瞬態與電壓不平衡

2021年5月9日 | 電機、傳動裝置、泵、壓縮機，故障排除

最常影響工業工廠的電功率問題包括電壓暫降和暫升、諧波、瞬態，以及電壓和電流不平衡。

在平衡的三相系統中，各個相電壓應相同或非常接近于相同。不平衡是相電壓不相等程度一個度量。電壓不平衡是三相系統中各相之間的電壓差異指標。不平衡會影響三相電機的性能以及縮短其壽命。

瞬態對電機的影響可能會非常嚴重。電機繞組的絕緣可能會擊穿，進而導致昂貴的電機過早發生故障以及發生計劃外停工。

測試電機中的瞬態電壓

瞬態電壓，是指電路中短暫出現的有害電壓尖峰，其根源有多種，包括工廠內部或外部。

鄰近負載的切入或切出、功率因數修正電容器組乃至遠處的天氣因素都會在配電系統上產生瞬態電壓。這些瞬態電壓在幅值和頻率上差異很大，會造成電機繞組絕緣性能下降或被擊穿。

然而，由于發生的頻度很低，并且現象發生的方式也不同，所以找到這些瞬變源非常困難。例如，瞬變可能發生在控制電纜上，它不一定直接造成設備故障，但卻可能影響正常工作

識別和測量瞬態的好辦法之一是使用具有瞬態功能的三相電能質量分析儀，例如Fluke 438-II電能質量和電機分析儀。該儀表上的瞬態功能可設定為高于正常電壓50V以上。然后儀表的屏幕上即可顯示高于50V電壓潛在問題——瞬態。

如果初始測量時發現瞬態，好的處理方式是測量并記錄電能質量隨時間發生的變化，可以使用先進的工業電能質量記錄儀，例如Fluke 1750三相電能質量記錄儀。

不平衡電壓的原因有哪些？

不平衡的三相系統會造成三相電機和其他三相負載發生性能下降或過早損壞，原因包括：

由于扭矩輸出低于正常值，在電機上產生機械應力。

電機和三相整流器中的電流高于正常值。

不平衡電流通過Y型三相系統的中性線。

電機端子上的電壓不平衡造成較高的電流不平衡，后者可能是前者的6到10倍。不平衡電流會造成扭矩脈動和機械應力、增大損耗，以及電機過熱。電壓和電流不平衡還預示著維護問題，例如連接松動和觸點磨損。

配電系統的任何點都可能發生不平衡。應該對配電箱每相上的負載進行平均分配。如果某相上的負載遠遠超過其他相，電壓將低于其他相的電壓。連接至配電箱的變壓器和三相電機工作時可能溫度較高、噪聲明顯增大、發生嚴重振動，甚至造成永久性故障。

如何計算電壓不平衡

電壓不平衡的計算方法很簡單。其結果是百分比不平衡，可用于確定下一步的診斷措施。計算分為三個步驟：

確定電壓和電流平均值

計算最大電壓或電流偏差

最大偏差值除以平均電壓或電流，然后乘以100 %：不平衡 = （根據平均電壓或電流計算得到的最大偏差/平均電壓或電流） x 100

手動計算不平衡只能確定某個時間點的電壓或電流不平衡。Fluke 438-II等電機驅動分析儀會顯示實時電壓或電流不平衡，包括任何形式的不平衡。

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