การต่อสายดินเพลามอเตอร์ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยอินเวอร์เตอร์

วิศวกรซ่อมบำรุงที่อยู่ด้านบนของอาคารพาณิชย์หรือโรงงานอุตสาหกรรมจะทำการหล่อลื่นมอเตอร์อย่างสม่ำเสมอและตรวจหาสัญญาณความล้าอื่นๆ และไม่มีเครื่องมือบำรุงรักษาเชิงป้องกันหรือซอฟต์แวร์ควบคุมเชิงคาดการณ์ขั้นสูงเพื่อแจ้งเตือน วิศวกรอาจหยุดและคิดว่า “มอเตอร์เหล่านั้นคืออะไร เลวร้ายลง?"มันดังขึ้นเรื่อยๆ หรือนี่เป็นเพียงจินตนาการของฉัน”เซ็นเซอร์ภายในของวิศวกรผู้มีประสบการณ์ (การได้ยิน) และลางสังหรณ์ (สัญญาณเตือนแบบคาดการณ์ได้) ของมอเตอร์อาจถูกต้อง เมื่อเวลาผ่านไป ตลับลูกปืนจะอยู่ตรงกลางที่ไม่มีใครรับรู้การสึกหรอก่อนกำหนดในกรณีนี้ แต่ทำไม?โปรดตระหนักถึงสาเหตุ "ใหม่" ของความล้มเหลวของตลับลูกปืน และรู้วิธีป้องกันโดยการกำจัดแรงดันไฟฟ้าในโหมดทั่วไป

ทำไมมอเตอร์ถึงล้มเหลว?

แม้ว่าสาเหตุของความล้มเหลวของมอเตอร์จะเกิดจากสาเหตุต่างๆ มากมาย แต่สาเหตุอันดับหนึ่งครั้งแล้วครั้งเล่าก็คือความล้มเหลวของตลับลูกปืนมอเตอร์อุตสาหกรรมมักเผชิญกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลายประการที่อาจส่งผลเสียต่ออายุการใช้งานของมอเตอร์แม้ว่าการปนเปื้อน ความชื้น ความร้อน หรือการโหลดที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดความล้มเหลวของตลับลูกปืนก่อนเวลาอันควรได้อย่างแน่นอน แต่อีกปรากฏการณ์หนึ่งที่อาจทำให้ตลับลูกปืนเสียหายก็คือแรงดันไฟฟ้าในโหมดทั่วไป

แรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไป

มอเตอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันทำงานโดยใช้แรงดันไฟฟ้าข้ามสาย ซึ่งหมายความว่ามอเตอร์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับไฟสามเฟสที่เข้าสู่โรงงาน (ผ่านทางสตาร์ทมอเตอร์)มอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไดรฟ์ความถี่แปรผันกลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้น เนื่องจากการใช้งานมีความซับซ้อนมากขึ้นในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมาประโยชน์ของการใช้ไดรฟ์ความถี่แปรผันในการขับเคลื่อนมอเตอร์คือให้การควบคุมความเร็วในการใช้งานต่างๆ เช่น พัดลม ปั๊ม และสายพานลำเลียง ตลอดจนโหลดที่ทำงานอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดเพื่อประหยัดพลังงาน

อย่างไรก็ตาม ข้อเสียประการหนึ่งของไดรฟ์ความถี่แบบแปรผันคือศักยภาพของแรงดันไฟฟ้าในโหมดทั่วไป ซึ่งอาจเกิดจากความไม่สมดุลระหว่างแรงดันไฟฟ้าอินพุตสามเฟสของไดรฟ์การสลับความเร็วสูงของอินเวอร์เตอร์แบบพัลส์ไวด์ธมอดูเลต (PWM) อาจทำให้เกิดปัญหากับขดลวดมอเตอร์และแบริ่ง ขดลวดได้รับการปกป้องอย่างดีด้วยระบบฉนวนป้องกันสไปค์ของอินเวอร์เตอร์ แต่เมื่อโรเตอร์เห็นว่าแรงดันไฟกระชากสะสม กระแสไฟฟ้า แสวงหาเส้นทางที่มีความต้านทานต่อพื้นน้อยที่สุด: ผ่านตลับลูกปืน

