Paano I-test ang Pagganap ng Mataas na Boltahe na Asynchronous Motor

Mga Pangunahing Kaalaman Tungkol sa Mataas na Boltahe na Elektrikal na Motor at Mga Pangunahing Parameter ng Pagganap

Ang mga elektrikal na motor na may mataas na boltahe (karaniwang gumagana sa higit sa 1 kV) ay nagsisilbing likas na batayan ng malalaking industriyal na sistema, na nagbibigay-bisa sa mga compressor, bomba, at conveyor sa mga sektor tulad ng pag-refine ng langis, mining, at produksyon ng kuryente. Ang kanilang kakayahang magbigay ng 500–10,000 HP habang pinananatili ang kahusayan sa enerhiya ay ginagawa silang mahalaga para sa patuloy na operasyon sa mapanganib na kapaligiran.

Bakit Mahalaga ang Pagsusuri sa Pagganap Para sa Katatagan at Kaligtasan

Kapag ang mga elektrikal na sistema ay nagsimulang lumala dahil sa hindi sapat na pagmomonitor, nawawalan ng 15 hanggang 25 porsiyento ng kahusayan ang mga motor at mas madaling bumigay. Noong nakaraang taon, inilathala ng Electrical Power Research Institute ang mga natuklasan na halos pito sa sampung pagkabigo ng motor sa iba't ibang industriya ay sanhi ng mahinang insulasyon na hindi napansin hanggang ito'y huli na. Ang regular na pagsusuri ay hindi lamang isang mabuting gawi kundi talagang kinakailangan upang maiwasan ang mga kalamidad sa mga lugar kung saan mahalaga ang kaligtasan. Isipin ang mga pasilidad sa pagpoproseso ng kemikal kung saan nagdulot ng tunay na pagsabog ang mga depekto sa winding bago pa man napansin ng sinuman ang problema. Ang mga sitwasyong ito ay hindi hipotetikal—nangyayari ito nang mas madalas kaysa sa iniisip ng karamihan.

Pangkalahatang-ideya ng Mga Pangunahing Parameter sa Pagsusuri ng Motor: Boltahe, Kuryente, Resistensya, Lakas

Ang mga pangunahing sukatan sa pagtatasa ng kalusugan ng motor ay kinabibilangan ng:

• Katatagan ng boltahe : Pagtitiyak ng ±2% na pagbabago mula sa nakatakdang antas (hal., 4.16 kV)
• Imbalance ng kuryente : Paglilimita sa mga phase current sa ≤10% na paglihis
• Pagtitiis ng Insulation : ≥100 MΩ sa 40°C (ayon sa pamantayan ng IEEE 43-2013)
• Power Factor : Saklaw na 0.85–0.95 para sa pinakamainam na kahusayan

Ang pagsusuri sa mga parameter na ito ay nagtatatag ng baseline ng pagganap, na nagbibigay-daan sa maagang pagtukoy ng mga isyu tulad ng pagsusuot ng bearing (na nabubunyag sa pamamagitan ng mga harmonic na kasalungat) o pagkasira ng stator (nakikilala sa pamamagitan ng pagbabago ng resistensya).

Pagsusuri sa Kahusayan ng Insulation: Pagsusuri sa Dielectric Strength at Insulation Resistance

Pagsasagawa ng Hipot at AC Withstand Voltage Tests upang Suriin ang Dielectric Strength

Kapag may kinalaman sa mga mataas na boltahe na electric motor, kinakailangan ang dielectric testing upang suriin kung kayang-kaya ng insulation ang lahat ng operational stresses nang hindi pumalya. Ang hipot test, o high potential testing, ay naglalapat ng DC voltage na mga 2.5 beses sa karaniwang boltahe ng motor ayon sa mga pamantayan tulad ng IEEE 95-2002. Nakatutulong ito upang matukoy ang mga mahihinang bahagi ng insulation kung saan maaaring magmula ang problema. Para sa AC testing, hinaharmon natin ang mga di inaasahang spike sa boltahe na nangyayari sa totoong buhay sa pamamagitan ng pagtaas ng boltahe sa pagitan ng 1.5 at 2 beses ang rated level sa normal na frequency ng kuryente nang humigit-kumulang isang minuto nang walang tigil. Ang dalawang iba't ibang pamamaraang ito ay nakakatulong upang madiskubre ang mga suliraning pang-insulation nang maaga pa bago ito lumagpas sa kabuuang pagkabigo ng motor, lalo na sa mga motor na gumagana sa higit sa 1 kilovolt kung saan maaaring maging napakamahal at mapanganib ang naturang pagkabigo.

