าที่สามารถแยกความสัมพันธ์ของฟาซอร์ได้ ความไม่สมดุลแบบมุมจะก่อให้เกิดแรงบิดแบบเป็นจังหวะและการเกิดความร้อนเพิ่มเติมเช่นเดียวกับความไม่สมดุลของขนาด และทั้งสองรูปแบบมักเกิดขึ้นพร้อมกัน.
2. ความไม่สมดุลทางไฟฟ้าทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในมอเตอร์ได้อย่างไร
ความเชื่อมโยงระหว่างความไม่สมมาตรทางไฟฟ้าและการสั่นสะเทือนเชิงกลเกิดขึ้นผ่านสนามแม่เหล็กในช่องว่างอากาศ ในเครื่องจักรที่สมดุล สนามแม่เหล็กที่หมุนจะเรียบและแรงแม่เหล็กในแนวรัศมีรวมกันเป็นแรงดึงที่คงที่และสมมาตร ความไม่สมดุลทำลายความสมมาตรนี้และทำให้เกิด ลำดับเชิงลบ องค์ประกอบ — สนามที่หมุนย้อนกลับเมื่อเทียบกับสนามหลัก — ซึ่งกระทบกับมันและปรับความแรงของสนามแม่เหล็ก.
ผลลัพธ์ที่เด่นชัดคือการสั่นสะเทือนที่ สองเท่าของความถี่ไฟฟ้ากำลัง: 100 Hz บนแหล่งจ่าย 50 Hz หรือ 120 Hz บนแหล่งจ่าย 60 Hz องค์ประกอบที่ความถี่สาย 2× นี้มีต้นกำเนิดจากแม่เหล็กไฟฟ้าล้วนๆ — เป็นแรงดึงดูดแบบเป็นจังหวะที่เกิดขึ้นข้าม ช่องว่างอากาศ, ไม่ใช่แรงทางกลจากมวลที่หมุน. ความแรงของมันแปรผันตามระดับของความไม่สมดุล, ดังนั้นการเสื่อมของแหล่งจ่ายหรือข้อบกพร่องของขดลวดที่กำลังพัฒนาจะปรากฏเป็นยอดที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องที่ 100/120 Hz ใน สเปกตรัม.
ลายเซ็นที่สองซึ่งละเอียดอ่อนกว่าปรากฏขึ้นที่ ความเร็วในการวิ่ง 1×, ซึ่งถูกปรับโดยความถี่การผ่านของขั้วที่เลื่อน (จำนวนขั้วคูณด้วยความถี่การเลื่อน) การปรับความถี่การผ่านของขั้วนี้สร้างแถบข้างรอบจุดสูงสุดของความเร็วในการทำงานและเป็นลักษณะเฉพาะของปัญหาไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับโรเตอร์ เช่น แท่งโรเตอร์หัก. การอ่านแถบข้างเหล่านี้อย่างถูกต้องคือสิ่งที่ช่วยให้ผู้วิเคราะห์สามารถแยกความไม่สมดุลจากด้านแหล่งจ่ายออกจากความขัดข้องที่ฝังอยู่ในโรเตอร์ได้
3. การแยกความไม่สมดุลทางไฟฟ้าออกจากความไม่สมดุลทางกล
เนื่องจากองค์ประกอบแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่สาย 2× อยู่ใกล้กับความเร็วรอบการทำงานสองเท่าของมอเตอร์สองขั้วมาก จึงมักถูกสับสนกับข้อบกพร่องทางกล เช่น การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง หรือความหลวม ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ก่อให้เกิดพลังงานที่ 2× ความเร็วของเพลา การแยกแยะระหว่างสองสิ่งนี้ถือเป็นทักษะการวินิจฉัยที่มีประโยชน์ที่สุดสำหรับการสั่นสะเทือนของมอเตอร์ และมีวิธีทดสอบที่เชื่อถือได้สองวิธี.