แบริ่งมอเตอร์ถูกหล่อลื่นด้วยจาระบี และน้ำมันในจาระบีจะสร้างฟิล์มที่ทำหน้าที่เป็นอิเล็กทริกเมื่อเวลาผ่านไป อิเล็กทริกนี้จะพังลง ระดับแรงดันไฟฟ้าในเพลาจะเพิ่มขึ้น ความไม่สมดุลของกระแสจะค้นหาเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุดผ่านตลับลูกปืน ซึ่งทำให้ตลับลูกปืนเกิดส่วนโค้ง หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อ EDM (Electrical Discharge Machining)เมื่อเวลาผ่านไป จะเกิดการโค้งงออย่างต่อเนื่อง พื้นที่ผิวของตลับลูกปืนจะเปราะ และชิ้นส่วนโลหะเล็กๆ ภายในตลับลูกปืนอาจแตกหักได้ในที่สุด วัสดุที่เสียหายนี้จะเคลื่อนที่ระหว่างลูกแบริ่งและการแข่งขันของแบริ่ง ทำให้เกิดผลเสียดสีที่อาจทำให้เกิดน้ำค้างแข็งหรือร่อง (และอาจเพิ่มเสียงรบกวนรอบข้าง การสั่นสะเทือน และอุณหภูมิของมอเตอร์)เมื่อสถานการณ์แย่ลง มอเตอร์บางตัวยังสามารถทำงานต่อไปได้ และขึ้นอยู่กับความรุนแรงของปัญหา ความเสียหายต่อแบริ่งมอเตอร์ในที่สุดอาจหลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากความเสียหายได้เกิดขึ้นแล้ว

ขึ้นอยู่กับการป้องกัน

จะหันกระแสออกจากแบริ่งได้อย่างไร?วิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดคือการเพิ่มกราวด์เพลาที่ปลายด้านหนึ่งของเพลามอเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปอาจแพร่หลายมากกว่าการต่อลงกราวด์ของเพลานั้นเป็นวิธีการหนึ่งในการเชื่อมต่อโรเตอร์ที่กำลังหมุนของมอเตอร์เข้ากับกราวด์ผ่านโครงมอเตอร์การเพิ่มกราวด์เพลาให้กับมอเตอร์ (หรือซื้อมอเตอร์ที่ติดตั้งไว้ล่วงหน้า) ก่อนการติดตั้งอาจเป็นราคาเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับค่าบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนตลับลูกปืน ไม่ต้องพูดถึงต้นทุนการหยุดทำงานของโรงงานที่สูงอีกด้วย

การจัดเตรียมการต่อสายดินของเพลาหลายประเภทเป็นเรื่องธรรมดาในอุตสาหกรรมปัจจุบันการติดตั้งแปรงถ่านบนขายึดยังคงเป็นที่นิยมสิ่งเหล่านี้คล้ายกับแปรงถ่าน DC ทั่วไป ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะทำหน้าที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างส่วนที่หมุนและส่วนที่อยู่กับที่ของวงจรมอเตอร์.อุปกรณ์ประเภทที่ค่อนข้างใหม่ในตลาดคืออุปกรณ์วงแหวนแปรงไฟเบอร์ อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานในลักษณะเดียวกันกับแปรงคาร์บอนโดยการวางเส้นใยนำไฟฟ้าหลายเส้นไว้ในวงแหวนรอบแกนด้านนอกของวงแหวนยังคงอยู่กับที่ และโดยปกติจะติดตั้งอยู่บนแผ่นปิดท้ายของมอเตอร์ ในขณะที่แปรงขี่บนพื้นผิวของเพลามอเตอร์ เพื่อเปลี่ยนกระแสผ่านแปรงและต่อสายดินอย่างปลอดภัยอย่างไรก็ตาม สำหรับมอเตอร์ขนาดใหญ่ (มากกว่า 100 แรงม้า) ไม่ว่าจะใช้อุปกรณ์กราวด์เพลาใดก็ตาม โดยทั่วไปแนะนำให้ติดตั้งแบริ่งฉนวนที่ปลายอีกด้านหนึ่งของมอเตอร์ซึ่งมีการติดตั้งอุปกรณ์กราวด์เพลาเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดในโรเตอร์อยู่ ปล่อยออกมาผ่านอุปกรณ์กราวด์

สรุปแล้ว

ตัวแปลงความถี่สามารถประหยัดพลังงานในการใช้งานหลายประเภท แต่หากไม่มีการต่อสายดินที่เหมาะสม อาจทำให้มอเตอร์ขัดข้องก่อนเวลาอันควรได้มีสามสิ่งที่ควรพิจารณาเมื่อพยายามลดแรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปในการใช้งานตัวแปลงความถี่: 1) ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามอเตอร์ (และระบบมอเตอร์) ได้รับการต่อสายดินอย่างเหมาะสม2) กำหนดความสมดุลของความถี่พาหะที่เหมาะสม ซึ่งจะลดระดับเสียงรบกวนและความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าให้เหลือน้อยที่สุด3) หากจำเป็นต้องต่อสายดินของเพลา ให้เลือกการต่อลงดินที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งาน