การแก้ปัญหามอเตอร์ไฟฟ้า

ปัญหาเกี่ยวกับมอเตอร์ไฟฟ้ามักเกิดขึ้นเมื่อใช้งานไปถึงระยะการซ่อมบำรุง, เมื่อผ่านการใช้งานหนัก หรือเมื่อเกิดปัญหาในระบบไฟฟ้าจนส่งผลให้มอเตอร์ทำงานไม่เต็มประสิทธิภาพ และไม่ว่าจะด้วยสาเหตุใดก็ตาม เราสามารถยืดอายุการใช้งานมอเตอร์ให้ยาวนานได้ด้วยการดูแลรักษา และแก้ปัญหาอย่างถูกต้อง ด้วยกระบวนการง่าย ๆ 

กำจัดฝุ่นผง และการการกัดกร่อน

ปัญหาอีกอย่างที่พบได้ในการใช้งานจริงก็คือ การที่ตลับลูกปืนมีเสียงดัง และร้อน กรณีนี้จะต้องถอดตลับลูกปืนออก ทำการล้างช่องบรรจุตลับลูกปืน (Housing) ด้วยน้ำยาทำความสะอาด แล้วทำการเปลี่ยนตลับลูกปืนใหม่ เพราะตลับลูกปืนดังกล่าวอาจหลวม หรือเกิดข้อบกพร่องขึ้นภายใน เมื่อเปลี่ยนใหม่แล้วจะต้องอัดจาระบีในช่องเก็บจาระบี (Grease Cavity) ด้วยก่อนที่จะประกอบเข้ากับมอเตอร์เหมือนเดิม ในกรณีที่ไม่สามารถรื้อตลับลูกปืนออกจากแกนมอเตอร์ได้ ให้สังเกตที่เนื้อจาระบีว่ามีฝุ่นผงสิ่งสกปรกหรือไม่ เพราะอาจเป็นสาเหตุทำให้เกิดเสียงดังในขณะมอเตอร์หมุน เราอาจแก้ไขได้โดยการทำความสะอาด แล้วอัดจาระบีใหม่เข้าไปแทน

ความร้อน เสียงดัง และการสั่นสะเทือน

ความร้อนที่เกิดขึ้นสูงผิดปกติในตัวมอเตอร์เป็นสัญญาณเตือนว่ามีปัญหาเกิดขึ้น ข้อสันนิษฐานเบื้องต้นนั้นมีสาเหตุจากการเสื่อมสภาพของฉนวนขดลวดทองแดง เมื่อความร้อนยิ่งเพิ่มสูงขึ้นโอกาสที่จะเกิดการลัดวงจรระหว่างรอบของขดลวดก็เกิดขึ้นได้ และเป็นสาเหตุให้มอเตอร์มีอายุการใช้งานสั้นลง นอกจากนี้สาเหตุที่ทำให้ตัวมอเตอร์ร้อนผิดปกติเกิดได้จากอีก 5 สาเหตุดังนี้

1. เลือกใช้มอเตอร์ผิดขนาด กล่าวคือเลือกมอเตอร์ขนาดเล็กเกินไป เมื่อนำไปขับโหลดจึงมีแรงบิดไม่เพียงพอ และกระแสไหลในขดลวดตัวนำสูงกว่าพิกัด

2.ระบบการระบายความร้อนไม่ดี ทั้งนี้โดยปกติจะมีพัดลมระบายอากาศติดอยู่กับเพลาหมุนของมอเตอร์เพื่อส่งผ่านลมเย็นไปยังขดลวดทองแดงในตัวมอเตอร์เพื่อไม่ให้เกิดความร้อนสูงในขณะการใช้งานอย่างต่อเนื่อง แต่หากมีสิ่งสกปรก หรือวัตถุมาบังช่องระบายอากาศ จะทำให้การระบายอากาศทำได้ไม่ดีจนทำให้เกิดความร้อนสะสมในตัวมอเตอร์ นอกจากนี้ในสภาพแวดล้อมการใช้งานที่ตัวมอเตอร์ต้องติดตั้งอยู่กับแหล่งกำเนิดความร้อน ที่ปล่อยลมร้อนมายังตัวมอเตอร์ เช่น ฮีตเตอร์ หรือชุดคอนเดนเซอร์ของระบบปรับอากาศ จะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์

3.มอเตอร์ขับโหลดเกินพิกัด หมายถึงการนำมอเตอร์ไปขับโหลดที่ไม่คงที่ หรือเป็นการขับโหลดแบบร่วม ส่งผลให้มอเตอร์ต้องส่งแรงบิดมากขึ้น กระแสไหลสูงขึ้นกว่าระดับปกติ จนทำให้ขดลวดเกิดความร้อนสะสมขึ้นได้

4.มอเตอร์รับแรงเสียดทานมากขึ้น ทั้งนี้สาเหตุอาจเกิดได้จากเพลาหมุนเกิดการเยื้องแกน กับเพลาหมุนของโหลดที่มอเตอร์ขับเคลื่อนอยู่, ความผิดปกติของตลับลูกปืน หรือความผิดปกติของระบบส่งกำลังทางกล เมื่อมอเตอร์ต้องต่อสู้กับแรงเสียดทานมากขึ้น ก็จะเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้อุณหภูมิของมอเตอร์เพิ่มสูงขึ้น

5.เกิดความผิดปกติของระบบไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์ ยกตัวอย่างเช่น แรงดันที่จ่ายให้มอเตอร์ต่ำกว่าพิกัดจนทำให้เกิดกระแสไหลในมอเตอร์มากขึ้นเพื่อที่จะสร้างแรงบิดที่เพียงพอในการขับโหลด นอกจากนี้อาจเป็นเพราะจุดต่อขั้วไฟฟ้า หรือจุดต่อขดลวดตัวนำของมอเตอร์หลวม เป็นสาเหตุให้เกิดความร้อนสูงขึ้นในขดลวดได้ทั้งสิ้น

เมื่อรู้สึกว่าตัวถังมอเตอร์ร้อนผิดปกติ ให้สังเกตว่าขณะมอเตอร์หมุนนั้นมีการสั่นสะเทือนมากกว่าปกติ สัญญาณดังกล่าวนี้บ่งบอกว่าเริ่มมีอาการเสียของมอเตอร์ โดยเฉพาะที่ตลับลูกปืน และขดลวดมอเตอร์ ทั้งนี้การสั่นสะเทือนของมอเตอร์ในขณะหมุนอาจเป็นสาเหตุให้เกิดความเสียหายตามมาได้ เพราะมอเตอร์ที่สั่นสะเทือนมากจะทำให้ขั้วต่อวงจรไฟฟ้าภายในเกิดการหลวม หรือหลุดออกจากกัน รวมทั้งทำให้ระบบส่งกำลังทางกลเกิดความเสียหาย และไม่ได้สมดุล ในที่สุดแล้วการสั่นสะเทือนจะเป็นการทำลายตลับลูกปืนได้

หากสังเกตพบการสั่นสะเทือน และเสียงดังรบกวนที่ตัวมอเตอร์ จะต้องรีบทำการแก้ไขโดยเร็ว ยกตัวอย่างเช่นการแก้ไขการเยื้องแกนของเพลาหมุน ที่สามารถแก้ไขได้ด้วยการเลือกใช้คับปลิ้งแบบยืดหยุ่น (Flexible Coupling), ใช้เครื่องมือจัดแนวแกนหมุน ซึ่งมีทั้งแบบใช้แสงเลเซอร์ หรือแบบใช้ระบบคอมพิวเตอร์ให้เลือกใช้ หรือการแก้ไขการสั่นสะเทือนด้วยการใช้ฐานรองช่วยลดแรงสั่นสะเทือนซึ่งทำมาจากยาง สปริง หรือโช้คอัพ เป็นต้น