ประการแรกคือ ความแม่นยำของความถี่. ส่วนประกอบทางไฟฟ้าถูกล็อกเข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลักที่ อย่างแน่นอน 100 Hz หรือ 120 Hz ในขณะที่องค์ประกอบทางกล 2× จะอยู่ที่สองเท่าของความเร็วรอบการทำงานจริง ซึ่งเนื่องจากสลิปของมอเตอร์เหนี่ยวนำ จึงต่ำกว่าสองเท่าของความเร็วซิงโครนัสเล็กน้อยเสมอ หากมีความละเอียดของสเปกตรัมมากพอ ยอดทั้งสองจะแยกจากกันได้: ยอดที่ล็อกกับความถี่ไฟฟ้าและไม่เคลื่อนตามโหลดเป็นแบบไฟฟ้า ส่วนยอดที่ติดตามความเร็วเพลาเป็นแบบกล
ประการที่สอง — และสำคัญที่สุด — คือ การทดสอบเมื่อปิดเครื่อง. เฝ้าดูยอดที่น่าสงสัยแบบเรียลไทม์แล้วตัดไฟมอเตอร์ ส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่แท้จริง หายไปทันที เมื่อปิดสวิตช์ เนื่องจากแรงแม่เหล็กจะหายไปทันทีที่กระแสไฟฟ้าหยุดไหล ในขณะที่ส่วนประกอบเชิงกลจะค่อยๆ ลดลงเมื่อโรเตอร์หมุนช้าลง การทดสอบการหายไปทันทีนี้เป็นวิธีคลาสสิกที่ชัดเจนในการยืนยันแหล่งกำเนิดทางไฟฟ้า และไม่ต้องการอะไรมากไปกว่าการแสดงสเปกตรัมแบบเรียลไทม์และปุ่มหยุด.
4. สาเหตุของความไม่สมดุลทางไฟฟ้า
แหล่งที่มาของความไม่สมดุลสามารถแบ่งออกเป็นสามชั้นตามธรรมชาติ โดยเคลื่อนที่จากกริดเข้าไปยังเครื่องจักร.
ปัญหาจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าภายนอก
ที่แหล่งจ่าย ความไม่สมดุลมักเกิดจากหม้อแปลงจำหน่ายที่ไม่สมดุล โหลดเฟสเดียวขนาดใหญ่ที่ต่ออยู่กับเพียงเฟสเดียวของระบบสามเฟส อิมพีแดนซ์ที่ไม่เท่ากันในสายส่งยาว หรือสภาวะขัดข้องของระบบไฟฟ้าในวงกว้าง สิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ก่อนที่ไฟจะเข้าสู่อาคาร และวินิจฉัยได้โดยการวัดที่จุดรับไฟเข้า
ระบบจ่ายไฟภายในโรงงาน
ภายในโรงงาน สาเหตุที่พบบ่อยคือการต่อวงจรที่มีความต้านทานสูงเพียงจุดเดียวในเฟสหนึ่ง ฟิวส์ขาดจนสูญเสียเฟสบางส่วน ความยาวสายที่ไม่เท่ากันทำให้ตัวนำมีอิมพีแดนซ์ต่างกัน หรือในกรณีรุนแรงที่สุดคือภาวะขาดหนึ่งเฟส ซึ่งหมายถึงการสูญเสียหนึ่งเฟสโดยสมบูรณ์ ขั้วต่อที่หลวมหรือกัดกร่อนเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดและแก้ไขได้ง่ายที่สุด และมักแสดงตัวเป็นความไม่สมดุลที่รุนแรงขึ้นเมื่อมีโหลดเพราะจุดต่อร้อนขึ้น
สาเหตุภายในมอเตอร์
เมื่อตรวจสอบแล้วว่าแรงดันจากแหล่งจ่ายสมดุล แต่กระแสกลับไม่สมดุล แสดงว่าความขัดข้องอยู่ภายในมอเตอร์ การลัดวงจรระหว่างรอบขดลวดทำให้จำนวนรอบที่มีผลในเฟสหนึ่งลดลง ความคลาดเคลื่อนจากการผลิตอาจทำให้ความต้านทานของขดลวดไม่เท่ากันเล็กน้อย การต่อที่ขั้วเสื่อมสภาพได้ และการลัดวงจรบางส่วนหรือวงจรเปิดในขดลวดที่เสียหายจะสร้างความไม่สมมาตรรุนแรง ซึ่งทั้งหมดนี้ทับซ้อนกับความผิดปกติที่กว้างขึ้น ข้อบกพร่องของขดลวดสเตเตอร์. ความไม่สมมาตรของช่องว่างอากาศ — โรเตอร์ที่ไม่อยู่ศูนย์กลางในรูเจาะ — เป็นสาเหตุทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องซึ่งก่อให้เกิดแรงดึงดูดแม่เหล็กที่ไม่สมดุลในตัวเองและมักเกิดร่วมกับปัญหาการพันขดลวด.
