Apakah peranan yang dimainkan oleh penyimpangan harmonik dalam penjanaan haba dalam motor?

Impak Penyimpangan Harmonik terhadap Pemanasan Motor

1. Kehilangan Tembaga yang Bertambah

• Prinsip: Dalam motor, rintangan pelintiran menghasilkan kehilangan tembaga (kehilangan resistif) pada frekuensi asas. Namun, apabila arus harmonik mengalir melalui pelintiran, kesan kulit menjadi lebih ketara disebabkan oleh frekuensi harmonik yang lebih tinggi. Kesan kulit menyebabkan arus berkonsentrasi di dekat permukaan penghantar, mengurangkan kawasan keratan rentas yang berkesan dan meningkatkan rintangan, seterusnya meningkatkan kehilangan tembaga.

• Hasil: Peningkatan kehilangan tembaga secara langsung menyebabkan suhu dalam pelintiran motor meningkat, mempercepatkan penuaan bahan isolasi dan mengurangkan jangka hayat motor.

2. Kehilangan Besi yang Bertambah

• Prinsip: Dalam inti besi motor, kehilangan histeresis dan eddy current, yang dikenali sebagai kehilangan besi, berlaku pada frekuensi asas. Apabila arus harmonik melalui motor, frekuensi perubahan medan magnet meningkat, menyebabkan kehilangan histeresis dan eddy current yang lebih tinggi. Khususnya, harmonik frekuensi tinggi secara signifikan meningkatkan kehilangan eddy current kerana kehilangan ini berkadar dengan kuasa dua frekuensi.

• Hasil: Peningkatan kehilangan besi menyebabkan suhu inti besi meningkat, memperburuk lagi pemanasan motor secara keseluruhan, mengurangkan kecekapan, dan kebolehpercayaan.

3. Kehilangan Tambahan yang Bertambah

• Prinsip: Selain dari kehilangan tembaga dan besi, harmonik boleh menyebabkan bentuk kehilangan tambahan lain. Sebagai contoh, arus harmonik boleh menghasilkan daya elektromagnetik tambahan antara stator dan rotor, menyebabkan getaran mekanikal dan kehilangan geseran. Selain itu, harmonik boleh menyebabkan kehilangan mekanikal tambahan pada komponen seperti bantalan dan kipas.

• Hasil: Kehilangan tambahan ini semakin meningkatkan generasi haba motor, mungkin menyebabkan bantalan yang terlalu panas, kegagalan pelumasan, dan bahkan kerosakan mekanikal.

4. Peningkatan Suhu yang Tidak Seragam

• Prinsip: Kehadiran arus harmonik boleh menyebabkan penyebaran medan magnet yang tidak seragam dalam motor, menyebabkan pemanasan lokal. Sebagai contoh, beberapa kawasan pelintiran mungkin membawa ketumpatan arus harmonik yang lebih tinggi, mengakibatkan kawasan tersebut mencapai suhu yang jauh lebih tinggi daripada kawasan lain. Peningkatan suhu yang tidak seragam ini mempercepatkan penuaan bahan isolasi tempatan dan meningkatkan risiko kegagalan motor.

• Hasil: Pemanasan lokal tidak hanya mempengaruhi jangka hayat motor tetapi juga boleh menyebabkan kegagalan isolasi, mengakibatkan gangguan elektrik yang serius.

5. Kecekapan Sistem Pendinginan yang Berkurang

• Prinsip: Sistem pendinginan motor (seperti kipas dan heat sink) biasanya direka untuk menangani beban termal pada frekuensi asas. Apabila arus harmonik meningkatkan generasi haba motor, keupayaan sistem pendinginan untuk menghapuskan haba tambahan ini mungkin tidak mencukupi, menyebabkan kenaikan suhu motor yang berterusan.

• Hasil: Penurunan kecekapan sistem pendinginan semakin memperburuk masalah pemanasan motor, mencipta siklus jahat yang akhirnya dapat memicu mekanisme perlindungan kelebihan haba atau bahkan merosakkan motor.

6. Faktor Kuasa yang Berkurang

• Prinsip: Kehadiran arus harmonik mengurangkan faktor kuasa motor kerana harmonik tidak memberi sumbangan kepada kerja yang berguna tetapi sebaliknya meningkatkan kuasa reaktif dan kuasa harmonik. Faktor kuasa yang lebih rendah bermaksud motor mesti menarik lebih banyak arus dari grid untuk mengekalkan output kuasa yang sama, yang meningkatkan kehilangan garis dan kehilangan transformator, serta meningkatkan generasi haba motor.

• Hasil: Penurunan faktor kuasa tidak hanya meningkatkan generasi haba motor tetapi juga mengurangkan kecekapan keseluruhan sistem kuasa, menyebabkan kos elektrik yang lebih tinggi.

Ukur-Bidan untuk Mengurangkan Impak Harmonik terhadap Pemanasan Motor

Untuk mengurangkan kesan harmonik terhadap pemanasan motor, langkah-langkah berikut boleh diambil:

• Pasang Penapis Harmonik: Gunakan penapis harmonik pasif atau aktif untuk menyerap atau menekan arus harmonik dalam sistem, memulihkan bentuk gelombang sinus voltan grid, dan mengurangkan impak harmonik terhadap motor.

• Pilih Motor yang Tahan terhadap Harmonik: Beberapa motor direka khusus untuk lebih tahan terhadap harmonik, seperti motor dengan struktur pelintiran khas atau bahan inti yang meminimumkan kehilangan tambahan dan pemanasan yang disebabkan oleh harmonik.

• Optimalkan Pengurusan Beban: Susun jadual produksi untuk mengelakkan operasi terlalu banyak beban non-linear secara serentak, seterusnya mengurangkan pembentukan harmonik.

• Guna Mod Rendah Harmonik dalam Pembekal Frekuensi Berubah (VFD): Jika motor dikendalikan oleh VFD, pilih VFD dengan ciri-ciri rendah harmonik atau sesuaikan parameter VFD untuk mengurangkan output harmonik.

• Tingkatkan Sistem Pendinginan: Untuk motor yang telah terkena harmonik, tingkatkan sistem pendinginan (contohnya, dengan meningkatkan kuasa kipas atau meningkatkan reka bentuk heat sink) untuk meningkatkan pelepasan haba dan mencegah pemanasan berlebihan.

• Pemeliharaan dan Pemantauan Berkala: Inspeksikan keadaan operasi motor secara berkala, pantau parameter seperti suhu, arus, dan faktor kuasa, dan tangani isu-isu potensial dengan segera untuk memastikan prestasi motor yang optimal.

Kesimpulan

Penyimpangan harmonik mempunyai impak yang signifikan terhadap pemanasan motor, terutamanya ditunjukkan melalui peningkatan kehilangan tembaga, kehilangan besi, kehilangan tambahan, peningkatan suhu yang tidak seragam, penurunan kecekapan sistem pendinginan, dan pengurangan faktor kuasa. Faktor-faktor ini secara kolektif menyebabkan suhu motor yang lebih tinggi, mempercepatkan penuaan bahan isolasi, mengurangkan jangka hayat motor, dan boleh menyebabkan kegagalan elektrik dan mekanikal yang serius. Untuk mengurangkan impak harmonik terhadap pemanasan motor, adalah penting untuk melaksanakan ukur-bidan pengurangan harmonik yang efektif, mengoptimumkan pemilihan dan pemeliharaan motor, serta memastikan operasi stabil sistem kuasa.