วิเคราะห์อาการ Trip
Voltage Unbalance กับ Current Unbalance: มอเตอร์ร้อนทั้งที่กระแสไม่เกินพิกัด
Voltage Unbalance คือแรงดันสามเฟสไม่เท่ากัน ส่วน Current Unbalance คือกระแสสามเฟสไม่เท่ากัน สองอย่างนี้สัมพันธ์กันแบบขยายผล — ตาม NEMA MG 1 กระแสที่เบี้ยวมักเป็น 6–10 เท่าของแรงดันที่เบี้ยว ดังนั้นแรงดันเบี้ยว 2% ทำให้กระแสเบี้ยวได้ 12–20% ผลคือเฟสที่กระแสสูงสุดร้อนเกินพิกัดขณะที่กระแสเฉลี่ยยังไม่ถึง FLA รีเลย์ที่ดูแค่ค่าเฉลี่ยจึงไม่ทริปและมอเตอร์ไหม้เงียบ ๆ วิธีตรวจคือวัดแรงดันและกระแสครบทั้งสามเฟสที่ขั้วมอเตอร์ ไม่ใช่ที่หัวตู้
มอเตอร์ที่ร้อนผิดปกติทั้งที่วัดกระแสแล้ว “ไม่เกินพิกัด” เป็นอาการที่หลอกคนได้บ่อยที่สุดอาการหนึ่ง เพราะกระแสที่วัดมักเป็นค่าเฉลี่ยหรือวัดเฟสเดียว ขณะที่ความร้อนเกิดจาก เฟสที่กระแสสูงสุด และจาก กระแสลำดับลบที่มองไม่เห็นจากมิเตอร์ธรรมดา หน้านี้อธิบายว่าทำไมแรงดันที่เบี้ยวเพียงเล็กน้อยถึงทำให้ กระแสเบี้ยวมาก และจะตรวจอย่างไร
Voltage Unbalance กับ Current Unbalance ต่างกันอย่างไร
| Voltage Unbalance | Current Unbalance | |
|---|---|---|
| คืออะไร | แรงดันสามเฟสที่จ่ายเข้ามอเตอร์ไม่เท่ากัน | กระแสที่มอเตอร์ดึงสามเฟสไม่เท่ากัน |
| เป็นอะไร | เหตุ — มาจากระบบจ่ายไฟ | ผล — แต่เป็นเหตุได้เองด้วย |
| ต้นเหตุทั่วไป | โหลด 1 เฟสกระจายไม่เท่ากัน · จุดต่อหลวม · หม้อแปลงแท็ปไม่ตรง | แรงดันไม่สมดุล · ขดลวดมอเตอร์เริ่มเสีย · หน้าสัมผัสไหม้ |
| วัดด้วย | โวลต์มิเตอร์ที่ขั้วมอเตอร์ ทั้งสามคู่ | แคลมป์มิเตอร์ทีละเฟส หรือ EOCR ที่แสดงรายเฟส |
ตาม NEMA MG 1 กระแสที่ไม่สมดุลเมื่อมอเตอร์เดินเต็มโหลด มักเป็นประมาณ 6–10 เท่า ของแรงดัน ที่ไม่สมดุล นี่คือเหตุผลทั้งหมดว่าทำไมแรงดันเบี้ยวนิดเดียวถึงเป็นเรื่องใหญ่
สำคัญ: กระแสไม่สมดุลไม่ได้แปลว่าแรงดันไม่สมดุลเสมอไป ถ้าวัดแล้วแรงดันสมดุลดีแต่กระแสยังเบี้ยว ปัญหาอยู่ที่ตัวมอเตอร์หรือวงจรระหว่างทาง ไม่ใช่ที่ระบบจ่ายไฟ — เป็นการแยกที่สำคัญมาก
คำนวณอย่างไร
NEMA MG 1 นิยาม Voltage Unbalance ไว้แบบที่คำนวณด้วยมือได้ทันที:
% Unbalance = (ผลต่างสูงสุดจากค่าเฉลี่ย ÷ ค่าเฉลี่ย) × 100
ตัวอย่างจริง: 398, 400, 386 V
วัดแรงดันที่ขั้วมอเตอร์ได้ L1-L2 = 398 V, L2-L3 = 400 V, L3-L1 = 386 V