อย่างไรก็ตามการสั่นสะเทือนของมอเตอร์ไฟฟ้าอาจมีสาเหตุมาจากความไม่สมดุลของระบบไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์ ทั้งนี้ความไม่สมดุลของระบบไฟฟ้าเกิดขึ้นได้จากการที่สนามแม่เหล็กระหว่างสเตเตอร์ กับโรเตอร์ ไม่ราบเรียบ อันเป็นผลมาจากความผิดปกติของอุปกรณ์ในตัวมอเตอร์เช่น ขดลวดฟิลด์ หรือสลิปริง เป็นต้น นอกจากที่กล่าวมาแล้วนั้นการสั่นสะเทือนมักมีสาเหตุมาจากการติดตั้งมอเตอร์ไม่ดี หรือชิ้นส่วนใดหลวม หรือหลุดออกไป ส่วนเสียงดังรบกวนมักเกิดจากใบพัดระบายอากาศหมุนกระทบกับฝาครอบตัวถังมอเตอร์ หรือมีวัตถุแปลกปลอมติดอยู่ในส่วนของใบพัดลม เป็นต้น

ขดลวดมอเตอร์

อาการผิดปกติของมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีสาเหตุจากขดลวดทองแดงทั้งในส่วนของแกนโรเตอร์ หรือสเตเตอร์ จะแสดงออกให้เห็นอย่างชัดเจน ยกตัวอย่างเช่น มอเตอร์มีแรงบิดต่ำลงมาก มอเตอร์ร้อนผิดปกติ จนถึงขั้นที่ไม่ทำงานเลย อย่างไรก็ตาม เมื่อได้ถอดมอเตอร์ออกมาเพื่อซ่อมบำรุง เราสามารถตรวจสอบชิ้นส่วนของขดลวดทองแดงได้ดังนี้

นอกจากที่กล่าวมานี้ การทดสอบขดลวด ก็จะรู้ถึงสิ่งผิดปกติที่เกิดขึ้นได้ก่อนที่ความเสียหายจะเกิดขึ้นในชั่วโมงการทำงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับมอเตอร์แรงม้าสูง ๆ หรือมอเตอร์ที่ติดตั้งในบริเวณที่สำคัญ ๆ หรือเสี่ยงอันตราย

เริ่มจากวิธีการทดสอบที่ง่ายที่สุด ด้วยการใช้เครื่องมือวัดค่าความต้านทานฉนวน และวัดการลงกราวด์ของมอเตอร์ ทั้งนี้เครื่องมือวัดค่าความต้านทานสูง ๆ หรือ เมกกะโอห์มมิเตอร์ (Megger) จะปล่อยแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูง 500 ถึง 1,000 โวลต์ ให้กับมอเตอร์เพื่อวัดค่าความต้านทานของฉนวนออกมา โดยตามมาตรฐานของ NEMA นั้นระบุความต้านทานลงกราวด์ขั้นต่ำสุดอยู่ที่ 1 เมกกะโอห์มต่อแรงดัน 1 กิโลโวลต์ ยกตัวอย่างมอเตอร์ขนาดกลางควรจะมีค่าความต้านทานอยู่ที่ระดับไม่ต่ำกว่า 50 เมกกะโอห์ม แต่หากค่าความต้านทานที่อ่านได้นั้นต่ำกว่าผิดปกติก็แสดงให้เห็นว่าขดลวดเกิดความชื้น มีคราบน้ำมัน มีฝุ่นผงที่เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ หรือฉนวนมีการเสื่อมสภาพตามอายุการใช้งาน

นอกจากนี้ยังอาจต้องใช้การทดสอบขดลวดแบบ “AC High Potential Ground Test” ซึ่งเป็นรูปแบบการทดสอบที่ให้ความแม่นยำมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะกับมอเตอร์ขนาดใหญ่ ๆ ซึ่งแรงดันจากเมกกะโอห์มมิเตอร์ นั้นสูงไม่เพียงพอ วิธีการดังกล่าวจะใช้แรงดันสูง 2 เท่าของแรงดันใช้งานมอเตอร์บวกกับ 1,000 โวลต์ เพื่อทดสอบการลงกราวด์ระหว่างขดลวด และตัวถังมอเตอร์ อย่างไรก็ตามการทดสอบแบบนี้จะไม่สามารถตรวจพบว่าฉนวนขดลวดนั้นยังดีอยู่หรือเสื่อมสภาพแล้ว และยังเป็นการทดสอบที่ใช้แรงดันสูงจึงเสี่ยงอันตรายมาก เพราะแรงดังสูงอาจทำให้เกิดการอาร์กลงกราวด์ ทำให้ฉนวนขดลวดเกิดการไหม้

เมื่อมีความชื้นในตัวมอเตอร์ โดยเฉพาะเมื่อวัดค่าความต้านทานลงกราวด์ได้ค่าต่ำ เราจะต้องทำความสะอาดเพื่อขจัดสิ่งสกปรกที่ติดอยู่กับขดลวดตัวนำออกไป และเป่าแห้งเพื่อไล่ความชื้น ทั้งนี้จะใช้วิธีการต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับเครื่องมือที่มีอยู่  ยกตัวอย่างเช่น หัวฉีดน้ำอุ่น และน้ำยาซักล้าง สามารถนำมาใช้ล้างคราบฝุ่นสกปรกได้ รวมทั้งคราบน้ำมัน คราบขี้เกลือบริเวณตัวถัง และบริเวณขั้วต่อสาย ก็จะต้องทำความสะอาดออกด้วย และหลังจากการทำความสะอาดแล้ว จะต้องเป่าให้แห้งด้วยลม หรือนำเข้าในเตาอบ โดยเฉพาะบริเวณขดลวดทองแดงที่ต้องแห้งสนิท

แปรงถ่าน และคอมมิวเตเตอร์ (กรณีมอเตอร์กระแสตรง)

ส่วนประกอบของแปรงถ่านเป็นส่วนที่สิ้นเปลือง โดยมีอายุการใช้งานที่เราต้องเปลี่ยนเมื่อแปรงถ่านใกล้หมด ส่วนคอมมิวเตเตอร์ซึ่งประกบอยู่กับแปรงถ่านก็มักจะมีการเสีย ซึ่งเป็นผลมาจากความผิดปกติของแปรงถ่าน และสัญญาณไฟฟ้า ทั้งนี้มีวิธีสังเกตเพื่อตรวจสอบแปรงถ่าน และคอมมิวเตเตอร์ ดังนี้

แปรงถ่าน และคอลเล็กเตอร์ริง (กรณีมอเตอร์ซิงโครนัส)

ชิ้นส่วนของมอเตอร์ซิงโครนัสที่มักเกิดอาการเสียก็คือแปรงถ่าน และคอลเล็กเตอร์ริง โดยมีวิธีสังเกตดังนี้

1.หากตรวจพบจุดสีดำบนคอลเล็กเตอร์ริง จะต้องขัดออกด้วยกระดาษทรายละเอียด แต่ถ้าเป็นรอยลึก ขัดไม่ออกก็จะต้องรื้อ และเปลี่ยนคอลเล็กตอร์ริงใหม่ ตรวจสอบรอยถลอกบนแปรงถ่าน ซึ่งจะบ่งบอกว่าเกิดการอาร์กของกระแสไฟฟ้า ที่มีสาเหตุมาจากวงแหวนไม่เรียบ เมื่อใช้งานต่อไปผิวหน้าของวงแหวนจะยิ่งเสียหายมากขึ้นในขณะที่แปรงถ่านก็จะสึกหรอเร็วกว่าปกติ กรณีนี้จะต้องถอดวงแหวนออกมาเปลี่ยนใหม่ ตรวจสอบแปรงถ่านของคอลเล็กตอร์ริง ซึ่งมีโอกาสที่หลวมได้เร็วพอ ๆ กับแปรงถ่านของคอมมิวเตเตอร์ ทั้งนี้ปัญหาที่พบบ่อยเกี่ยวกับชิ้นส่วนของแปรงถ่าน และคอมมิวเตเตอร์ก็คือการหลวม และการเกิดประกายไฟจากการสปาร์กของกระแสไฟฟ้าจนทำให้เกิดรอยไหม้ จนทำให้ผิวหน้าสัมผัสระหว่างแปรงถ่านไม่เรียบ เมื่อไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์ไม่ราบเรียบจึงเกิดผลกระทบต่อการหมุนของมอเตอร์โดยตรง