5. ผลกระทบต่อสมรรถนะของมอเตอร์
ความร้อนสูงเกินไป
การเกิดความร้อนสูงเกินไปเป็นผลกระทบที่ร้ายแรงที่สุด และเป็นกลไกที่ทำให้ความไม่สมดุลทำลายมอเตอร์ ความไม่สมมาตรทำให้เกิดกระแสลำดับลบที่สร้างความร้อนเพิ่ม ขณะที่เฟสหนึ่งจะรับกระแสมากกว่าที่ออกแบบไว้อย่างมาก การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิไม่เป็นสัดส่วนกับสาเหตุ: มีกฎคร่าวๆ ว่าความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า 3% สามารถทำให้อุณหภูมิขดลวดเพิ่มขึ้น 18–25% เนื่องจากอายุฉนวนจะลดลงประมาณครึ่งหนึ่งทุกๆ การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ 10 °C ผลลัพธ์คือฉนวนเสื่อมเร็วและเสียหายก่อนเวลาอันควร โดยความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า 3% อาจลดอายุการใช้งานของมอเตอร์ลงได้มากถึงครึ่งหนึ่ง
ประสิทธิภาพ, ค่ากำลังไฟฟ้า, และค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน
ความไม่สมดุลทำให้ประสิทธิภาพลดลงผ่านกระแสหมุนเวียนและกระแสลำดับเชิงลบที่ไม่ทำงานให้เกิดประโยชน์ ลดค่าตัวประกอบกำลัง และเพิ่มการใช้พลังงานโดยรวม — ความไม่สมดุลในระดับปานกลางโดยทั่วไปทำให้สูญเสียประสิทธิภาพ 1–2% การดึงพลังงานเพิ่มเติมนี้มักประเมินต่ำเกินไปเมื่อใช้งานต่อเนื่องตลอดทั้งปี; เครื่องคำนวณกำลังมอเตอร์สามเฟส ช่วยวัดปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่สูญเสียไปเนื่องจากความไม่สมดุล.
การสั่นสะเทือนของแรงบิดและการสั่นสะเทือน
ในทางไฟฟ้า สนามลำดับลบจะสร้างแรงบิดที่สั่นเป็นจังหวะที่ความถี่สองเท่าของความถี่สาย ซึ่งขับเคลื่อน การสั่นสะเทือนแบบบิด ในระบบขับเคลื่อนและสามารถกระตุ้นการบิดตัว การสั่นพ้อง. ในแนวรัศมี แรงบังคับเดียวกันจะปรากฏเป็นแรงสั่นสะเทือนที่ 100/120 Hz ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ซึ่งมีความแรงเป็นสัดส่วนกับระดับความไม่สมดุล และมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นความผิดปกติของสเตเตอร์หรือแรงดึงแม่เหล็ก เนื่องจากทั้งหมดนี้เกิดขึ้นที่ความถี่ทางไฟฟ้าเดียวกัน.