- ค่าเฉลี่ย = (398 + 400 + 386) ÷ 3 = 394.7 V
- ผลต่างจากค่าเฉลี่ย = 3.3 V, 5.3 V และ 8.7 V ← ตัวมากที่สุด
- % Unbalance = 8.7 ÷ 394.7 × 100 = 2.2%
แรงดันเบี้ยว 2.2% แปลว่ากระแสอาจเบี้ยวได้ราว 13–22% และตามเส้นโค้ง Derating ของ NEMA MG 1 มอเตอร์ตัวนี้ควรถูกลดพิกัดการใช้งานลงเหลือประมาณ 0.95 เท่า ของพิกัดเดิม ถ้ายังเดินเต็มพิกัดอยู่ ก็คือเดินเกินความสามารถจริงของมันแล้ว
เกณฑ์ที่ใช้ตัดสิน
| % Voltage Unbalance | ตัวคูณลดพิกัดโดยประมาณ (NEMA MG 1) | ควรทำอะไร |
|---|---|---|
| ต่ำกว่า 1% | ~1.00 | ปกติ |
| 2% | ~0.95 | หาสาเหตุ ยังเดินได้แต่ต้องเฝ้า |
| 3% | ~0.88 | ต้องแก้ ลดโหลดระหว่างรอ |
| 4% | ~0.82 | เร่งแก้ |
| 5% | ~0.75 | NEMA ระบุว่าไม่ควรเดินมอเตอร์ที่เกิน 5% |
ตัวเลขตัวคูณอ่านจากเส้นโค้ง Derating ของ NEMA MG 1 จึงเป็นค่าโดยประมาณ ให้ยึดฉบับจริงเมื่อต้อง ใช้ตัดสินใจทางวิศวกรรม ส่วนฝั่ง IEC มองเรื่องนี้ผ่านองค์ประกอบลำดับลบ (negative sequence) โดย IEC 61000-2-2 กำหนดระดับความเข้ากันได้สำหรับระบบแรงดันต่ำสาธารณะไว้ที่ 2%
ทำไมแรงดันเบี้ยวนิดเดียวทำให้กระแสเบี้ยวเยอะ
มอเตอร์เหนี่ยวนำมองแรงดันที่ไม่สมดุลเป็นสองส่วนซ้อนกัน — ส่วนลำดับบวก (positive sequence) ที่ทำให้ มอเตอร์หมุนตามปกติ และส่วนลำดับลบ (negative sequence) ที่พยายามหมุนสวนทาง
ปัญหาคือ ค่าอิมพีแดนซ์ของมอเตอร์ต่อลำดับลบต่ำมาก — ใกล้เคียงกับอิมพีแดนซ์ตอนล็อกโรเตอร์ ซึ่งราวหนึ่งในห้าถึงหนึ่งในเจ็ดของอิมพีแดนซ์ปกติ ดังนั้นแรงดันลำดับลบเพียงเล็กน้อยจึงสร้างกระแส ลำดับลบก้อนใหญ่ นั่นคือที่มาของตัวคูณ 6–10 เท่า
กระแสลำดับลบก้อนนี้หมุนสวนทางกับโรเตอร์ ทำให้เกิดความถี่เหนี่ยวนำในโรเตอร์ประมาณสองเท่าของ ความถี่ระบบ ผลคือ ความร้อนในโรเตอร์ ที่แคลมป์มิเตอร์ที่สายจ่ายไม่ได้บอกอะไรเลย
NEMA MG 1 ระบุว่าอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นประมาณ 2 เท่าของกำลังสองของเปอร์เซ็นต์ ความไม่สมดุล — ที่ 3% จึงหมายถึงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นราว 18% ซึ่งกินอายุฉนวนอย่างมีนัยสำคัญ
มอเตอร์ร้อนแต่กระแสเฉลี่ยไม่เกิน FLA
สมมติมอเตอร์ FLA 20 A วัดกระแสได้ 18 / 20 / 15 A
- ค่าเฉลี่ย = 17.7 A → ต่ำกว่า FLA รีเลย์ที่ดูค่าเฉลี่ยจะไม่ทริป
