最常影響工業(yè)工廠的電功率問題包括電壓暫降和暫升、諧波、瞬態(tài)，以及電壓和電流不平衡。
在平衡的三相系統(tǒng)中，各個(gè)相電壓應(yīng)相同或非常接近于相同。不平衡是相電壓不相等程度一個(gè)度量。電壓不平衡是三相系統(tǒng)中各相之間的電壓差異指標(biāo)。不平衡會(huì)影響三相電機(jī)的性能以及縮短其壽命。
瞬態(tài)對電機(jī)的影響可能會(huì)非常嚴(yán)重。電機(jī)繞組的絕緣可能會(huì)擊穿，進(jìn)而導(dǎo)致昂貴的電機(jī)過早發(fā)生故障以及發(fā)生計(jì)劃外停工。
測試電機(jī)中的瞬態(tài)電壓
瞬態(tài)電壓，是指電路中短暫出現(xiàn)的有害電壓尖峰，其根源有多種，包括工廠內(nèi)部或外部。
鄰近負(fù)載的切入或切出、功率因數(shù)修正電容器組乃至遠(yuǎn)處的天氣因素都會(huì)在配電系統(tǒng)上產(chǎn)生瞬態(tài)電壓。這些瞬態(tài)電壓在幅值和頻率上差異很大，會(huì)造成電機(jī)繞組絕緣性能下降或被擊穿。
然而，由于發(fā)生的頻度很低，并且現(xiàn)象發(fā)生的方式也不同，所以找到這些瞬變源非常困難。例如，瞬變可能發(fā)生在控制電纜上，它不一定直接造成設(shè)備故障，但卻可能影響正常工作
識別和測量瞬態(tài)的好辦法之一是使用具有瞬態(tài)功能的三相電能質(zhì)量分析儀，例如Fluke 438-II電能質(zhì)量和電機(jī)分析儀。該儀表上的瞬態(tài)功能可設(shè)定為高于正常電壓50V以上。然后儀表的屏幕上即可顯示高于50V電壓潛在問題——瞬態(tài)。
如果初始測量時(shí)發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)，好的處理方式是測量并記錄電能質(zhì)量隨時(shí)間發(fā)生的變化，可以使用先進(jìn)的工業(yè)電能質(zhì)量記錄儀，例如Fluke 1750三相電能質(zhì)量記錄儀。
不平衡電壓的原因有哪些？
不平衡的三相系統(tǒng)會(huì)造成三相電機(jī)和其他三相負(fù)載發(fā)生性能下降或過早損壞，原因包括：
由于扭矩輸出低于正常值，在電機(jī)上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。
電機(jī)和三相整流器中的電流高于正常值。
不平衡電流通過Y型三相系統(tǒng)的中性線。
電機(jī)端子上的電壓不平衡造成較高的電流不平衡，后者可能是前者的6到10倍。不平衡電流會(huì)造成扭矩脈動(dòng)和機(jī)械應(yīng)力、增大損耗，以及電機(jī)過熱。電壓和電流不平衡還預(yù)示著維護(hù)問題，例如連接松動(dòng)和觸點(diǎn)磨損。
配電系統(tǒng)的任何點(diǎn)都可能發(fā)生不平衡。應(yīng)該對配電箱每相上的負(fù)載進(jìn)行平均分配。如果某相上的負(fù)載遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他相，電壓將低于其他相的電壓。連接至配電箱的變壓器和三相電機(jī)工作時(shí)可能溫度較高、噪聲明顯增大、發(fā)生嚴(yán)重振動(dòng)，甚至造成永久性故障。
如何計(jì)算電壓不平衡
電壓不平衡的計(jì)算方法很簡單。其結(jié)果是百分比不平衡，可用于確定下一步的診斷措施。計(jì)算分為三個(gè)步驟：
確定電壓和電流平均值
計(jì)算最大電壓或電流偏差
最大偏差值除以平均電壓或電流，然后乘以100 %：不平衡 = (根據(jù)平均電壓或電流計(jì)算得到的最大偏差/平均電壓或電流) x 100
手動(dòng)計(jì)算不平衡只能確定某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電壓或電流不平衡。Fluke 438-II等電機(jī)驅(qū)動(dòng)分析儀會(huì)顯示實(shí)時(shí)電壓或電流不平衡，包括任何形式的不平衡。