อายุการใช้งานที่ลดลงและการลดกำลัง
เมื่อพิจารณาโดยรวม ความเครียดทางความร้อนจะลดอายุการใช้งานของฉนวนและบังคับให้มอเตอร์ทำงานต่ำกว่าพิกัดที่ระบุไว้ NEMA ได้แก้ไขปัญหานี้โดยตรงด้วย เส้นโค้งการลดกำลัง: เมื่อเกิดความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 1% กำลังใช้งานของมอเตอร์จะต้องลดลง และเมื่อเกิดความไม่สมดุลที่ 5% ค่าตัวคูณลดกำลังจะลดลงเหลือประมาณ 0.75 — ซึ่งหมายความว่ากำลังขาออกของมอเตอร์จะถูกตัดทิ้งไปหนึ่งในสี่ เพียงเพื่อให้มอเตอร์ทำงานอยู่ภายในขีดจำกัดความร้อน.
6. ขีดจำกัดของ NEMA และ IEC สำหรับความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า
มาตรฐานสองมาตรฐานกำหนดขอบเขตที่ยอมรับได้ และทั้งสองใช้คำจำกัดความที่แตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้นจึงควรระบุให้ชัดเจนว่าการวัดใดเป็นไปตามมาตรฐานใด.
NEMA MG-1 กำหนดความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าว่าเป็นการเบี่ยงเบนสูงสุดจากค่าเฉลี่ยหารด้วยค่าเฉลี่ย (สูตรที่ใช้ตลอดบทความนี้) และแนะนำให้ใช้งานมอเตอร์กับแหล่งจ่ายไฟที่ไม่เกิน ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า 1%. นอกจากนี้ NEMA กำหนดให้มอเตอร์ต้องลดกำลังตามเส้นโค้งที่เผยแพร่ไว้; โดยแนะนำอย่างชัดเจนว่า ต่อต้าน ไม่ควรเดินมอเตอร์ในกรณีที่ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเกิน 5%.
IEC ใช้การกำหนดส่วนประกอบสมมาตร — อัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าระยะลำดับลบต่อแรงดันไฟฟ้าระยะลำดับบวก — และโดยทั่วไปยอมรับได้ถึงประมาณ 2% ในการทำงานอย่างต่อเนื่อง สำหรับความไม่สมดุลเล็กน้อยที่พบในทางปฏิบัติ ทั้งสองคำนิยามจะให้ค่าที่ใกล้เคียงกัน แต่สำหรับการรายงานและการทดสอบการยอมรับนั้น มีความสำคัญว่าควรอ้างอิงคำนิยามใด.
สำหรับกระแสไฟฟ้า ไม่มีขีดจำกัดสากลเพียงหนึ่งเดียว แต่แนวทางที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือให้รักษาความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าให้อยู่ต่ำกว่าประมาณ 10%, ตรวจสอบเหนือจุดนั้น และจัดการกับสิ่งใดก็ตามที่เกินกว่านั้นว่าเป็นความผิดพลาดที่กำลังพัฒนา เนื่องจากการขยายสัญญาณหกถึงสิบเท่า การรักษาความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าให้อยู่ภายใต้เป้าหมาย NEMA 1% เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการรักษาความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าให้อยู่ในช่วงนี้ การ เครื่องคำนวณกระแสไฟฟ้าบนแผ่นป้ายชื่อมอเตอร์ ให้กระแสไฟฟ้าที่คาดหวังในสภาวะโหลดเต็มที่เพื่อเปรียบเทียบแต่ละเฟส.
7. การตรวจจับและการวัด
ค่าการอ่านแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า
เริ่มต้นด้วยการวัดค่าทางไฟฟ้า โดยให้มอเตอร์ทำงานภายใต้โหลดปกติ อ่านค่าแรงดันไฟฟ้าแบบสามสายต่อสาย (line-to-line) ที่ ขั้วมอเตอร์ — ไม่ใช่แผงจ่ายไฟ — เพื่อให้การลดแรงดันตามสายส่งถูกบันทึก จากนั้นคำนวณค่าเฉลี่ยและเปอร์เซ็นต์ความเบี่ยงเบน ตามด้วยการอ่านค่ากระแสของแต่ละเฟสด้วยแคลมป์มิเตอร์ เปรียบเทียบกับค่าที่คาดหวัง กระแสเต็มโหลดตามเนมเพลต, และคำนวณความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า การบันทึกและติดตามแนวโน้มของทั้งสองค่าตลอดเวลาคือสิ่งที่เปลี่ยนการอ่านค่าเพียงครั้งเดียวให้กลายเป็นตัวบ่งชี้เตือนล่วงหน้า.
การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน
การวัดการสั่นสะเทือนยืนยันว่าความไม่สมดุลทางไฟฟ้าได้ส่งผลกระทบต่อโครงสร้างจริงหรือไม่ และในระดับความรุนแรงใด จับ สเปกตรัม ที่โครงมอเตอร์และมองหาจุดสูงสุดที่สูงขึ้นที่ความถี่ 100 Hz หรือ 120 Hz อย่างแม่นยำ เปรียบเทียบแอมพลิจูดของมันกับค่าพื้นฐานของเครื่อง และใช้การทดสอบความถี่ที่แม่นยำและการทดสอบปิดเครื่องจากหัวข้อที่ 3 เพื่อแยกความแตกต่างจากสัญญาณ 2 เท่าที่เกิดจากปัญหาการไม่ตรงแนว เครื่องวิเคราะห์แบบสองช่องสัญญาณ เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ด้วยความละเอียดเชิงสเปกตรัมที่ดี เป็นเครื่องมือที่เหมาะสม เพราะการแยกยอดสัญญาณที่ความถี่ 100 Hz ออกจากยอดสัญญาณเชิงกลที่ความถี่ 98–99 Hz ต้องการความละเอียดที่เครื่องวัดระดับสัญญาณโดยรวมแบบธรรมดาไม่สามารถให้ได้.
การตรวจสอบความร้อน
สุดท้าย ให้วัดอุณหภูมิของการพันหรือโครงและตรวจสอบหาความไม่สมดุลของอุณหภูมิระหว่างเฟสหรืออุณหภูมิโดยรวมที่สูงกว่าที่โหลดควรจะเป็น เนื่องจากความร้อนเป็นกลไกที่ทำให้เกิดความเสียหายจากความไม่สมดุล ความผิดปกติทางความร้อนมักจะปรากฏควบคู่กับ — หรือแม้กระทั่งก่อนหน้า — อาการทางไฟฟ้า.
8. การวินิจฉัยด้วยเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน
ในภาคสนาม ลายเซ็นทางไฟฟ้าของความไม่สมดุลถูกกำหนดโดยความถี่ที่แม่นยำและล็อกกับความถี่ไฟฟ้าหลัก และการแยกแยะสัญญาณนี้อย่างชัดเจนเป็นหน้าที่ของเครื่องวิเคราะห์แบบพกพา เครื่องมือสองช่องสัญญาณเช่น Balanset-1A วัดการสั่นสะเทือนที่โครงมอเตอร์และแสดงว่าจุดสูงสุดที่เด่นที่สุดนั้นอยู่ที่ 100 Hz หรือ 120 Hz ซึ่งบ่งชี้ถึงสาเหตุทางไฟฟ้า หรืออยู่ที่ 2 เท่าของความเร็วรอบทำงาน ซึ่งจะบ่งชี้ถึงการไม่ตรงแนวแทน การยืนยันที่ชี้ขาดยังคงเป็นการทดสอบปิดเครื่อง: เมื่อสเปกตรัมสดแสดงอยู่บนหน้าจอ ให้ตัดไฟและดูว่ายอดสัญญาณที่น่าสงสัยหายไปทันทีหากเป็นสาเหตุทางไฟฟ้า หรือค่อย ๆ ลดลงพร้อมโรเตอร์หากเป็นสาเหตุทางกล เครื่องคำนวณความถี่ข้อบกพร่องทางไฟฟ้าของมอเตอร์ แสดงความถี่ที่เกี่ยวข้องกับสายไฟอย่างแม่นยำ — ความถี่สายไฟ 2 เท่า, ไซด์แบนด์ด้านผ่านขั้ว และองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกับการลื่น — เพื่อใช้ในการค้นหา เปลี่ยนสเปกตรัมความถี่ต่ำที่ซับซ้อนให้กลายเป็นรายการตรวจสอบ.
