knowledge
ความสมดุลกระแสในระบบไฟฟ้า 3 เฟส — ขีดจำกัดที่ยอมได้และผลกระทบเมื่อไม่สมดุล
27
ต.ค.
ต.ค.
ความสมดุลของกระแสในระบบไฟฟ้า 3 เฟส เป็นปัจจัยสำคัญต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของมอเตอร์และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ ในโรงงาน เมื่อกระแสแต่ละเฟสแตกต่างกันมาก จะเกิดความร้อนเฉพาะจุด เสียประสิทธิภาพ และอาจเกิดแรงบิดผิดปกติจนเกิดความเสียหายได้ บทความนี้อธิบายขีดจำกัดที่ยอมได้ของความต่างกระแส สาเหตุผลกระทบ วิธีตรวจวัด และแนวทางปรับปรุงระบบให้สมดุลตามมาตรฐานวิศวกรรมไฟฟ้า
- ขีดจำกัดความต่างกระแสที่ยอมได้ (Tolerance)
- ค่ากำหนดเชิงปฏิบัติ: กระแสในแต่ละเฟสไม่ควรแตกต่างจากค่ากระแสเฉลี่ยของทั้งระบบเกินประมาณ 10–15%
- เหตุผล: หากความไม่สมดุลเกิน 15% จะเพิ่มการร้อนของขดลวดและสายไฟ ลดประสิทธิภาพมอเตอร์ และเสี่ยงต่อความเสียหายของฉนวนและแบริ่ง
- ความสัมพันธ์กับแรงดันไม่สมดุล: แรงดันเฟสที่ไม่สมดุลเกิน 3–5% สามารถทำให้กระแสไม่สมดุลเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (อาจถึง ~20%)
- ผลกระทบจากกระแสไม่สมดุลต่อมอเตอร์และระบบไฟฟ้า
- ความร้อนเฉพาะจุดในขดลวด (hot spot) — เร่งการสึกหรอของฉนวนและลดอายุการใช้งาน
- แรงบิดลดหรือเกิดแรงบิดย้อนกลับ (torque pulsation) — ส่งผลต่อคุณภาพการขับเคลื่อนและชิ้นงาน
- กระแสเฟสสูงกว่าเกินพิกัด — ทำให้โอเวอร์โหลดรีเลย์ทำงานและเกิด downtime
- ประสิทธิภาพระบบลดลงและการสูญเสียพลังงานเพิ่มขึ้น
- สาเหตุที่ทำให้กระแสไม่สมดุล (Common causes)
- โหลดไม่สมดุลบนระบบ (uneven single‑phase loads connected across phases)
- แรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลจากต้นทาง (supply imbalance)
- ความต้านทานหรือความต่อเนื่องของสายไฟ/ขั้วต่อมีปัญหา (loose connection, corroded conductor)
- ปัญหาที่มอเตอร์เอง เช่น ขดลวดเฟสหนึ่งเสื่อม หรือสายต่อเฟสหลวม
- ความผิดพลาดในการต่อสายหรือการออกแบบระบบ
- วิธีตรวจวัดและวิเคราะห์ความไม่สมดุล
- เครื่องมือ: Clamp meter (วัดกระแสแต่ละเฟส), 3‑phase power analyzer, oscilloscope, หรือ data logger สำหรับวัดแบบต่อเนื่อง
- เกณฑ์การคำนวณความต่าง (%) = (I_max − I_avg) / I_avg × 100 หรือใช้ค่าความเบี่ยงเบนมาตรฐานของเฟสทั้งสาม
- การวิเคราะห์ร่วมกับแรงดัน: ตรวจสอบทั้งแรงดันและกระแสพร้อมกันเพื่อตรวจหาแหล่งปัญหา
- แนวทางการแก้ไขและป้องกันความไม่สมดุล
- กระจายโหลดแบบสมดุล: กระจายโหลด single‑phase ให้เท่าๆ กันระหว่างเฟส เพื่อลดความต่าง
- ตรวจสอบและซ่อมจุดเชื่อมต่อ: แน่นน็อต ขจัดสนิม เปลี่ยนสายที่มีความเสียหาย
- ซ่อมมอเตอร์ที่มีเฟสขดลวดเสียหาย: หากขดลวดมีปัญหาให้ rewind หรือเปลี่ยนมอเตอร์ตามความเหมาะสม
- ใช้อุปกรณ์ชดเชย: เช่น Phase‑balancing transformer, auto‑transformer หรือ Static Phase Balancer ในระบบที่โหลดเปลี่ยนแปลงมาก
- ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกัน: Phase protection relay, unbalance current relay เพื่อเตือนหรือตัดการทำงานก่อนเกิดความเสียหาย
- วางแผน PM และมอนิเตอร์: ตรวจวัดกระแส/แรงดันเป็นระยะ เก็บ log เพื่อวิเคราะห์แนวโน้มก่อนเกิดเหตุ
- มาตรฐานและคำแนะนำทางวิศวกรรม
- หลายแหล่งแนะนำให้ความไม่สมดุลไม่เกิน 10% เป็นเกณฑ์ปฏิบัติที่ปลอดภัยสำหรับมอเตอร์ทั่วไป
- หากแรงดันเฟสไม่สมดุลเกิน 3–5% ควรตรวจสอบและแก้ไข เพราะจะส่งผลให้กระแสไม่สมดุลสูงขึ้น
- ปฏิบัติตามคำแนะนำผู้ผลิตมอเตอร์ (datasheet) เกี่ยวกับขอบเขตความไม่สมดุลที่ยอมรับได้และ Service Factor
สรุป
การรักษาความสมดุลของกระแสในระบบ 3 เฟส เป็นสิ่งสำคัญในการปกป้องมอเตอร์และอุปกรณ์ไฟฟ้าจากความร้อนเกิน ปัญหาแรงบิด และการเสียหายก่อนเวลา ค่าความต่างกระแสที่ยอมได้โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 10–15% จากค่ากระแสเฉลี่ย การตรวจวัดอย่างสม่ำเสมอ การกระจายโหลดอย่างเหมาะสม และการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันจะช่วยให้ระบบไฟฟ้าทำงานเสถียร ปลอดภัย และมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น