Pagsukat sa Leakage Current sa Ilalim ng Mataas na Boltahe bilang Tagapagpaunawa sa Pagkabigo ng Insulation

Ang pagsubaybay sa leakage current habang isinasagawa ang hipot testing ay nagpapakita ng mga pattern ng pagkasira ng insulation. Ang patuloy na leakage na higit sa 100 mA sa 1.5x na rated voltage ay kadalasang nangyayari 6–12 buwan bago magkaroon ng arc faults sa mga motor na may edad na 10 taon pataas. Sinusubaybayan ng mga technician ang mga trend ng leakage sa bawat maintenance cycle, kung saan ang 30% na pagtaas mula sa baseline ay nagpapahiwatig ng agarang pangangailangan para sa rewinding.

Pagsasagawa ng Megger Tests at Pagsusuri sa Polarization Index para sa Kalusugan ng Insulation

Ang mga hakbang sa Megger testing ay nagbibigay ng mahalagang datos tungkol sa insulation resistance:

• 1-minutong pagsubok sa 1 kV DC para sa mga motor na ≤5 kV
• 10-minutong pagsubok upang kwentahin ang polarization index (PI = R _10min /R_{1 minuto} )

Ang PI na mas mababa sa 2.0 ay nagbabala ng kontaminasyon dahil sa pagsipsip (NETA MTS-2022), samantalang ang mga halaga na nasa ilalim ng 1.5 ay nangangailangan ng agarang de-energization ayon sa IEEE 43-2013. Ang thermal imaging ay karagdagang kapaki-pakinabang sa pamamagitan ng pagtukoy sa mga mainit na bahagi sa stator windings.

Pagsusuri sa Turn to Turn at Phase-to-Phase Insulation upang Matukoy ang Maagang Pagkasira

Kapag sinusubukan ang pagkakainsulate ng motor, ang surge comparators ay nagpapadala ng maikling burst ng voltage, na minsan ay umaabot hanggang 5 kilovolts, upang suriin kung gaano kahusay ang pagtitiis ng insulation. Kung mayroong pagkakaiba na mga 15% sa mga waveform kapag inihahambing ang magkatulad na windings, karaniwang nangangahulugan ito na nagsisimula nang lumala ang insulation. Para sa phase-to-phase na pagsusuri, ipinapatakbuh ang alternating current na 2.5 kV sa buong windings nang humigit-kumulang isang minuto. Ang mga motor na gumagana sa mamasa-masang kondisyon ay nangangailangan ng resistance reading na higit sa 500 megaohms ayon sa pamantayan ng industriya na IEC 60034-1. Isa pang mahalagang pagsusuri ay hinahanap ang napakaliit na electrical discharge sa loob ng sistema ng insulation. Ang mga mikro-discharge na ito, na sinusukat sa picocoulombs (karaniwang hindi lalagpas sa 10), ay nagpapakita ng maagang senyales ng pagkasira ng insulation, matagal bago pa man makita ng mata ang anumang tunay na pisikal na pinsala.

Pinagsasama ng mga maintenance team ang mga pamamaraang ito upang lumikha ng mga insulation resistance profile, na nagpapahaba sa buhay ng motor ng 40% kumpara sa reaktibong mga estratehiya ng pagkukumpuni.

Pagtuklas sa mga Kamalian sa Winding gamit ang Surge Testing at Electrical Signature Analysis

Ang mga high-voltage na electric motor ay nangangailangan ng tumpak na pamamaraan sa pagsusuri upang matukoy ang mga kamalian sa winding na maaaring makapinsala sa katiyakan ng operasyon. Ang mga napapanahong pamamaraan sa pagsusuri tulad ng surge testing at Electrical Signature Analysis (ESA) ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon tungkol sa integridad ng winding na madalas hindi natatagpuan ng tradisyonal na pamamaraan.

Pagsusuri sa Surge para sa Pagtukoy ng mga Maikling Balumbon at Kagalingan ng Insulation sa Mataas na Volt na Mga Elektrikong Motor

Kapag isinasagawa ang surge tests, ipinapadala ng mga technician ang mataas na voltage pulses sa kagamitan upang matukoy ang mga problema sa insulation at mga nakakaabala inter-turn shorts sa pamamagitan ng pagsuri sa paraan ng pagbabalik ng mga waveform. Ang nagbibigay-halaga sa pamamara­ng ito ay ang kakayahang mahuli ang mga isyu na karaniwang naililigtas natin sa panahon ng normal na operasyon, tulad ng maliliit na partial discharges o mga butas na parang buhok na nabubuo sa mga layer ng insulation. Ayon sa ilang pag-aaral, ang maagang pagtukoy sa mga problemang ito ay maaaring bawasan ng halos kalahati ang mga kabiguan kumpara sa pagre-repair lamang kapag nasira na ang sistema. Karamihan sa mga technician na gumagawa sa mga motor na may rating na higit sa 6.6 kV ay gumagamit ng voltage na nasa pagitan ng 2.5 at 5 kV sa mga test na ito. Pagkatapos, ihinahambing nila ang nakita laban sa mga nakaraang reading upang masubaybayan kung paano lumuluma ang sistema sa paglipas ng panahon. Nakatutulong ito upang mahulaan kung kailan kailangan ang maintenance bago pa man umabot sa tunay na breakdown.

Mga Teknik sa Paghahambing ng Waveform para sa Tiyak na Lokalisasyon ng Kamalian

Ang paghahambing ng hugis ng alon ay nagbibigay-daan sa tumpak na pagtukoy ng sira sa pamamagitan ng pagsalansan ng mga lagda ng malusog na motor sa tunay na datos ng pagsubok. Ang mga pangunahing parameter tulad ng rise time, peak amplitude, at damping ratios ay nagpapakita ng mga paglihis na nagmumungkahi ng:

• Pagkasira ng insulasyon mula phase-to-phase
• Mga lose stator laminations
• Mga sirang rotor bars
  Ang mga awtomatikong sistema ay gumagamit na ng machine learning upang matukoy ang <5% na pagbabago sa hugis ng alon, na nagpapabuti ng kawastuhan ng diagnosis ng 32% sa mga field trial.

Tugunan ang Hamon: Maling Positibo Dahil sa Motor Capacitance at Haba ng Cable

Ang mahabang cable runs at likas na capacitance ng motor ay maaaring magpahiwala sa resulta ng surge test, na nagdudulot ng maling positibong resulta. Kasama sa mga estratehiya ng pagbawas ang:

1. Pagre-rehistro ng mga tester para sa kompensasyon ng haba ng cable
2. Paggamit ng mga shielded cable upang bawasan ang electromagnetic interference
3. Pagtatatag ng baseline readings na partikular sa motor noong panahon ng commissioning
   Para sa mga motor na umaabot sa 500 hp, ang sabay-sabay na pagsusuri sa lahat ng phase nang paisa-isa ay nagpapababa sa mga pagkakaiba-iba ng kapasitansya, tinitiyak ang maaasahang pagkilala sa mga kamalian.

Pagsusuri sa Pagganap ng Motor sa Ilalim ng Hindi Karaniwang Kondisyon ng Kuryente

Epekto ng hindi balanseng boltahe sa kahusayan at haba ng buhay ng mga mataas na boltahe na electric motor

Ang hindi balanseng boltahe na umaabot sa higit sa 3% sa mga three-phase system ay nagdudulot ng hindi pantay na distribusyon ng magnetic flux, na nagpapabilis sa pagsusuot ng bearing ng 15–20% at nagtaas ng core losses ng hanggang 30%. Ang imbalance na ito ay nagbubunsod sa mga motor na sumipsip ng mga kompensasyong kuryente na nagpapataas sa temperatura ng operasyon, na direktang nakakaapekto sa haba ng buhay ng winding insulation at nagbabawas ng kahusayan ng motor ng 2–5 na porsyento.

Mga epekto ng harmonics, sobrang boltahe, at mababang boltahe sa thermal stress at torque output

Kapag lumagpas ang harmonic distortion sa 8% THD, nagdudulot ito ng mga di-nais na mataas na frequency na kuryente na maaaring tumaas ang stator copper losses mula humigit-kumulang 18 hanggang 25 porsyento ayon sa iba't ibang pag-aaral sa kalidad ng industriyal na kuryente na ating nakita. Kung mananatiling mataas ang voltage nang matagal, halimbawa mahigit sa 110% ng rated nito, magdudulot ito ng dagdag na presyon sa insulation system. Sa kabilang banda, kapag bumaba ang voltage sa ilalim ng 90% ng kanilang rated na halaga, mas ginigising ng mga motor upang mapanatili ang parehong antas ng torque. Dahil dito, higit silang nahuhulog na nagdudulot ng sobrang pag-init ng rotor bars na lampas sa kanilang inilaang operating temperature limits. Ang mga ganitong uri ng isyu ay tunay na alalahanin para sa mga plant engineer na sinusubukan mapanatili ang katiyakan ng kagamitan.

Data insight: 30% na pagtaas sa failure rate na may >3% voltage unbalance (IEEE 1159)

Ang pagsusuri sa 1,200 industriyal na pagkabigo ng motor ay nagpapakita na ang mga sistema na gumagana na may hindi balanseng boltahe na lumalampas sa 3% ay nakakaranas ng 30% mas mataas na rate ng pagkabigo sa loob ng 5-taong panahon ng serbisyo kumpara sa mga balanseng sistema (IEEE 1159). Ang ambang ito ng imbalance ay kumakatawan sa kritikal na pagmabilis ng pagkasira kung saan ang haba ng buhay ng insulasyon ay bumababa nang pahalang sa bawat porsyentong pagtaas.

Pinagsamang Protocolo ng Pagsubok sa Field at Mga Estratehiya ng Proaktibong Paggawa

Hakbang-hakbang na Sekwensya ng Pagsubok sa Field: Pinagsamang Hipot, Megger, at Surge Test nang Ligtas

Magsimula ng pagsubok sa mga high-voltage electric motor gamit ang de-energized na biswal na inspeksyon upang matukoy ang pisikal na pinsala o kontaminasyon. Sundin ang sekwensyang ito para sa maaasahang resulta:

1. Gawin ang insulation resistance (megger) test sa 1,000–5,000 VDC nang 60 segundo upang matukoy ang basehang kalagayan ng insulasyon
2. Isagawa ang high-potential (hipot) AC withstand test sa 125% ng rated voltage upang ikumpirma ang dielectric strength
3. Isagawa ang surge comparison test sa 2–3 kV upang matukoy ang mga kamalian sa winding
   Panatilihin ang 3-metrong paligid na ligtas habang isinasagawa ang mga pagsubok na may kuryente, at gamitin ang dalawang strap para sa pangingibabaw upang mapawi ang natitirang singa.

Inirekomendang Mga Pamantayan sa Kaligtasan at Pagkakasunod-sunod ng Pagsubok para sa Mataas na Boltahe na Asynchronous Motors

Tiyaking walang enerhiya gamit ang multimeter bago magsimula ng pagsubok. Kabilang dito ang mga mahahalagang protokol:

Mahalaga ang pagkakasunod-sunod ng pagsusuri: megger → surge → hipot upang minuminimize ang kabuuang stress sa mga sistema ng insulation

Nag-uunlad na Tendensya: Patuloy na Pagmomonitor sa Insulation para sa Proaktibong Pagpapanatili

Ngayong mga araw, ang wireless na mga sensor ng IoT ay nagbibigay-daan upang masubaybayan ang resistance ng insulator at madiskubre ang mga nakatutuwang partial discharge habang ito'y nangyayari. Ayon sa isang pag-aaral noong 2024, ang patuloy na pagmomonitor ay malaki ang ambag sa pagbaba ng mga kabiguan sa motor—humigit-kumulang 62%—dahil naaagapan ang mga problema bago pa man ito lumala. Ang mga talagang matalinong sistema doon sa labas ay hindi lang nakatuon sa iisang aspeto. Pinagsasama nila ang impormasyon tungkol sa antas ng kahalumigmigan, antas ng pag-vibrate, at mga pagbabago sa temperatura upang mahulaan kung kailan maaaring mabigo ang insulator. Ang mga hula na ito ay may accuracy na humigit-kumulang 87%, na nangangahulugan na ang mga koponan sa maintenance ay maaaring tumigil na sa paggamit ng nakapirming iskedyul at sa halip, ilaan ang kanilang pagsisikap sa mga lugar kung saan talaga ito kailangan batay sa kasalukuyang kalagayan ng kagamitan.