उच्च-वोल्टेज असमकालिक मोटर्स के प्रदर्शन का परीक्षण कैसे करें

उच्च-वोल्टेज विद्युत मोटर्स के मूल सिद्धांत और प्रमुख प्रदर्शन पैरामीटर

भारी औद्योगिक प्रणालियों की मुख्य आधारशिला होते हुए उच्च-वोल्टेज विद्युत मोटर्स (आमतौर पर 1 kV से अधिक पर संचालित) तेल शोधन, खनन और बिजली उत्पादन जैसे क्षेत्रों में कंप्रेसर, पंप और कन्वेयर को शक्ति प्रदान करते हैं। कठोर वातावरण में निरंतर संचालन के लिए 500–10,000 HP आउटपुट प्रदान करने की उनकी क्षमता ऊर्जा दक्षता बनाए रखते हुए उन्हें अपरिहार्य बनाती है।

विश्वसनीयता और सुरक्षा के लिए प्रदर्शन परीक्षण क्यों आवश्यक है

जब विद्युत प्रणालीयों के उचित निगरानी के बिना क्षरण शुरू हो जाता है, तो मोटरों की दक्षता 15 से लेकर शायद ही 25 प्रतिशत तक कम हो जाती है और वे टूटने के लिए भी अधिक संवेदनशील हो जाते हैं। इलेक्ट्रिकल पावर रिसर्च इंस्टीट्यूट ने पिछले साल यह दिखाते हुए आंकड़े प्रकाशित किए कि उद्योगों में मोटरों की लगभग सात में से दस विफलताओं का वास्तव में कारण कमजोर इन्सुलेशन था जिस पर किसी ने ध्यान नहीं दिया जब तक कि बहुत देर नहीं हो चुकी थी। नियमित परीक्षण केवल एक अच्छी प्रथा नहीं बल्कि उन स्थानों पर आपदाओं से बचने के लिए पूर्ण रूप से आवश्यक है जहाँ चीजें वास्तव में महत्वपूर्ण हैं। रासायनिक प्रसंस्करण सुविधाओं के बारे में सोचें जहाँ खराब वाइंडिंग के कारण इससे पहले विस्फोट भी हो चुके हैं कि किसी को पता चले कि कोई समस्या है। ये कोई काल्पनिक परिदृश्य नहीं हैं, बल्कि वे अधिक बार होते हैं जितना कि अधिकांश लोग समझते हैं।

मूल मोटर परीक्षण पैरामीटर का अवलोकन: वोल्टेज, करंट, प्रतिरोध, शक्ति

मोटर के स्वास्थ्य का आकलन करने के लिए प्रमुख मापदंड शामिल हैं:

• वोल्टेज स्थिरता : नामित स्तरों से ±2% की भिन्नता सुनिश्चित करना (उदाहरण के लिए, 4.16 kV)
• करंट असंतुलन : चरण धाराओं को ≤10% विचलन तक सीमित करना
• इंसुलेशन प्रतिरोध : 40°C पर ≥100 MΩ (IEEE 43-2013 मानक)
• पावर फैक्टर : इष्टतम दक्षता के लिए 0.85–0.95 सीमा

इन मापदंडों का परीक्षण एक प्रदर्शन आधारभूत रेखा स्थापित करता है, जो धुरी घर्षण (धारा हार्मोनिक्स के माध्यम से पता चलता है) या स्टेटर अपक्षय (प्रतिरोध ड्रिफ्ट के माध्यम से पहचाना गया) जैसी समस्याओं का समय पर पता लगाने में सक्षम बनाता है।