- แต่เฟสที่สอง = 20 A → ถึงพิกัดพอดี และเป็นเฟสที่ร้อนที่สุด
- Current Unbalance = ผลต่างสูงสุดจากค่าเฉลี่ย (17.7 − 15 = 2.7) ÷ 17.7 = 15%
รีเลย์ป้องกันที่วัดกระแสเฉลี่ยหรือวัดเพียงเฟสเดียวจะ ไม่ทริป ในสถานการณ์นี้ ขณะที่ขดลวดของ เฟสที่กระแสสูงสุดร้อนเกินพิกัดอยู่จริง และยังมีความร้อนในโรเตอร์จากกระแสลำดับลบซ้อนอีกชั้น มอเตอร์จึงค่อย ๆ เสื่อมจนไหม้โดยไม่เคยมีสัญญาณทริปเลย
ดูเพิ่มที่ แยกอาการโหลดเกินกับขาดเฟส — ขาดเฟสคือกรณี สุดขั้วของความไม่สมดุล ที่เฟสหนึ่งเหลือศูนย์
สาเหตุที่พบจริงหน้างาน
เรียงตามความถี่ที่เจอ:
- จุดต่อหลวมหรือมีออกไซด์ — ที่เทอร์มินอลมอเตอร์ เบรกเกอร์ หรือบัสบาร์ ความต้านทานที่เพิ่มขึ้น เฉพาะเฟสหนึ่งทำให้แรงดันที่ปลายเฟสนั้นตกเฉพาะตอนมีกระแส วัดตอนไม่มีโหลดจะไม่เจอ จุดร้อนมักคลำได้หรือเห็นด้วยกล้องความร้อน
- หน้าสัมผัสคอนแทคเตอร์ไหม้หรือสึกไม่เท่ากัน — เฟสที่หน้าสัมผัสแย่ที่สุดจะมีแรงดันตกคร่อมมากสุด อาการมักแย่ลงเรื่อย ๆ เป็นสัปดาห์ ไม่ได้เกิดวันเดียว
- ฟิวส์เสื่อมหรือใกล้ขาด — ฟิวส์ที่ผ่านความร้อนสะสมมานานจะมีความต้านทานสูงขึ้นก่อนขาดจริง เป็นสาเหตุที่ตรวจยากเพราะฟิวส์ยัง “ไม่ขาด”
- โหลด 1 เฟสกระจายไม่สมดุล — แผงไฟแสงสว่าง เครื่องเชื่อม หรือฮีตเตอร์เฟสเดียวที่ต่อกองอยู่ เฟสเดียว ทำให้แรงดันเฟสนั้นต่ำกว่าเพื่อน เป็นต้นเหตุระดับระบบที่กระทบมอเตอร์ทุกตัวในตู้
- หม้อแปลงแท็ปไม่ตรงหรือขดลวดเริ่มเสีย — พบน้อยกว่า แต่ถ้าแก้ทุกข้อข้างบนแล้วยังเบี้ยว ต้องมองย้อนขึ้นไปถึงหม้อแปลง
- ขดลวดมอเตอร์เริ่มลัดรอบ — กรณีนี้ แรงดันสมดุลแต่กระแสไม่สมดุล ซึ่งเป็นลายเซ็นเฉพาะ ถ้าเจอแบบนี้ปัญหาอยู่ที่ตัวมอเตอร์ ไม่ใช่ที่ระบบไฟ
วัดตรงไหน วัดอย่างไร
วัดที่ ขั้วต่อของมอเตอร์ ไม่ใช่หัวตู้ · วัด ขณะเดินโหลดจริง ไม่ใช่ตอนเดินตัวเปล่า · วัด ครบทั้งสามเฟส ในช่วงเวลาใกล้เคียงกัน
- วัดแรงดันคู่ L1-L2, L2-L3, L3-L1 ที่ขั้วมอเตอร์ขณะเดินโหลดปกติ แล้วคำนวณ % Unbalance
- วัดกระแสทั้งสามเฟสในช่วงเวลาเดียวกัน แล้วคำนวณ % Unbalance ของกระแส
- เทียบสองค่า:
| แรงดัน | กระแส | แปลว่า |
|---|---|---|
| ไม่สมดุล | ไม่สมดุล (≈6–10 เท่า) | ปัญหาอยู่ที่ระบบจ่ายไฟ — ไล่จุดต่อย้อนขึ้นไป |
| สมดุล | ไม่สมดุล | ปัญหาอยู่ที่ตัวมอเตอร์หรือวงจรถัดจากจุดวัด |
| ไม่สมดุล | สมดุล | ตรวจการวัดใหม่ — ผิดปกติ มักเกิดจากวัดคนละเวลา |
ถ้าสงสัยว่าแรงดันตกมาจากระบบมากกว่าจากจุดต่อ ให้ดู วิธีแยกไฟตกในโรงงานกับไฟตกจากการไฟฟ้า ประกอบ
EOCR ตรวจจับอย่างไร
รีเลย์ป้องกันมอเตอร์อิเล็กทรอนิกส์วัดกระแส ทั้งสามเฟสแยกกัน แล้วเทียบส่วนต่างระหว่างเฟสสูงสุด กับต่ำสุด ถ้าเกินค่าที่ตั้งไว้นานกว่าเวลาหน่วงที่กำหนดจะสั่งทริป — ต่างจากโอเวอร์โหลดรีเลย์แบบ ไบเมทัลที่ตอบสนองต่อความร้อนรวมและไม่ได้ออกแบบมาดูความไม่สมดุลโดยตรง
สิ่งที่ได้จากรุ่นดิจิทัลเพิ่มเติมคือ:
- แสดงกระแสรายเฟส บนหน้าจอ ทำให้เห็นความไม่สมดุลได้โดยไม่ต้องเอาแคลมป์ไปวัดทีละเส้น
- บันทึกสาเหตุ Trip แยกประเภท ว่าเป็น Unbalance, Phase Loss หรือ Overload ซึ่งชี้ทิศทาง การตรวจได้ทันที — ดู ทำไมมอเตอร์และ EOCR ถึงทริป
- ตั้งค่า % Unbalance และเวลาหน่วงแยกจากโอเวอร์โหลด ทำให้ตั้งได้ไวโดยไม่ทำให้ทริปหลอก ตอนสตาร์ท — ดู ตั้งค่าอย่างไรไม่ให้ทริปหลอก
การเลือกรุ่นให้ตรงกับงานดูได้ที่ วิธีเลือก EOCR และ เทียบซีรีส์ EOCR
เมื่อไรต้องหยุดเครื่องทันที
- Voltage Unbalance เกิน 5% — NEMA ระบุว่าไม่ควรเดินมอเตอร์ต่อ
- กระแสเฟสใดเฟสหนึ่งเกิน FLA แม้ค่าเฉลี่ยจะยังไม่เกิน
- เฟสหนึ่งเหลือศูนย์หรือใกล้ศูนย์ — นั่นคือขาดเฟส อีกสองเฟสกำลังรับภาระแทนและร้อนเร็วมาก
- กลิ่นไหม้ ตัวเรือนร้อนจนแตะไม่ได้ หรือเสียงหึ่งผิดปกติ ร่วมกับกระแสไม่สมดุล
- ค่าความไม่สมดุลแย่ลงเรื่อย ๆ ภายในไม่กี่วัน — บ่งชี้จุดต่อที่กำลังลุกลาม
กรณีที่ยังเดินต่อได้ระหว่างรอแก้ คือความไม่สมดุลระหว่าง 1–3% และไม่มีเฟสใดเกิน FLA — แต่ต้อง ลดโหลดตามตัวคูณ Derating และตั้งกำหนดวันแก้ ไม่ใช่ปล่อยไว้
สรุปลำดับการตรวจ
- วัดกระแสทั้งสามเฟสที่ขั้วมอเตอร์ขณะเดินโหลดจริง — มีเฟสไหนเกิน FLA หรือไม่
- วัดแรงดันทั้งสามคู่ที่จุดเดียวกัน คำนวณ % Unbalance ตามสูตรด้านบน
- แรงดันเบี้ยวด้วย → ไล่จุดต่อ คอนแทคเตอร์ ฟิวส์ ย้อนขึ้นไปถึงตู้จ่าย
- แรงดันสมดุลแต่กระแสเบี้ยว → ปัญหาที่ตัวมอเตอร์ ส่งวัดค่าความต้านทานขดลวดและความเป็นฉนวน
- แก้แล้ววัดซ้ำ ยืนยันว่าลงมาต่ำกว่า 1–2%
- ติดรีเลย์ที่ตรวจ Unbalance ได้ เพื่อให้ครั้งหน้ารู้ก่อนที่ขดลวดจะเสียหาย
ให้ทีมวิศวกร SAV ช่วยเลือกรุ่น
คำถามที่พบบ่อย (FAQ)
Voltage Unbalance ต่างจาก Current Unbalance อย่างไร?
Voltage Unbalance คือแรงดันที่จ่ายเข้ามอเตอร์สามเฟสไม่เท่ากัน เป็นเหตุ ส่วน Current Unbalance คือกระแสที่มอเตอร์ดึงสามเฟสไม่เท่ากัน เป็นผล ตาม NEMA MG 1 กระแสมักเบี้ยวเป็น 6–10 เท่าของแรงดันที่เบี้ยว แต่กระแสยังเบี้ยวได้จากตัวมอเตอร์เองด้วยแม้แรงดันจะสมดุล เช่น ขดลวดเริ่มลัดรอบ
แรงดันไม่สมดุลเท่าไรถึงยอมรับไม่ได้?
NEMA MG 1 ระบุว่าไม่ควรเดินมอเตอร์ที่ความไม่สมดุลเกิน 5% และเริ่มต้องลดพิกัดการใช้งาน (derate) ตั้งแต่เกิน 1% ในทางปฏิบัติของโรงงาน ถ้าเกิน 2% ควรหาสาเหตุแล้ว เพราะ 2% ทำให้กระแสเบี้ยวได้ถึงราว 20%
ทำไมมอเตอร์ร้อนทั้งที่กระแสเฉลี่ยไม่เกิน FLA?
เพราะความร้อนเกิดที่เฟสที่กระแสสูงสุด ไม่ใช่ที่ค่าเฉลี่ย ถ้ากระแสเป็น 18 / 20 / 15 A ค่าเฉลี่ยคือ 17.7 A ซึ่งอาจยังต่ำกว่า FLA แต่เฟสที่ 20 A อาจเกินพิกัดแล้ว นอกจากนี้กระแสลำดับลบ (negative sequence) ที่เกิดจากความไม่สมดุลยังทำให้เกิดความร้อนในโรเตอร์เพิ่มอีกทางหนึ่ง
วัดแรงดันสามเฟสตรงไหน?
วัดที่ขั้วต่อของมอเตอร์ขณะเดินโหลดจริง ไม่ใช่ที่หัวตู้และไม่ใช่ตอนไม่มีโหลด เพราะจุดต่อหลวมหรือหน้าสัมผัสคอนแทคเตอร์ที่ไหม้จะแสดงผลเฉพาะตอนมีกระแสไหล วัดทั้งสามคู่คือ L1-L2, L2-L3 และ L3-L1
EOCR ตรวจจับความไม่สมดุลได้อย่างไร?
EOCR วัดกระแสทั้งสามเฟสแยกกัน แล้วเทียบส่วนต่างระหว่างเฟสที่สูงสุดกับต่ำสุดกับค่าที่ตั้งไว้ ถ้าเกินตามเวลาที่กำหนดจะสั่งทริป รุ่นดิจิทัลจะแสดงสาเหตุ Trip แยกเป็น Unbalance หรือ Phase Loss ทำให้ช่างรู้ทันทีว่าต้องไปตรวจอะไร
แหล่งอ้างอิง
- NEMA MG 1 — Motors and Generators — นิยาม Voltage Unbalance, เส้นโค้ง Derating และความสัมพันธ์ระหว่างความไม่สมดุลของแรงดันกับกระแส
- IEC 60034-26 — Rotating electrical machines: Effects of unbalanced voltages on the performance of three-phase cage induction motors — ผลของแรงดันไม่สมดุลต่อสมรรถนะและความร้อนของมอเตอร์กรงกระรอกสามเฟส
- IEC 61000-2-2 — Compatibility levels for low-frequency conducted disturbances in public low-voltage supply systems — ระดับความไม่สมดุลที่ยอมรับได้ในระบบแรงดันต่ำสาธารณะ
- IEC 60947-4-1:2023 (Ed. 5.0) — Contactors and motor-starters — ข้อกำหนดของอุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์
เนื้อหานี้เป็นข้อมูลเชิงเทคนิคเพื่อการศึกษาและการเลือกอุปกรณ์เบื้องต้น ค่าที่คำนวณเป็น “ค่าประมาณ” การออกแบบและติดตั้งจริงต้องตรวจสอบกับข้อมูลบน Nameplate มาตรฐานฉบับปัจจุบัน และวิศวกรผู้มีใบอนุญาตประกอบวิชาชีพ SAV ไม่รับผิดชอบต่อการนำไปใช้นอกบริบท