Techniques for Improving Torque Performance of Three Phase Induction Motor Under Single Phasing Condition Using Capacitor and Neutral Wire

Abstract

มอเตอร์เหนี่ยวนำถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม มอเตอร์จะมีปริมาณกระแสสูงและสมรรถนะแรงบิดที่ด้อยลงหากแหล่งจ่ายไฟฟ้าเกิดขาดหายไปหนึ่งเฟสเนื่องมาจากความบกพร่องของแหล่งจ่าย หรือเกิดความชำรุดเสียหายของระบบป้องกัน หรือรีโคลสเซอร์ทำการปลดกระแสลัดวงจร เป็นต้น ดังนั้น งานวิจัยนี้นำเสนอแนวทางปรับปรุงสมรรถนะแรงบิดของมอเตอร์เหนี่ยวนำด้วยการต่อจุดนิวทรัลของมอเตอร์เข้ากับแหล่งจ่ายเพื่อให้ทำงานเป็นมอเตอร์สองเฟสทันทีที่เกิดการขาดหายของกระแสไฟฟ้าไปหนึ่งเฟส พร้อมทั้งนำเสนอเทคนิควิธีการคำนวณหาค่าตัวเก็บประจุที่เหมาะสมในการช่วยทำให้เกิดความสมดุลของกระแสระหว่างเฟสซึ่งเป็นการลดปัญหากระแสเกินพิกัด โดยแบ่งกรณีศึกษาออกเป็น 4 กรณีคือ กรณีแรกต่อมอเตอร์แบบสามเฟสสมดุลที่ไม่มีการต่อจุดนิวทรัลเข้ากับแหล่งจ่าย กรณีที่สองแรงดันไฟฟ้าป้อนเข้ามอเตอร์ขาดหายไปหนึ่งเฟส กรณีที่สามต่อสายนิวทรัลของมอเตอร์กับแหล่งจ่ายเมื่อแรงดันไฟฟ้าขาดหายไปหนึ่งเฟส และกรณีที่สี่ต่อตัวเก็บประจุอนุกรมกับเฟสที่แรงดันไฟฟ้าขาดหายไป จากการทดสอบพบว่าการต่อสายนิวทรัลผนวกกับการใช้ตัวเก็บประจุต่ออนุกรมกับขดลวดของมอเตอร์เฉพาะเฟสที่เกิดการขาดหายไปของกระแสไฟฟ้าจะทำให้มอเตอร์ยังคงมีสมรรถนะแรงบิดที่ดีอีกทั้งปริมาณกระแสขาเข้าอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้ซึ่งช่วยทำให้มอเตอร์ยังคงสามารถทำงานต่อไปได้อย่างต่อเนื่องขณะที่เกิดกระแสไฟฟ้าขาดหายไปหนึ่งเฟส

Induction motors are widely used in industrial applications. When the induction motors lose one of their three-phase line voltages due to a faulty power supply or single-pole tripping of recloses, they become single phasing. They will continue to run, however, they will draw current more than their rated values. The motor’s torque performances are also degraded. Therefore, this paper presents a method for improving the motor performance under the loss of one phase voltage by connecting the star points between the motor and the power sources using the neutral lead. The additional capacitor is also employed to reduce the degrees of current unbalance. The experiment is conducted into four study cases: three-phase balance with no neutral connection, loss of one phase voltage, loss of one phase voltage with the neutral wire connection, and capacitor connected in series with the phase-loss winding. The study results show that the neutral wire and the additional capacitor connected in series with the phase-loss winding of motor help to improve the motor’s running torque and to reduce the unbalanced current within the acceptable level. This proposed method allows the induction motors to keep running without damage when they experience a one-phase loss of voltage.