निरोधन अखंडता का आकलन: परावैद्युत शक्ति और निरोधन प्रतिरोध परीक्षण

परावैद्युत शक्ति का आकलन करने के लिए हाईपॉट और एसी विभवांतर परीक्षण का संचालन

उच्च वोल्टेज विद्युत मोटर्स के साथ काम करते समय, यह जांचने के लिए डाइलेक्ट्रिक परीक्षण आवश्यक हो जाता है कि क्या इन्सुलेशन सभी संचालन तनावों को सहन कर सकता है या नहीं। हाइपॉट परीक्षण, जिसका अर्थ है उच्च विभव परीक्षण, मूल रूप से डीसी वोल्टेज लगाता है जो मोटर द्वारा सामान्य रूप से अनुभव किए जाने वाले वोल्टेज के लगभग 2.5 गुना होता है, जैसा कि IEEE 95-2002 जैसे मानकों द्वारा निर्धारित है। इससे इन्सुलेशन में कमजोर जगहों का पता चलता है जहाँ समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। एसी परीक्षण के लिए, हम वास्तविक जीवन में होने वाले अप्रत्याशित वोल्टेज स्पाइक्स का अनुकरण करते हैं जिसमें वोल्टेज को नाममात्र स्तर के 1.5 से 2 गुना तक सामान्य बिजली आवृत्तियों पर लगभग एक मिनट तक बढ़ा दिया जाता है। इन दो अलग-अलग दृष्टिकोणों के द्वारा हम इन्सुलेशन में होने वाली समस्याओं का पता लंबे समय पहले लगा सकते हैं, खासकर 1 किलोवोल्ट से अधिक पर चलने वाली मोटर्स के लिए जहाँ ऐसी विफलताएँ बहुत महंगी और खतरनाक हो सकती हैं।

इन्सुलेशन विफलता के पूर्वानुमान के रूप में उच्च वोल्टेज के तहत रिसाव धारा का मापन

हाइपोट परीक्षण के दौरान लीकेज धारा की निगरानी इन्सुलेशन के क्षरण के प्रतिरूपों को उजागर करती है। 10+ वर्षों की आयु की मोटर्स में, 1.5x नामित वोल्टेज पर 100 mA से अधिक लगातार लीकेज अक्सर आर्क फॉल्ट से 6–12 महीने पहले होता है। तकनीशियन रखरखाव चक्रों के माध्यम से लीकेज रुझानों को ट्रैक करते हैं, जहाँ आधारभूत स्तर से 30% वृद्धि तुरंत फिर से वाइंडिंग की आवश्यकता दर्शाती है।

इन्सुलेशन की स्थिति के लिए मेगर परीक्षण करना और ध्रुवीकरण सूचकांक का विश्लेषण करना

मेगर परीक्षण क्रम इन्सुलेशन प्रतिरोध डेटा के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करते हैं:

• 5 kV से ≤ मोटर्स के लिए 1 kV DC पर 1-मिनट का परीक्षण
• ध्रुवीकरण सूचकांक की गणना के लिए 10-मिनट का परीक्षण (PI = R _{10मिनट} /R_{1मिनट} )

2.0 से नीचे का PI दूषण अवशोषण का संकेत देता है (NETA MTS-2022), जबकि IEEE 43-2013 के अनुसार 1.5 से कम के मान के लिए तुरंत बिजली आपूर्ति बंद करने की आवश्यकता होती है। थर्मल इमेजिंग स्टेटर वाइंडिंग में गर्म स्थानों की पहचान करके इन मापनों की पूरकता करती है।

प्रारंभिक क्षरण का पता लगाने के लिए टर्न-टू-टर्न और फेज-टू-फेज इन्सुलेशन का मूल्यांकन

मोटर इन्सुलेशन के परीक्षण के समय, सर्ज तुलनित्र (सर्ज कंपेरेटर) वोल्टेज की छोटी-छोटी लहरें भेजते हैं, जो कभी-कभी 5 किलोवोल्ट तक पहुँच जाती हैं, यह जाँचने के लिए कि इन्सुलेशन कितनी अच्छी तरह से काम कर रहा है। यदि समान वाइंडिंग्स की तुलना करने पर तरंग आकृतियों में लगभग 15% का अंतर होता है, तो इसका आमतौर पर अर्थ होता है कि इन्सुलेशन घिसना शुरू हो गया है। फेज़-टू-फेज़ परीक्षणों के लिए, तकनीशियन वाइंडिंग्स के आर-पार 2.5 kV पर लगभग एक मिनट तक प्रत्यावर्ती धारा लगाते हैं। नम परिस्थितियों में काम करने वाली मोटर्स के लिए IEC 60034-1 उद्योग मानक के अनुसार प्रतिरोध पढ़ने का मान 500 मेगाओम से अधिक होना चाहिए। एक अन्य महत्वपूर्ण परीक्षण इन्सुलेशन प्रणाली के भीतर सूक्ष्म विद्युत डिस्चार्ज की खोज करता है। ये सूक्ष्म डिस्चार्ज, जिन्हें पिकोकूलम्ब में मापा जाता है (आमतौर पर 10 से कम), वास्तविक भौतिक क्षति के नंगी आँखों से दिखाई देने से बहुत पहले ही इन्सुलेशन के खराब होने के शुरुआती संकेत देते हैं।

