มอเตอร์ไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเรา – ที่ที่เราอาศัย ทำงาน และเล่นพูดง่ายๆ ก็คือ มันสร้างเกือบทุกอย่างที่เคลื่อนไหว เคลื่อนไหวเกือบ 70 เปอร์เซ็นต์ของไฟฟ้าที่ใช้ในอุตสาหกรรมถูกใช้โดยระบบมอเตอร์ไฟฟ้า1

ประมาณ 75 เปอร์เซ็นต์ของมอเตอร์อุตสาหกรรมที่ใช้งานนั้นใช้สำหรับปั๊ม พัดลม และคอมเพรสเซอร์ ซึ่งเป็นเครื่องจักรประเภทหนึ่งที่มีความอ่อนไหวสูงต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพที่สำคัญ2แอปพลิเคชันเหล่านี้มักจะทำงานด้วยความเร็วคงที่ตลอดเวลา แม้จะไม่จำเป็นก็ตามการทำงานอย่างต่อเนื่องนี้จะสิ้นเปลืองพลังงานและปล่อย CO2 โดยไม่จำเป็น แต่ด้วยการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ เราสามารถลดการใช้พลังงาน ประหยัดพลังงาน และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้

วิธีหนึ่งในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์คือการใช้ไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้ (VSD) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าโดยการปรับความถี่และแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์โดยการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ ไดรฟ์สามารถลดการใช้พลังงานได้ (เช่น ลดความเร็วของอุปกรณ์ที่หมุนลง 20 เปอร์เซ็นต์ สามารถลดความต้องการพลังงานอินพุตได้ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์3) และให้การปรับปรุงอย่างมากในการควบคุมกระบวนการและประหยัดต้นทุนการดำเนินงานได้มากตลอดอายุการใช้งาน ของ moA ที่มีประโยชน์เนื่องจาก VSD นั้นใช้สำหรับการประหยัดพลังงานในการใช้งานหลายอย่าง ซึ่งอาจทำให้มอเตอร์ทำงานล้มเหลวก่อนเวลาอันควรหากไม่ได้ต่อสายดินอย่างเหมาะสมแม้ว่าจะมีสาเหตุต่างๆ มากมายที่ทำให้มอเตอร์ไฟฟ้าขัดข้อง ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดเมื่อใช้ไดรฟ์คือความล้มเหลวของตลับลูกปืนที่เกิดจากแรงดันไฟโหมดทั่วไป

ความเสียหายที่เกิดจากแรงดันไฟโหมดทั่วไป

ในระบบ AC แบบสามเฟส แรงดันไฟฟ้าของโหมดทั่วไปสามารถกำหนดได้ว่าเป็นความไม่สมดุลที่มีอยู่ระหว่างสามเฟสที่สร้างขึ้นโดยกำลังมอดูเลตความกว้างพัลส์ของไดรฟ์ หรือความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างกราวด์ของแหล่งพลังงานและจุดที่เป็นกลางของสาม- โหลดเฟสแรงดันไฟฟ้าของโหมดทั่วไปที่ผันผวนนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าบนเพลาของมอเตอร์ด้วยไฟฟ้าสถิต และแรงดันของเพลานี้สามารถระบายออกทางขดลวดหรือทางแบริ่งได้การออกแบบทางวิศวกรรมสมัยใหม่ ฉนวนเฟส และลวดต้านทานการขัดขวางของอินเวอร์เตอร์สามารถช่วยปกป้องขดลวดได้อย่างไรก็ตาม เมื่อโรเตอร์เห็นการสะสมของแรงดันแหลม กระแสจะค้นหาเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุดต่อพื้นในกรณีของมอเตอร์ไฟฟ้า เส้นทางนี้จะไหลผ่านแบริ่งโดยตรง

เนื่องจากตลับลูกปืนของมอเตอร์ใช้จาระบีในการหล่อลื่น น้ำมันในจาระบีจึงสร้างฟิล์มที่ทำหน้าที่เป็นไดอิเล็กตริก ซึ่งหมายความว่าสามารถส่งแรงไฟฟ้าได้โดยไม่ต้องนำไฟฟ้าเมื่อเวลาผ่านไปอิเล็กทริกนี้จะสลายตัวหากไม่มีคุณสมบัติของฉนวนของจาระบี แรงดันของเพลาจะไหลผ่านตลับลูกปืน จากนั้นผ่านตัวเรือนของมอเตอร์ เพื่อให้ได้กราวด์ไฟฟ้าการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดประกายไฟในตลับลูกปืนเนื่องจากการอาร์กอย่างต่อเนื่องนี้เกิดขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป พื้นที่ผิวในการแข่งขันของตลับลูกปืนจะเปราะ และชิ้นส่วนโลหะเล็กๆ สามารถแตกออกภายในตลับลูกปืนได้ในที่สุด วัสดุที่เสียหายจะทำงานระหว่างลูกปืนกับส่วนต่างๆ ของตลับลูกปืน ทำให้เกิดเอฟเฟกต์การเจียร ซึ่งสามารถสร้างรูพรุนขนาดไมครอนได้ เรียกว่าฟรอสติ้ง หรือแนวสันคล้ายอ่างล้างหน้าในร่องน้ำแบริ่ง เรียกว่าร่อง

มอเตอร์บางตัวสามารถทำงานต่อไปได้ในขณะที่ความเสียหายค่อยๆ แย่ลง โดยไม่มีปัญหาที่เห็นได้ชัดเจนสัญญาณแรกของความเสียหายของตลับลูกปืนมักจะเป็นเสียงที่ได้ยิน เนื่องจากลูกปืนเคลื่อนที่ผ่านบริเวณที่เป็นหลุมเป็นบ่อและมีน้ำค้างแข็งแต่เมื่อถึงเวลาที่เสียงนี้เกิดขึ้น ความเสียหายมักจะกลายเป็นเรื่องใหญ่มากพอที่ความล้มเหลวจะเกิดขึ้น

อยู่ในการป้องกัน

การใช้งานในอุตสาหกรรมมักไม่พบปัญหาเหล่านี้กับมอเตอร์แบบปรับความเร็วรอบได้ แต่ในการติดตั้งบางอย่าง เช่น อาคารพาณิชย์และการจัดการสัมภาระที่สนามบิน การต่อสายดินที่แข็งแรงอาจไม่สามารถใช้ได้เสมอไปในกรณีเหล่านี้ ต้องใช้วิธีการอื่นเพื่อเบี่ยงเบนกระแสนี้ออกจากตลับลูกปืนวิธีแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดคือการเพิ่มอุปกรณ์กราวด์ของเพลาที่ปลายด้านหนึ่งของเพลามอเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานที่แรงดันไฟโหมดทั่วไปสามารถแพร่หลายมากขึ้นกราวด์ของเพลาเป็นวิธีการเชื่อมต่อโรเตอร์หมุนของมอเตอร์กับกราวด์กราวด์ผ่านเฟรมของมอเตอร์การเพิ่มอุปกรณ์กราวด์เพลาให้กับมอเตอร์ก่อนการติดตั้ง (หรือการซื้อมอเตอร์ที่มีการติดตั้งไว้ล่วงหน้าหนึ่งตัว) อาจเป็นราคาที่ต้องจ่ายเล็กน้อยเมื่อเทียบกับป้ายราคาของค่าบำรุงรักษาที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนตลับลูกปืน ไม่ต้องพูดถึงค่าใช้จ่ายสูงของ เวลาหยุดทำงานในสถานที่

ปัจจุบันมีอุปกรณ์กราวด์ของเพลาหลายประเภททั่วไปในอุตสาหกรรม เช่น แปรงคาร์บอน แปรงไฟเบอร์แบบวงแหวน และตัวแยกตลับลูกปืนสำหรับกราวด์ และวิธีการอื่นๆ ในการปกป้องตลับลูกปืนก็มีให้เช่นกัน

แปรงถ่านมีการใช้งานมานานกว่า 100 ปีแล้ว และมีลักษณะคล้ายกับแปรงถ่านที่ใช้กับเครื่องสับเปลี่ยนมอเตอร์กระแสตรงแปรงลงกราวด์ให้การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างส่วนที่หมุนและอยู่กับที่ของวงจรไฟฟ้าของมอเตอร์ และนำกระแสจากโรเตอร์ลงกราวด์เพื่อไม่ให้ประจุสะสมบนโรเตอร์จนถึงจุดที่ปล่อยผ่านตลับลูกปืนแปรงลงกราวด์เป็นวิธีที่ใช้ได้จริงและประหยัดเพื่อให้มีทางเดินที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำลงสู่พื้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์เฟรมขนาดใหญ่อย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่มีข้อเสียเช่นเดียวกับมอเตอร์ DC แปรงอาจมีการสึกหรอเนื่องจากการสัมผัสทางกลกับเพลา และโดยไม่คำนึงถึงการออกแบบของที่จับแปรง ส่วนประกอบต้องได้รับการตรวจสอบเป็นระยะเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสที่เหมาะสมระหว่างแปรงและเพลา