ผู้มีหน้าที่ตรวจสอบเพื่อซ่อมบำรุงมอเตอร์ไฟฟ้าอาจละเลยชิ้นส่วนของแปรงถ่าน และคอมมิวเตเตอร์เพราะเข้าใจว่าเป็นชิ้นส่วนที่ทนทาน และจะเสียตามอายุการใช้งานเท่านั้น แต่ในความเป็นจริงชิ้นส่วนดังกล่าวนี้อาจเสียได้เร็วจากตัวแปรอื่น ๆ เช่น การใช้งานมอเตอร์ขับโหลดเกินพิกัดอยู่บ่อย ๆ, การสั่นสะเทือนของมอเตอร์ส่งผลให้แปรงถ่านหลวม หรือความชื้นในอากาศ เป็นต้น นอกจากนี้ปัญหาที่เกิดกับแปรงถ่านและคอมมิวเตเตอร์อาจกลับมาเกิดซ้ำซากได้อีกด้วยสาเหตุของลักษณะการใช้งาน ไม่ใช่ที่อยู่อุปกรณ์เพียงอย่างเดียว ดังนั้นจึงต้องตรวจสอบ และปรับลักษณะการใช้งานให้ตรงตามคุณสมบัติของมอเตอร์ด้วย

เทคโนโลยีการซ่อมบำรุงมอเตอร์ไฟฟ้า

ในปัจจุบันมีการนำเอาเทคโนโลยีของเซนเซอร์มาช่วยตรวจสอบสภาพของมอเตอร์ โดยเฉพาะในส่วนที่มีการเคลื่อนที่และสึกหรออย่างเช่น แกนหมุน และตลับลูกปืน ทั้งนี้ในบรรดาตัวเลือกของเทคโนโลยีต่าง ๆ นั้น ที่จะขอกล่าวถึงในที่นี้ก็คือการใช้เซนเซอร์ตรวจฟังเสียงอัลตราโซนิก (Ultrasonic) ในตลับลูกปืน เพื่อนำมาวิเคราะห์ถึงสภาพของตลับลูกปืน อันเป็นผลดีต่องานซ่อมบำรุงเป็นอย่างมาก

เทคโนโลยีดังกล่าวนี้จะดักฟังเสียงความถี่สูงระดับอัลตราโซนิก ซึ่งเป็นเสียงที่เกิดจากการเกิดแรงเสียดทานของเพลาหมุน, เสียงจากลมที่ต้านการหมุน และเสียงจากการคายประจุไฟฟ้า ในขณะที่มอเตอร์หมุนจะเกิดแรงเสียดทานที่แกนหมุนของมอเตอร์กระทำกับตลับลูกปืน นอกจากแรงเสียดทานแล้วยังทำให้เกิดความร้อนขึ้นด้วย อย่างไรก็ตามแรงเสียดทานที่เกิดเป็นเรื่องปกติที่เราแก้ไข และลดลงได้ด้วยการใส่จารบีหล่อลื่นเอาไว้ แต่หากจาระบีแห้ง หรือเกิดสิ่งผิดปกติเช่นเพลาหมุนเอียง หรือตลับลูกปืนไม่สมดุล เสียงที่เกิดขึ้นก็จะผิดปกติ จากแรงเสียดทานที่มากขึ้น และจากการที่มอเตอร์สั่นสะเทือนมากขึ้นด้วย

การซ่อมบำรุงมอเตอร์ไฟฟ้านอกจากจะต้องจัดทำเป็นตารางเวลาแล้ว ควรคำนึงถึงเหตุการณ์ผิดปกติที่เกิดขึ้นในขณะการใช้งานด้วย ยกตัวอย่างเช่น เมื่อเกิดความผิดปกติของระบบไฟฟ้าในโรงงานบ่อย ๆ หรือเมื่อมีการปรับเปลี่ยนโหลดในช่วงขณะที่เพิ่มปริมาณการผลิต นอกจากสิ่งสำคัญอีกอย่าง หนึ่ง ของการซ่อมบำรุงที่มีประสิทธิภาพก็คือความรวดเร็วในการซ่อม เพราะการหยุดเดินเครื่องเป็นเวลานานนั้นย่อมส่งผลเสียต่อการผลิตให้ได้ตามเป้าหมาย ทั้งนี้การใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่นเทคโนโลยีทางด้านเซนเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ และซอฟต์แวร์เข้ามาช่วยตรวจสอบสภาพของมอเตอร์จะช่วยเตือนถึงความเสียหายที่อาจจะลุกลามขึ้นได้