เนื้อหาวันที่ : 2016-08-08 16:50:57 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 656 views

วีระศักดิ์ พิรักษา

 

 

ขดลวดสเตเตอร์ เป็นส่วนประกอบสำคัญภายในมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟส หน้าที่หลักของขดลวดสเตเตอร์คือการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานกล โดยการสร้างสนามแม่เหล็กให้เกิดขึ้นและเกิดการเหนี่ยวนำกับขดลวดโรเตอร์ จนทำให้เกิดพลังงานกลที่สามารถนำไปขับโหลดได้ แต่หากขดลวดสเตเตอร์เกิดความเสียหายขึ้น ทำให้มอเตอร์ไม่สามารถใช้งานได้ กระบวนผลิตก็ต้องหยุดชะงักลง อีกทั้งต้องเสียค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นในการซ่อมแซม ดังนั้นหากเข้าใจกระบวนการที่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสเตเตอร์ จะทำให้สามารถป้องกันและยืดอายุการใช้งานมอเตอร์ได้

 

          ความล้มเหลวในการทำงานเกือบ 70% ของมอเตอร์ไฟฟ้ามักมาจาก 2 สาเหตุหลัก คือ เกิดจากความเสียหายที่แบริ่งราว 51% (การขาดการหล่อลื่น (Lack of Lubrication) การหล่อลื่นมากเกินไป (Over Lubrication) สารหล่อลื่นผิดประเภท (Wrong Lubricant) การเยื้องศูนย์ (Misalignment) การสั่นสะเทือน (Vibration) การเกิดความร้อนสูง (Over Heating) ภาวะโหลดเกินที่เพลา (Shaft Overload) และเกิดจากความเสียหายที่ขดลวดสเตเตอร์ราว 16% (ความร้อนสูง (Over Heating) ภาระโหลดเกิน (Over Loading)) จากข้อมูลสถิติดังแสดงในรูปที่ 1 แม้นว่าเปอร์เซ็นต์ความเสียหายที่ขดลวดสเตเตอร์ซึ่งเป็นอันดับสองจะห่างจากความเสียหายที่แบริ่งซึ่งเป็นอันดับหนึ่งมากทีเดียว แต่กลับพบว่าขอบเขตของความเสียหาย ค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซม เวลาของการหยุดเดินมอเตอร์/เครื่องจักร (Downtime) จากสาเหตุเกิดความเสียหายที่ขดลวดสเตเตอร์กลับสูงมากกว่าความเสียหายที่มีสาเหตุจากแบริ่ง จึงเป็นเรื่องที่น่าสนใจควรนำมาเสนอในที่นี้

 

 

รูปที่ 1 สาเหตุและชนิดการพังเสียหายของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟส

 

          อายุการทำงานของขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสจะสั้นลงอย่างรวดเร็วเมื่อมอเตอร์ถูกใช้งานในสภาวะที่ไม่พึงประสงค์ด้านไฟฟ้า ด้านกล และด้านสภาวะแวดล้อม ภาพประกอบของการพังเสียหายของขดลวดในบทความนี้เน้นความเสียหายที่เกิดขึ้นจากสภาวะด้านไฟฟ้าเป็นหลัก เพื่อช่วยให้สามารถระบุถึงสาเหตุของการพังเสียหายได้อย่างรวดเร็วถูกต้องมากขึ้นและใช้เป็นแนวทางในการระบุปัญหาและกำหนดมาตรการป้องกันต่อไป

 

 

รูปที่ 2 ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสในสภาพสมบูรณ์

  

          ขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสตามรูปที่ 2 ใช้สำหรับพิจารณาเปรียบเทียบกับขดลวดที่พังเสียหายจากสาเหตุต่าง ๆ ในรูปที่ 3-14 ดังนี้

               

          รูปที่ 3-4 การพังเสียหายของขดลวดสเตเตอร์เนื่องจากเกิดซิงเกิลเฟส เป็นผลมาจากการเกิดวงจรเปิดของ 1 เฟสที่จ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า ตามปกติสาเหตุนี้จะเกิดจากฟิวส์ของเฟสนั้นขาด หรือคอนแทกเตอร์เปิดวงจร 1 เฟส การแตกหักของสายไฟฟ้าหรือการต่อสายไม่ดี/หลุดหลวม

 

 

รูปที่ 3 เสียหายจากเกิด Single-Phased (Y-Connected)

 

 

รูปที่ 4 เสียหายจากเกิด Single-Phased (Δ-Connected)

 

          รูปที่ 5-10 ภาพเหล่านี้แสดงถึงการพังเสียหายของฉนวนไฟฟ้าซึ่งมีสาเหตุมาจากขดลวดปนเปื้อนสิ่งสกปรก การขัดถู การสั่นสะเทือน เกิดแรงดันกระชากหรือแรงดันเสิร์จ (Surge Voltage)

 

 

รูปที่ 5 เสียหายจากเกิดลัดวงจรระหว่างเฟส (Winding Shorted Phase to Phase)

 

 

รูปที่ 6 เสียหายจากเกิดลัดวงจรระหว่างรอบขดลวด (Winding Shorted Turn to Turn)

 

 

รูปที่ 7 เสียหายจากเกิดลัดวงจรของขดลวด (Winding with Shorted Coil)

 

 

รูปที่ 8 เสียหายจากเกิดการลงกราวด์ที่ขอบสล็อต(Winding Grounded at Edge of Slot)

 

 

รูปที่ 9 เสียหายจากขดลวดลงกราวด์ในร่องสล็อต (Winding Grounded in the Slot)

 

 

รูปที่ 10 เสียหายจากการต่อลัดวงจร (Shorted Connection)

 

          รูปที่ 11 ความเสื่อมลงเชิงความร้อนของฉนวนไฟฟ้าในเฟสหนึ่งของขดลวดสเตเตอร์อาจมีเหตุมาจากความไม่เท่ากันของแรงดันไฟฟ้าและความไม่สมดุลของโหลดที่ต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้า การเชื่อมต่อที่ขั้วต่อไม่ดีหรือมีความต้านทานที่หน้าสัมผัสสูง หมายเหตุ: 1% ของแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลอาจเป็นเหตุผลของการเกิดความไม่สมดุลของกระแสไฟฟ้า 6-10% ได้

 

          รูปที่ 12 ความเสื่อมลงเชิงความร้อนของฉนวนไฟฟ้าในทุกเฟสของขดลวดสเตเตอร์มีเหตุจากดีมานด์ของโหลดเกินจากพิกัดมอเตอร์ หมายเหตุ: การเกิดแรงดันต่ำหรือสูงเกิน (เกินกว่าที่ NEMA Standard กำหนด) ล้วนมีผลต่อการเสื่อมลงของฉนวนไฟฟ้าทั้งสิ้น

 

 

รูปที่ 11 เสียหายจากเกิดแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลขึ้นที่เฟสขดลวด (Phase Damage due to Unbalanced Voltage)

 

 

รูปที่ 12 เสียหายจากการรับภาระโหลดเกินกำลัง (Winding Damage due to Overload)

 

          รูปที่ 13 การเสื่อมลงเชิงความร้อนของฉนวนทุกเฟสถึงขั้นรุนแรงจะเกิดขึ้นเมื่อมีกระแสสูงมากในขดลวดขณะโรเตอร์ถูกล๊อค และอาจเกิดขึ้นได้เมื่อมีการสตาร์ทมอเตอร์บ่อยครั้งกว่าปกติรวมถึงการกลับทางหมุน

           

          รูปที่ 14 การพังเสียหายของฉนวนเช่นนี้ ปกติจะเกิดขึ้นจากแรงดันกระชากหรือแรงดันเสิร์จซึ่งเกิดขึ้นจากการสวิตชิ่งในวงจรไฟฟ้ากำลัง การเกิดฟ้าผ่าเข้าสู่ระบบไฟฟ้า การดิสชาร์จของคาปาซิเตอร์ และจากอุปกรณ์โซลิดสเตท

 

 

รูปที่ 13 เสียหายจากการล๊อคของโรเตอร์ (Damaged Caused by Locked Rotor)

 

 

รูปที่ 14 เสียหายจากการเกิดแรงดันเสิร์จ(Winding Damaged by Voltage Surge)

 

สรุปแหล่งที่มาของการเสียหายในขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า

 

  1. มอเตอร์ซึ่งอยู่ในภาวะรับโหลดเกินเป็นสาเหตุทำให้เกิดความเสื่อมเชิงความร้อน (Thermal Deterioration) ของฉนวนไฟฟ้าทุกเฟสเนื่องจากเกิดอุณหภูมิสูงขึ้นที่ขดลวดเกินกว่าที่จะยินยอมให้เกิดขึ้นขณะมอเตอร์ทำงานปกติ
  1. กระแสไฟฟ้าค่าสูงมากที่ไหลในขดลวดเนื่องมาจากโรเตอร์ล๊อคตัวเป็นสาเหตุให้เกิดความเสื่อมเชิงความร้อนของฉนวนไฟฟ้าทุกเฟสของมอเตอร์ไฟฟ้า
  1. การพังเสียหายของขดลวดจากสาเหตุเกิดซิงเกิลเฟส (Single Phased) มักเกิดขึ้นโดยนอกเหนือความคาดหมายและค้นหายาก เช่น การหลุดหลวมของจุดต่อ (Loose Connection) การแตกหักของสายจ่ายไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ (Broken Supply Line) ฟิวส์ขาดหนึ่งเฟส (Blown Fuse) หรือ เกิดวงจรเปิดที่หน้าคอนแทกต์หนึ่งของแมกเนติกคอนแทกเตอร์สามเฟส
  2. จากการสั่นสะเทือน (Vibration) เช่น การเยื้องศูนย์ของเพลา (Shaft Misalignment) การพังเสียหายของแบริ่ง(Damage Bearings) และการเยื้องศูนย์ระหว่างมอเตอร์และโหลดที่ขับ ล้วนเป็นเหตุทำให้มอเตอร์เกิดอาการสั่น ทำให้ฉนวนส่วนที่เปราะเกิดการกะเทาะออก และในที่สุดการสัมผัสกันระหว่างขดลวดและฉนวนก็จะหลุดออกจากกัน
  1. แรงดันไฟฟ้าที่ไม่เท่ากันของแต่ละเฟสจะทำให้ฉนวนของมอเตอร์เฟสใดเฟสหนึ่งเสื่อมลง (Degradation) การไม่เท่ากันของแรงดันไฟฟ้ามักมีสาเหตุจากการจัดโหลดประเภทเฟสเดียวที่มาต่อเข้ากับระบบไฟฟ้าสามเฟสจัดได้ไม่สมดุล
  1. การพังเสียหายจากแรงดันกระชากหรือแรงดันเสิร์จ (Surge Voltage) ปกติแล้วแรงดันเสิร์จมักจะเกิดขึ้นจากการสวิตชิ่งของวงจรที่มีกระแสสูงหรือการเกิดฟ้าผ่าเข้าสู่ระบบจ่ายไฟฟ้า
  1. การสตาร์ทและหยุดเดินบ่อยครั้งของมอเตอร์ที่ไม่ได้ถูกออกแบบมาสำหรับการทำงานลักษณะนี้
  2. การระบายความร้อนออกจากมอเตอร์ทำได้ไม่ดีเนื่องจากมีอุณหภูมิแวดล้อมสูง
  3. มอเตอร์ทำงานขณะเปียก
  4. ค่าความต้านทานของฉนวนต่ำ เนื่องจากฉนวนเริ่มเกิดการเสื่อมสภาพลงตามอุณหภูมิและอายุการใช้งาน
  5. ความสกปรกที่ตัวมอเตอร์จะปิดกั้นการระบายความร้อนจากพัดลมทำให้มีอุณหภูมิสูงขึ้นเหนือค่าที่กำหนดไว้ เป็นสาเหตุการเสื่อมของฉนวน
  1. ความชื้นมีส่วนมากในการเกิดการกัดกร่อนและเกิดสนิมที่เพลา แบริ่ง และโรเตอร์ ซึ่งจะนำไปสู่การหมุนที่ติดขัดของเพลาขับกระทั่งเกิดการล๊อคตัวของโรเตอร์ได้

 

 

 

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด