การปรับปรุงค่าความเป็นฉนวนขดลวดมอเตอร์ให้อยู่ที่อุณหภูมิอ้างอิง

ยุทธพงศ์  ทัพผดุง

บทนำ     

หากท่านที่ทำงานเกี่ยวข้องด้านการบำรุงรักษาเครื่องจักรกลไฟฟ้าและคงจะปฏิเสธไม่ได้ว่ามอเตอร์เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่สำคัญประการหนึ่งของกระบวนการผลิต และท่านก็คงจะหาวีธีในการที่จะทำให้เจ้ามอเตอร์ของท่านทำงานได้อย่างต่อเนื่องไม่เกิดการชำรุดระหว่างกระบวนการผลิตดำเนินการอยู่ ซึ่งถ้าเหตุการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นนั้นก็จะส่งผลเสียหายต่อกระบวนการผลิตของท่านไม่มากก็น้อย ทั้งนี้ขึ้นอยู่ที่ว่ามอเตอร์ตัวนั้นทำหน้าที่อะไรมีและมีผลกระทบต่อกระบวนการผลิตมากน้อยเพียงใด และหลายท่านคงจะปฏิเสธไม่ได้ว่าในการบำรุงรักษามอเตอร์ไฟฟ้านั้นจำเป็นจะต้องทำการวัดค่าความเป็นฉนวนของขดลวดมอเตอร์อย่างสม่ำเสมอเพื่อให้ทราบถึงสภาพของฉนวนไฟฟ้าว่ายังคงสภาพใช้งานได้อยู่หรือไม่ แต่หลายท่านอาจจะลืมนึกไปว่าขณะที่ทำการวัดค่าความเป็นฉนวนของขดลวดมอเตอร์นั้นอุณหภูมิของฉนวนไฟฟ้ามีค่าไม่เท่ากันนั้นมีผลอย่างไรต่อค่าความเป็นฉนวนของขดลวดมอเตอร์ที่ท่านวัดได้

ดังนั้นบทความนี้จะเป็นการนำเสนอวิธีการปรับปรุงค่าความเป็นฉนวนของขดลวดมอเตอร์ที่ท่านวัดได้ ณ ที่อุณหภูมิรอบข้างบริเวณมอเตอร์ที่ต้องการวัดมีความแตกต่างกัน โดยจะทำการปรับค่าอุณหภูมิดังกล่าวให้อยู่ที่อุณหภูมิอ้างอิงค่าเดียวกันซึ่งปกติแล้วการออกแบบค่าความเป็นฉนวนของขดลวดมอเตอร์จะออกแบบสภาพการที่งานที่อุณหภูมิอ้างอิงอยู่ที่ 40 องศาเซลเซียส

การปรับปรุงค่าความเป็นฉนวนของขดลวดมอเตอร์

                ท่านคงทราบดีแล้วว่าฉนวนของสายไฟฟ้าหรือขดลวดมอเตอร์ก็ตาม ถ้าหากมีการใช้งานที่อุณหภูมิสูงว่าพิกัดของฉนวนก็จะทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างรวดเร็ว และโดยเฉพาะอย่างยิ่งมอเตอร์ไฟฟ้าถ้าหากมีการใช้งานหนักและเมื่ออุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิใช้งานปกติเพียง 10 องศาเซลเซียส ก็จะทำให้มอเตอร์นั้นมีอายุการใช้งานสั้นลงครึ่งหนึ่งของอายุการใช้งานที่ออกแบบไว้เลยทีเดียว

รูปที่ 1 แสดงให้กราฟที่ได้อ้างอิงจากผลการทดลอง ซึ่งจะเป็นการประมาณค่าความต้านทานของขดลวดเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศาเซลเซียสของอุณหภูมิขดลวดมีค่าสูงกว่า 40 องศาเซลเซียส ลดทุกๆ 10 องศาเซลเซียสเมื่อมีอุณหภูมิต่ำกว่า 40 องศาเซลเซียส โดยกราฟดังกล่าวจะสร้างจากสมการที่ 1 เมื่อ =10 โดยสมการที่ 1 นั้นจะเป็นสมการทางคณิตศาสตร์ของกฎ “The half-life rule”

                                                                             (1)

เมื่อ   = ค่าปรับปรุง

= ค่า halving (C⁰)

= ค่าอุณหภูมิจริงของขดลวด (C⁰)

ค่า halving () สำหรับฉนวนที่ได้ผลิตนานมาแล้วนั้นจะใช้ค่าเท่ากับ 10 C⁰ แต่สำหรับค่า halving ของฉนวนใหม่ๆบางแบบอาจจะใช้ค่าอยู่ระหว่าง = 5 C⁰ ถึง 20 C⁰ แต่อย่างไรก็ตามถ้าเราไม่ทราบคุณสมบัติระหว่างค่าอุณหภูมิกับความต้านทานแล้ว ท่านสามารถใช้กราฟในรูปที่ 1 ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการใช้เพื่อประมาณการได้

                ค่าที่ได้รับการปรับปรุงจะได้จากผลคูณระหว่างค่าความต้านทานของฉนวนที่อ่านได้กับค่าปรับปรุงจากรูปที่ 1 หรือจากสมการที่ 1 ดังแสดงต่อไปนี้

                                                                                    (2)

เมื่อ = ค่าความเป็นฉนวน ที่ได้รับการปรับปรุงไปที่ 40 C⁰

= ค่าความเป็นฉนวน ที่วัดค่าได้ที่ T C⁰

รูปที่ 1 ค่าปรับปรุงอุณหภูมิของค่าความต้านทานของฉนวนเมื่อค่า halving = 10 C⁰

ตัวอย่างที่ 1

เมื่อได้ทำการวัดค่าความต้านฉนวนของ DC มอเตอร์ มีค่าเท่ากับ 20 ที่ อุณหภูมิ 60 C⁰

ถ้าต้องการจะหา

1) ค่าปรับปรุง

2) ค่าความต้านทานของฉนวนที่ได้รับการปรับปรุงไปที่ 40 C⁰

วิธีคำนวณ

                เมื่อไม่มีข้อมูลคุณสมบัติระหว่างค่าอุณหภูมิกับความต้านทาน ดังนั้นจึงให้ค่า halving ()=10 หรือใช้กราฟรูปที่ 1

1) ค่าปรับปรุงที่หาได้จาก รูปที่ 1 มีค่าเท่ากับ 4

2) ดังนั้น

รูปที่ 2 ได้แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นที่จะต้องมีการปรับปรุงค่าความต้านทานของฉนวนให้อยู่ที่อุณหภูมิอ้างอิงเดียวกัน Curve A เป็นค่าที่ยังไม่มีการปรับปรุงและ Curve B จะเป็นกราฟที่ได้ปรับปรุงให้มีค่าไปอยู่ที่ 40 C⁰ แล้ว ซึ่งการแปรปรวนของค่าความต้านทานของฉนวนที่ยังไม่มีการปรับปรุงนั้นจะทำให้ท่านนำค่าดังกล่าวไปวิเคราะห์แนวโน้มการเสื่อมสภาพของฉนวนผิดพลาด แต่ในทางตรงกันข้ามเราจะเห็นได้ว่ากราฟที่ได้รับการปรับปรุงแล้ว จะมีแนวโน้มในการเปลี่ยนสภาพไปอย่างช้าตามเวลาหรืออายุการใช้งาน

รูปที่ 2 ค่าความต้านทานของฉนวนก่อนและหลังปรับปรุงให้อยู่ที่อุณหภูมิอ้างอิง

ตัวอย่างที่ 2 สมมุติให้ค่าความเป็นฉนวนของตัวอย่างที่ 1 มีค่า halving ()=15 C⁰

ดังนั้นให้หา

1) ค่าปรับปรุง

2) ค่าความต้านทานของฉนวนที่ได้รับการปรับปรุงไปที่ 40 C⁰

วิธีคำนวณ

1) ค่าปรับปรุงสามารถหาได้จากสมการที่ 1

2)

สรุป

                จากที่ได้อธิบายข้างต้นผู้เขียนหวังว่าท่านผู้อ่านคงจะได้นำวิธีการข้างต้นไปใช้เป็นแนวทางเพื่อวิเคราะห์หาการเสื่อมสภาพของฉนวนที่แท้จริงได้อย่างถูกต้องและเป็นมาตรฐาน ซึ่งจะทำให้ท่านสามารถวางแผนการบำรุงรักษาให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น อีกทั้งลดการสูญเสียในกระบวนการผลิตเนื่องจากสาเหตุฉนวนของมอเตอร์เสื่อมสภาพได้  สวัสดีครับ

เรียบเรียงจาก

- Charles l. Hubert, P.E., (2003). Operating, Testing, and Preventive Maintenance of electrical Power Apparatus. Prentice Hall,.