9. การแก้ไข, การป้องกัน และการติดตามตรวจสอบ
การแก้ไขความไม่สมดุลฝั่งแหล่งจ่ายไฟ
เมื่อพบความไม่สมดุลที่ทางเข้าบริการ ให้ติดต่อผู้ให้บริการสาธารณูปโภค มิฉะนั้นความผิดพลาดจะอยู่ในอาคาร ตรวจสอบและขันแน่นทุกการเชื่อมต่อในระบบจ่ายไฟฟ้า ตรวจสอบว่าฟิวส์และเบรกเกอร์อยู่ในสภาพสมบูรณ์ กระจายโหลดไฟฟ้าระบบเฟสเดียวให้เท่ากันในทั้งสามเฟส และตรวจสอบการตั้งค่าของหม้อแปลงไฟฟ้า ความไม่สมดุลในโรงงานที่พบได้บ่อยนั้นไม่ได้เกิดจากอะไรมากไปกว่าขั้วต่อที่หลวมหรือเกิดออกซิเดชันซึ่งมีค่าความต้านทานสูงกว่าขั้วต่ออื่นๆ.
การแก้ไขปัญหาด้านมอเตอร์
หากตรวจสอบแล้วว่าแหล่งจ่ายไฟสมดุลแต่กระแสไฟฟ้าไม่สมดุล ให้ทำความสะอาดและขันแน่นขั้วต่อมอเตอร์และสายเคเบิลก่อน จากนั้นทดสอบหาข้อบกพร่องของขดลวดโดยใช้การวิเคราะห์ความต้านทานฉนวนและลายเซ็นกระแสไฟฟ้า หากพบข้อบกพร่องของขดลวดภายในที่แน่นอน จะต้องพันขดลวดใหม่หรือเปลี่ยนมอเตอร์ — ไม่สามารถซ่อมแซมในสนามได้หากเกิดการลัดวงจรระหว่างขดลวด.
การลดกำลัง, การติดตั้ง และการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง
หากไม่สามารถกำจัดความไม่สมดุลได้ ให้ปฏิบัติตามเส้นโค้งการลดกำลังของ NEMA และลดโหลดเพื่อป้องกันขดลวด โดยตรวจสอบอุณหภูมิอย่างใกล้ชิด ป้องกันการเกิดซ้ำระหว่างการติดตั้งโดยตรวจสอบความสมดุลของแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์ก่อนจ่ายไฟ เลือกขนาดตัวนำเพื่อลดแรงดันตก และยืนยันการต่อแบบวายหรือเดลตาให้ถูกต้อง ในระหว่างการใช้งาน ให้ทำการอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าเป็นระยะ และบันทึกไว้ในระบบ การตรวจสอบสภาพ งานบำรุงรักษาตามปกติพร้อม การวิเคราะห์แนวโน้ม, ตรวจสอบฟิวส์ที่ขาดหรือเบรกเกอร์ที่ตัด และดำเนินการตรวจสอบคุณภาพไฟฟ้าในทุกที่ที่ปัญหาเกี่ยวกับมอเตอร์เกิดขึ้นซ้ำ การจัดการกับความไม่สมดุลในฐานะพารามิเตอร์ที่ควรติดตามแนวโน้ม — แทนที่จะเป็นข้อบกพร่องที่ต้องตามแก้ไขหลังจากเกิดความเสียหาย — คือสิ่งที่ช่วยป้องกันไม่ให้ปัญหาดังกล่าวค่อยๆ ลดอายุการใช้งานของมอเตอร์ทั้งหมดโดยไม่รู้ตัว.
10. คำถามที่พบบ่อย
ความแตกต่างระหว่างความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าและความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าคืออะไร?
ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าคือความไม่เท่ากันของแรงดันไฟฟ้าทั้งสามสาย และมักเป็นสาเหตุของความไม่สมดุล; ความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าคือความไม่เท่ากันของกระแสไฟฟ้าทั้งสามเฟส และเป็นผลที่ขยายขึ้น เนื่องจากอิมพีแดนซ์ลำดับลบของมอเตอร์มีค่าต่ำ ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยจึงทำให้เกิดความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าที่ใหญ่กว่าถึงหกถึงสิบเท่า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกระแสไฟฟ้าจึงเป็นการวัดที่ไวต่อการเตือนภัยล่วงหน้าได้มากกว่า.
ความไม่สมดุลทางไฟฟ้าปรากฏในความสั่นสะเทือนด้วยความถี่เท่าใด?
ที่ความถี่สองเท่าของความถี่สาย — 100 Hz บนแหล่งจ่าย 50 Hz หรือ 120 Hz บนแหล่งจ่าย 60 Hz — เนื่องจากสนามลำดับลบจะมอดูเลตแรงแม่เหล็กในช่องว่างอากาศในอัตราดังกล่าว ความผิดพลาดทางไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับโรเตอร์จะเพิ่มแถบข้างรอบๆ ความเร็วรอบ 1× ที่ความถี่การผ่านของขั้วเลื่อน.
ฉันจะแยกความไม่สมดุลทางไฟฟ้าออกจากความไม่สมดุลทางกลหรือการไม่ตรงแนวได้อย่างไร?
ใช้การทดสอบปิดเครื่อง: ตัดไฟจากมอเตอร์ที่กำลังทำงานในขณะที่ดูสเปกตรัม ส่วนประกอบทางไฟฟ้าที่แท้จริงจะหายไปทันที ในขณะที่ส่วนประกอบเชิงกลจะค่อยๆ ลดลงเมื่อโรเตอร์หมุนช้าลง เส้นสูงสุดที่ล็อกอยู่ที่ 100/120 Hz อย่างแม่นยำโดยไม่เปลี่ยนแปลงตามโหลดก็เป็นตัวบ่งชี้ทางไฟฟ้าที่เชื่อถือได้เช่นกัน.
ระดับความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าที่ยอมรับได้คือเท่าใด?
NEMA MG-1 แนะนำให้รักษาความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าให้ต่ำกว่า 1% และกำหนดให้ลดกำลังไฟฟ้าเมื่อเกินค่าดังกล่าว โดยไม่แนะนำให้ใช้งานเกิน 5% IEC ซึ่งใช้การนิยามส่วนประกอบแบบสมมาตร อนุญาตให้มีความไม่สมดุลได้สูงสุดประมาณ 2% การรักษาความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าให้ต่ำกว่า 1% เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการควบคุมความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้าให้อยู่ภายในขีดจำกัดภาคสนามที่ใช้งานทั่วไปคือ 10%.
ทำไมความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยจึงทำให้เกิดความร้อนมากขนาดนี้?
ความไม่สมมาตรทำให้เกิดกระแสลำดับลบที่ไหลสวนทางกับอิมพีแดนซ์ลำดับลบต่ำของมอเตอร์ ทำให้เกิดความร้อนเพิ่มขึ้นในขณะที่เฟสหนึ่งมีภาระเกิน การไม่สมดุลแรงดันไฟฟ้า 3% สามารถเพิ่มอุณหภูมิของขดลวดได้ 18–25% และลดอายุการใช้งานของฉนวนลงประมาณครึ่งหนึ่ง.
เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบพกพาสามารถตรวจจับความไม่สมดุลทางไฟฟ้าได้หรือไม่?
ใช่ เครื่องวิเคราะห์สองช่องสัญญาณ เช่น Balanset-1A สามารถแยกสัญญาณพีคที่ถูกล็อกกับสายไฟ 100/120 Hz ได้ ช่วยให้คุณทำการทดสอบปิดเครื่อง และอ่านแถบข้างที่ผ่านขั้วซึ่งช่วยแยกความแตกต่างระหว่างความไม่สมดุลด้านแหล่งจ่ายไฟกับข้อผิดพลาดของโรเตอร์ — ทั้งหมดนี้โดยไม่ต้องใช้เครื่องมือวัดคุณภาพไฟฟ้าแยกต่างหาก.