रखरखाव टीमें मोटर के जीवनकाल को प्रतिक्रियाशील मरम्मत रणनीतियों की तुलना में 40% तक बढ़ाने के लिए इन विधियों को जोड़कर इन्सुलेशन प्रतिरोध प्रोफाइल तैयार करती हैं।

सर्ज टेस्टिंग और इलेक्ट्रिकल सिग्नेचर विश्लेषण के साथ वाइंडिंग दोषों का पता लगाना

उच्च-वोल्टेज विद्युत मोटर्स को संचालन विश्वसनीयता को बाधित कर सकने वाले वाइंडिंग दोषों का पता लगाने के लिए सटीक नैदानिक विधियों की आवश्यकता होती है। सर्ज टेस्टिंग और इलेक्ट्रिकल सिग्नेचर विश्लेषण (ESA) जैसी उन्नत परीक्षण तकनीकें वाइंडिंग अखंडता के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करती हैं जिन्हें पारंपरिक विधियाँ अक्सर याद कर देती हैं।

उच्च वोल्टेज विद्युत मोटर्स में वाइंडिंग शॉर्ट और इन्सुलेशन कमजोरियों की पहचान के लिए सर्ज परीक्षण

सर्ज टेस्ट करते समय, तकनीशियन उपकरणों के माध्यम से उच्च वोल्टेज आवेग भेजते हैं ताकि इन्सुलेशन में समस्याओं और तरंग रूपों के प्रतिबिंब को देखकर छोटे-छोटे टर्न-टू-टर्न शॉर्ट का पता लगाया जा सके। इस दृष्टिकोण का महत्व इसकी उस क्षमता में है कि यह उन समस्याओं को पकड़ सकता है जो सामान्य संचालन के दौरान हमारी नज़र से अक्सर छूट जाती हैं, जैसे कि छोटे आंशिक डिस्चार्ज या इन्सुलेशन परतों में बनने वाली बाल के समान दरारें। कुछ अध्ययनों से पता चलता है कि इन टर्न-टू-टर्न समस्याओं को शुरुआत में पकड़ लेने से उनके कारण होने वाले नुकसान के बाद मरम्मत की तुलना में विफलताओं में लगभग आधा कमी आ सकती है। 6.6 kV से अधिक रेटिंग वाली मोटर्स पर काम करने वाले अधिकांश तकनीशियन इन परीक्षणों के दौरान 2.5 से 5 kV के बीच का वोल्तेज लगाते हैं। फिर वे पिछले मापदंडों के साथ तुलना करके यह ट्रैक करते हैं कि समय के साथ प्रणाली कैसे क्षीण हो रही है। इससे यह भविष्यवाणी करने में मदद मिलती है कि जब कुछ वास्तव में खराब होने से पहले रखरखाव की आवश्यकता हो सकती है।

सटीक दोष स्थानीकरण के लिए तरंग रूप तुलना तकनीक

तुलनात्मक तरंगरूप विश्लेषण वास्तविक समय परीक्षण डेटा के साथ स्वस्थ मोटर हस्ताक्षरों को ओवरले करके सटीक दोष की पहचान करने में सक्षम बनाता है। प्रमुख मापदंड जैसे कि वृद्धि समय, शिखर आयाम और डम्पिंग अनुपात विचलन को प्रकट करते हैं जो इंगित करते हैंः

• चरण-से-चरण इन्सुलेशन क्षरण
• ढीली स्टेटर लेमिनेशन
• टूटे हुए रोटर बार
  स्वचालित प्रणालियों में अब मशीन लर्निंग का उपयोग <5% तरंग रूप परिवर्तनों का पता लगाने के लिए किया जाता है, जिससे क्षेत्र परीक्षणों में नैदानिक सटीकता में 32% की वृद्धि होती है।

चुनौतियों का सामना करनाः मोटर क्षमता और लीड लंबाई के कारण झूठे सकारात्मक

लंबे केबल रन और अंतर्निहित मोटर क्षमता, झूठे सकारात्मक परिणामों का कारण बनकर, अधिभार परीक्षण परिणामों को विकृत कर सकती हैं। शमन रणनीतियों में निम्नलिखित शामिल हैंः

1. लीड लंबाई के लिए कैलिब्रेटिंग परीक्षक
2. विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप को कम करने के लिए आश्रित केबलों का प्रयोग करना
3. चालू होने के दौरान मोटर विशिष्ट आधारभूत रीडिंग स्थापित करना
   500 हॉर्स पावर से अधिक के मोटर्स के लिए, सभी चरणों का समानांतर में परीक्षण करने से धारिता में अंतर कम होता है, जिससे दोष की पहचान विश्वसनीय बनी रहती है।

असामान्य विद्युत स्थितियों के तहत मोटर प्रदर्शन का मूल्यांकन

उच्च वोल्टेज विद्युत मोटर्स की दक्षता और आयु पर वोल्टेज असंतुलन का प्रभाव

तीन-चरणीय प्रणालियों में 3% से अधिक वोल्टेज असंतुलन असमान चुंबकीय फ्लक्स वितरण को उत्प्रेरित करता है, जिससे बेयरिंग के क्षरण में 15–20% की वृद्धि होती है और कोर नुकसान में 30% तक की वृद्धि हो सकती है। यह असंतुलन मोटर्स को भरपाई वाली धाराओं को खींचने के लिए मजबूर करता है जो संचालन तापमान में वृद्धि करते हैं, जो सीधे घुंडी इन्सुलेशन के जीवनकाल को प्रभावित करता है और मोटर दक्षता में 2–5 प्रतिशत की कमी करता है।

तापीय तनाव और टोक़ उत्पादन पर हार्मोनिक्स, अतिवोल्टेज और अंडरवोल्टेज के प्रभाव

जब तरंग विकृति 8% THD से अधिक हो जाती है, तो अवांछित उच्च आवृत्ति की धाराएँ उत्पन्न होती हैं जो स्टेटर तांबा नुकसान में लगभग 18 से 25 प्रतिशत तक की वृद्धि कर सकती हैं, जैसा कि हमारे द्वारा देखे गए विभिन्न औद्योगिक बिजली गुणवत्ता अध्ययनों में बताया गया है। यदि वोल्टेज लंबे समय तक बहुत अधिक रहता है, मान लीजिए नामांकित मान के 110% से अधिक, तो इससे इन्सुलेशन प्रणाली पर अतिरिक्त दबाव पड़ता है। इसके विपरीत, जब वोल्टेज अपने नामांकित मान के 90% से नीचे गिर जाता है, तो मोटर्स को समान टोक़ उत्पादित रखने के लिए अधिक काम करना पड़ता है। इससे उनका स्लिप अधिक हो जाता है जिसके परिणामस्वरूप रोटर बार अपने निर्धारित संचालन तापमान सीमा से अधिक गर्म हो जाते हैं। उपकरण विश्वसनीयता बनाए रखने की कोशिश कर रहे संयंत्र इंजीनियरों के लिए ये प्रकार की समस्याएँ वास्तविक चिंताओं के विषय हैं।

डेटा अंतर्दृष्टि: >3% वोल्टेज असंतुलन के साथ विफलता दर में 30% की वृद्धि (IEEE 1159)

1,200 औद्योगिक मोटर विफलताओं के विश्लेषण से पता चलता है कि 3% से अधिक वोल्टेज असंतुलन के साथ काम करने वाली प्रणालियों में संतुलित प्रणालियों की तुलना में 5 वर्ष की सेवा अवधि के भीतर विफलता की दर 30% अधिक होती है (IEEE 1159)। यह असंतुलन सीमा एक महत्वपूर्ण अवनयन त्वरण को दर्शाती है जहाँ इन्सुलेशन का जीवन प्रत्येक प्रतिशत वृद्धि के साथ घातांकी रूप से कम हो जाता है।

एकीकृत क्षेत्र परीक्षण प्रोटोकॉल और निवारक रखरखाव रणनीतियाँ

चरण दर चरण क्षेत्र परीक्षण अनुक्रम: सुरक्षित रूप से हाईपॉट, मेगर और सर्ज परीक्षणों का संयोजन

उच्च वोल्टेज विद्युत मोटर्स के परीक्षण की शुरुआत बिना ऊर्जा के दृश्य निरीक्षण से करें ताकि भौतिक क्षति या दूषण की पहचान की जा सके। विश्वसनीय परिणामों के लिए इस अनुक्रम का पालन करें:

1. आधारभूत इन्सुलेशन स्वास्थ्य की स्थापना के लिए 1,000–5,000 VDC पर 60 सेकंड के लिए इन्सुलेशन प्रतिरोध (मेगर) परीक्षण करें
2. डाइलेक्ट्रिक ताकत की पुष्टि करने के लिए नामित वोल्टेज के 125% पर उच्च क्षमता (हाईपॉट) एसी विरोध परीक्षण करें
3. वाइंडिंग दोषों का पता लगाने के लिए 2–3 kV पर सर्ज तुलना परीक्षण करें
   उर्जित परीक्षणों के दौरान 3 मीटर की सुरक्षा परिधि बनाए रखें, और अवशिष्ट आवेशों को दूर करने के लिए ड्यूल ग्राउंडिंग स्ट्रैप का उपयोग करें।

उच्च-वोल्टेज असमकालिक मोटर्स के लिए अनुशंसित सुरक्षा प्रथाएँ और परीक्षण क्रम

परीक्षण से पहले हमेशा एक मल्टीमीटर के साथ शून्य ऊर्जा अवस्था की पुष्टि करें। महत्वपूर्ण प्रोटोकॉल में शामिल हैं:

परीक्षण क्रम महत्वपूर्ण है: मेगर → सर्ज → हाइपॉट इन्सुलेशन प्रणाली पर संचयी तनाव को कम करता है।

उभरती प्रवृत्ति: भविष्यकारी रखरखाव के लिए निरंतर इन्सुलेशन निगरानी

आजकल, वायरलेस आईओटी सेंसर इन्सुलेशन प्रतिरोध की निगरानी करने और उन छिपे हुए आंशिक निर्वहन को तब तक पकड़ने की संभावना प्रदान करते हैं जब वे होते हैं। 2024 में प्रकाशित अनुसंधान के अनुसार, चीजों पर लगातार नज़र रखने से मोटर विफलताओं में काफी कमी आती है - वास्तव में लगभग 62% तक - क्योंकि समस्याओं को उनके बड़ी समस्या बनने से पहले ही पहचान लिया जाता है। वास्तव में बुद्धिमान प्रणालियाँ केवल एक चीज़ पर ध्यान नहीं देती हैं। वे आर्द्रता स्तर, किसी चीज़ के कंपन की मात्रा और तापमान परिवर्तन के बारे में जानकारी को एक साथ लाती हैं ताकि यह पता लगाया जा सके कि इन्सुलेशन कब विफल होने लग सकता है। ये भविष्यवाणियाँ लगभग 87% सटीकता के स्तर तक पहुँच जाती हैं, जिसका अर्थ है कि रखरखाव टीमें निश्चित अनुसूचियों पर निर्भर रहने के बजाय अपने प्रयासों को उस जगह केंद्रित कर सकती हैं जहाँ वे वास्तव में आवश्यक होते हैं, जो उपकरण की वर्तमान स्थिति के आधार पर निर्धारित होती है।