วงแหวนสำหรับกราวด์เพลาทำงานเหมือนแปรงถ่าน แต่มีเส้นใยนำไฟฟ้าหลายเส้นที่จัดเรียงอยู่ภายในวงแหวนรอบเพลาด้านนอกของวงแหวนซึ่งโดยทั่วไปจะติดตั้งเข้ากับแผ่นปิดปลายของมอเตอร์นั้นยังคงนิ่งอยู่ ในขณะที่แปรงจะวิ่งบนพื้นผิวของเพลามอเตอร์ โดยส่งกระแสไฟผ่านแปรงและลงสู่พื้นอย่างปลอดภัยสามารถติดตั้งวงแหวนกราวด์ของเพลาภายในมอเตอร์ได้ ทำให้สามารถใช้กับมอเตอร์สำหรับงานชะล้างและมอเตอร์ที่สกปรกได้อย่างไรก็ตาม ไม่มีวิธีการกราวด์ของเพลาใดที่สมบูรณ์แบบ และวงแหวนสำหรับกราวด์ที่ติดตั้งภายนอกมีแนวโน้มที่จะรวบรวมสารปนเปื้อนบนขนแปรง ซึ่งอาจลดประสิทธิภาพได้

ตัวแยกตลับลูกปืนแบบกราวด์รวมสองเทคโนโลยี: โล่แยกสองส่วนแบบไม่สัมผัสที่ใช้การออกแบบเขาวงกตเพื่อป้องกันการซึมผ่านของสารปนเปื้อนและโรเตอร์โลหะและวงแหวนฟิลาเมนต์นำไฟฟ้าที่แยกได้เพื่อเปลี่ยนกระแสของเพลาออกจากตลับลูกปืนเนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้ยังป้องกันการสูญเสียและการปนเปื้อนของน้ำมันหล่อลื่น จึงมาแทนที่ซีลแบริ่งมาตรฐานและตัวแยกตลับลูกปืนแบบเดิม

อีกวิธีหนึ่งในการป้องกันกระแสไหลผ่านตลับลูกปืนคือการผลิตตลับลูกปืนจากวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าในตลับลูกปืนเซรามิก ลูกบอลเคลือบเซรามิกจะป้องกันตลับลูกปืนโดยป้องกันไม่ให้กระแสของเพลาไหลผ่านตลับลูกปืนไปยังมอเตอร์เนื่องจากไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตลับลูกปืนของมอเตอร์ จึงมีโอกาสเกิดการสึกหรอจากกระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยอย่างไรก็ตามกระแสน้ำจะแสวงหาเส้นทางสู่พื้นดินซึ่งหมายความว่าจะผ่านอุปกรณ์ที่แนบมาเนื่องจากตลับลูกปืนเซรามิกจะไม่กำจัดกระแสไฟออกจากโรเตอร์ จึงแนะนำให้ใช้เฉพาะการขับตรงแบบเฉพาะสำหรับมอเตอร์ที่มีตลับลูกปืนเซรามิกข้อเสียอื่น ๆ คือราคาสำหรับตลับลูกปืนมอเตอร์สไตล์นี้ และความจริงที่ว่าตลับลูกปืนมักจะมีขนาดไม่เกิน 6311 เท่านั้น

สำหรับมอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่า 100 แรงม้า ขอแนะนำให้ติดตั้งตลับลูกปืนหุ้มฉนวนที่ปลายอีกด้านของมอเตอร์ที่ติดตั้งอุปกรณ์กราวด์ของเพลา โดยไม่คำนึงว่าจะใช้กราวด์ของเพลาแบบใด

คำแนะนำในการติดตั้งไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้สามแบบ

ข้อควรพิจารณาสามประการสำหรับวิศวกรซ่อมบำรุงเมื่อพยายามลดแรงดันไฟโหมดทั่วไปในการใช้งานความเร็วตัวแปร ได้แก่:

1. ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามอเตอร์ (และระบบมอเตอร์) ต่อสายดินอย่างเหมาะสม
2. กำหนดสมดุลความถี่พาหะที่เหมาะสม ซึ่งจะช่วยลดระดับเสียงและความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า
3. หากจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์กราวด์ของเพลา ให้เลือกอุปกรณ์ที่เหมาะกับการใช้งานมากที่สุด

เมื่อมีกระแสแบริ่ง ไม่มีขนาดใดที่เหมาะกับโซลูชันทั้งหมดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับลูกค้า ซัพพลายเออร์มอเตอร์และไดรฟ์ในการทำงานร่วมกันเพื่อระบุโซลูชันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะ