ปัญหาแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลของมอเตอร์ไฟฟ้า

ปนัดดา ศรีจันทรา
    
         ข้อมูลที่ระบุเอาไว้บนเนมเพลต (Name Plate) ของมอเตอร์ไฟฟ้าชนิดอินดักชั่นนั้น ระบุถึงพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่ทำให้มอเตอร์สามารถทำงานได้อย่างปกติ โดยเฉพาะเรื่องของแรงดันไฟฟ้า (Voltage) ถือเป็นข้อมูล และพารามิเตอร์หลักที่จะเพิ่ม หรือลดประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าได้ ทั้งนี้เนื่องจากการใช้งานในมอเตอร์มักเกิดปัญหาของระดับแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่จ่ายให้มอเตอร์ ยกตัวอย่างเช่น แรงดันต่ำ (Under Voltage), แรงดันไม่สมดุล (Unbalance) หรือแรงดันเกิน (Over Voltage) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกิดในระบบไฟฟ้า 3 เฟส

     ดังนั้น คุณภาพด้านแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์จึงมีผลและสร้างปัญหาให้กับการใช้งานมอเตอร์ไฟฟ้าได้อย่างมาก เพราะหากป้อนแรงดันไม่ตรงตามที่ระบุเอาไว้บนเนมเพลตและไม่มีการติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันด้วยแล้วความเสียหายก็จะเกิดขึ้นได้                                                                                                                                                                                                                                                                          

ระดับแรงดันปกติของมอเตอร์ไฟฟ้า

    สมาคมผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าแห่งชาติสหรัฐ (NEMA) ได้ระบุข้อกำหนดมาตรฐานเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าไว้ในอนุกรมมาตรฐาน NEMA MG 1-2003: Motor and Generator

    มอเตอร์ไฟฟ้าที่ผ่านการรับรองตามมาตรฐานดังกล่าวจะทำงานในย่านแรงดันที่มากกว่า หรือน้อยกว่าแรงดันพิกัด (Rated Voltage) ไม่เกิน 10 % ยกตัวอย่างเช่น ถ้าแรงดันไฟฟ้าที่พิกัดของมอเตอร์ตัวหนึ่งเท่ากับ 380 โวลต์ มอเตอร์จะทำงานได้อย่างปลอดภัยในระดับแรงดันไฟฟ้า 342 ถึง 418 โวลต์ อย่างไรก็ตามแม้ว่าจะปลอดภัย แต่การเปลี่ยนของระดับแรงดันจะส่งผลให้แรงบิด (Torque), อุณหภูมิ, กระแสไฟฟ้า, ความเร็วรอบมอเตอร์ รวมทั้งคุณลักษณะอื่นเปลี่ยนไปจนอาจส่งผลต่อการขับภาระของมอเตอร์ โดยเฉพาะหากอุณหภูมิของมอเตอร์สูงขึ้นจะส่งผลให้อายุการใช้งานของมอเตอร์ไฟฟ้าลดลง เพราะความร้อนจะทำให้ฉนวนของขดลวดตัวนำเสื่อมสภาพเร็วขึ้น

 ทั้งนี้มีการศึกษาถึงผลกระทบของอุณหภูมิในขณะใช้งานมอเตอร์ พบว่าการเพิ่มของอุณหภูมิ 10 ๐C จะสร้างการเสื่อมสภาพให้กับฉนวนขดลวดตั้งแต่ 50% ขึ้นไป ดังในตารางที่ 1 แสดงระดับแรงดันปกติของมอเตอร์ไฟฟ้า และระดับแรงดันที่มอเตอร์สามารถทำงานได้ ตามมาตรฐาน NEMA MG1-1993

ตารางที่ 1 ระดับแรงดันใช้งานของมอเตอร์อินดักชั่น ตามมาตรฐาน NEMA

ตารางที่ 2 แสดงผลกระทบของการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่ส่งผลต่อคุณสมบัติอื่น ๆ ของมอเตอร์ไฟฟ้า 3 เฟส 

            ในระบบแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่จ่ายแรงดันรูปคลื่นไซน์  (Sinusoidal) ซึ่งจ่ายแรงดัน 3 เฟส ที่มีขนาด (Magnitude) เท่ากันทั้ง 3 เฟส โดยที่แต่ละเฟสทำมุมทางไฟฟ้ากันเท่ากับ 120 องศา ดังแสดงในรูปที่ 1 และความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าหมายถึงขนาดของแต่ละเฟสไม่เท่ากัน ดังแสดงในรูปที่ 2 เมื่อขนาดของแรงดันไม่เท่ากันจะส่งผลให้ผลรวมทางเวกเตอร์ของแต่ละเฟสไม่เท่ากับศูนย์

ซึ่งก็หมายถึงว่าจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลในสายนิวตรอล (Neutral) ของระบบ โดยที่สาเหตุของความไม่สมดุลของแหล่งจ่ายไฟฟ้า เกิดได้จากหลายสาเหตุ เช่น ความไม่เท่ากันของอิมพีแดนซ์ในระบบสายส่ง และระบบจำหน่ายไฟฟ้าจากต้นทางไปยังผู้ใช้ไฟฟ้า, เกิดจากโหลดของแต่ละเฟสไม่เท่ากัน หรือไม่สมดุลกันทั้ง 3 เฟส เมื่อนำเอาแหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล ไปจ่ายให้กับโหลด 3 เฟสที่สมดุลกันแล้ว จะส่งผลให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าโหลดในแต่ละเฟสไม่เท่ากันจนทำให้โหลด หรืออุปกรณ์ไฟฟ้านั้น ๆ ทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ และแรงดันที่ไม่สมดุลนำมาซึ่งปัญหาด้านคุณภาพของกำลังไฟฟ้า 

อาการที่เกิดจากแรงดันผิดปกติ         

อาการของมอเตอร์ที่เกิดจากปัญหาของแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล หรือไม่ตรงตามที่ระบุเอาไว้บนเนมเพลต อาจสังเกตได้ไม่ชัดเจน ทั้งนี้ระดับแรงดันจะเปลี่ยนแปลงได้จากผลกระทบของภาระที่กำลังขับเคลื่อนอยู่ด้วย การวัดค่าแรงดันในสภาวะคงที่ (Steady State) ในจุดที่สามารถทำได้จึงเป็นวิธีการที่ดีที่สุดที่จะรู้ถึงปัญหาที่เกิดขึ้น นอกจากนี้แล้วเรายังอาจสังเกตเหตุการณ์ดังต่อไปนี้เพื่อตรวจสอบปัญหาที่เกิดขึ้นได้
- มีมอเตอร์ไฟฟ้าหลายตัวในโรงงานเสียบ่อยขึ้น

- อายุการใช้งานของมอเตอร์ที่ซ่อมมาใหม่สั้นลงกว่าที่คาดเอาไว้

- การทริปของวงจรจ่ายไฟมอเตอร์โดยไม่รู้สาเหตุ

- มอเตอร์มีความไวต่อแรงดันกระเพื่อมมากกว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ

- การสตาร์ทมอเตอร์ทำได้ยากกว่าที่เคยเป็น

- อุปกรณ์ป้องกันมอเตอร์สั่งการทริปบ่อย ๆ

ข้อสังเกตที่กล่าวมานี้เป็นจุดเริ่มต้นช่วยตัดสินใจเพื่อการวิเคราะห์ และตัดสินใจแก้ไขระบบแรงดันไฟฟ้าของสายการผลิต หรือของโรงงานที่ป้อนให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า และเมื่อรู้ถึงปัญหาเกี่ยวกับระดับแรงดันของมอเตอร์ไฟฟ้าแล้ว จะมีวิธีการแก้ไขตามขั้นตอนต่าง ๆ ดังนี้

ขั้นตอนที่ 1

 ตรวจสอบว่าปัญหาที่เกิดขึ้นนั้น มาจากมอเตอร์ตัวใดตัวหนึ่ง หรือเกิดปัญหาทั้งระบบ เพื่อแยกสาเหตุว่าน่าจะเกิดจากแหล่งจ่ายไฟภายนอก หรือภายใน ทั้งนี้การตรวจสอบด้วยการวัดค่าพารามิเตอร์สำคัญ อาจใช้รูปแบบเอกสารบันทึกข้อมูลที่จำเป็นดังแสดงในตารางที่ 3 เพื่อบันทึกค่าแรงดันไฟฟ้าในวงจร (แบบเฟสต่อเฟส และแรงดันไฟฟ้าในแต่ละไลน์) และกระแสไฟฟ้าแต่ละเฟสด้วยมิเตอร์แบบ RMS เพื่อตรวจสอบหากเกิดฮาร์มอนิกขึ้น ค่าที่ได้จากการวัดจะนำมาคำนวณบอกถึงความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าได้ โดยเทียบกับค่าที่ระบุไว้บนเนมเพลต ด้วยสมการที่ 1

ตารางที่ 3 แบบบันทึกข้อมูลการตรวจสอบมอเตอร์

     เปอร์เซ็นต์ Voltage Unbalance = (ค่าเบี่ยงเบนสูงสุด/ค่าเฉลี่ย) x 100
     เปอร์เซ็นต์ Current Unbalance = (ค่าเบี่ยงเบนสูงสุด/ค่าเฉลี่ย) x 100 ………. (สมการที่ 1)

  ขั้นตอนที่ 2

ทำการวัดค่าแรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าในจุดที่สามารถวัดระหว่างหม้อแปลงไฟฟ้า ไปจนถึงขั้วต่อไฟฟ้าของมอเตอร์ ถ้าเป็นมอเตอร์แบบ 3 เฟส จะต้องทำการบันทึกค่าทั้ง 3 เฟส และหากเป็นไปได้ให้วัดค่าแรงดัน และกระแสไฟฟ้าในขณะที่มอเตอร์กำลังหมุน เมื่อวิ่งตัวเปล่า และในขับโหลดเต็มที่ ยกตัวอย่างเช่น มอเตอร์ไฟฟ้าในระบบปรับอากาศ ให้ทำการบันทึกในขณะเริ่มเครื่อง ในขณะไม่มีโหลด

และในขณะมีโหลดเต็มที่ ซึ่งจะได้เอกสารบันทึก 3 ชุดแยกกัน นอกจากนี้หากสามารถวัดค่าแรงดันขดลวดมอเตอร์ที่วงจรควบคุมมอเตอร์ได้ด้วยก็จะมีประโยชน์กับการหาสาเหตุการทริปของวงจรไฟฟ้าซึ่งเกิดจากแรงดันกระชาก หรือแรงดันต่ำที่รีเลย์ควบคุม หรือความผิดปกติของขดลวดสตาร์ทของมอเตอร์ได้อีกด้วย

  ขั้นตอนที่ 3

     ถ้าเป็นมอเตอร์ 3 เฟส เราอาจคำนวณเปอร์เซ็นต์ของแรงดันไม่สมดุลได้ด้วยวิธีการดังนี้
1. เฉลี่ยค่าแรงดัน จากค่าในแต่ละเฟส  (Vab, Vbc 1และ Vca หารด้วย 3)

2. เลือกค่าของแรงดันเฟสต่อเฟส ซึ่งเปลี่ยนแปลงมากที่สุดจากค่าเฉลี่ยเพื่อหาความแตกต่างระหว่างค่าแรงดันเฉลี่ยกับค่าที่เปลี่ยนแปลงสูงสุดจากค่าเฉลี่ย (หรือเรียกว่าค่าเบี่ยงเบนสูงสุดจากค่าเฉลี่ย)

ยกตัวอย่างเช่น ถ้าแรงดันที่วัดได้เป็น 389, 411 และ 400 โวลต์ จะได้ว่าแรงดันเฉลี่ยเท่ากับ
(389+411+400)/3 = 400 โวลต์                                                                                                                                                                                                                                                                                            

โดยค่าที่มีความต่างจากค่าเฉลี่ยมากที่สุดเท่ากับ (400-389) = 11 โวลต์

จากสมการที่ 1 ก็จะได้ว่า % Voltage Unbalance = (11/400) x 100 = 2.75% 
และใช้วิธีการเดียวกันนี้คำนวณ % Current Unbalance

ขั้นตอนที่ 4
     ถ้าผลลัพธ์ที่ได้จากขั้นตอนที่ 3 ปรากฏว่ากระแสไฟฟ้าของมอเตอร์สูงกว่ากระแสไฟฟ้าที่พิกัด หรือแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุลเกิดขึ้นเกิน 1% และมอเตอร์หยุดทำงาน โดยที่แรงดันใช้งานของมอเตอร์อยู่นอกเหนือค่าที่ระบุไว้ในตารางที่ 1

เราอาจทำการตรวจสอบ และแก้ไขดังนี้
1. ตรวจสอบชิ้นส่วนต่าง ๆ ของมอเตอร์ ตั้งแต่ส่วนของเมนไฟฟ้า, สายตัวนำ ไปจนถึงขั้วต่อมอเตอร์

2. ตรวจสอบว่าจุดต่อไฟฟ้าต่าง ๆ ในวงจรมอเตอร์นั้นแน่นหนาดีหรือไม่ เพราะจุดต่อที่หลวม หรือชำรุดจะส่งผลต่อค่าอิมพีแดนซ์ของวงจรมอเตอร์

3. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขั้วต่อที่เลือกใช้เข้ากันได้กับชนิดของตัวนำโลหะที่เลือก ทั้งนี้ความร้อนอาจทำให้โลหะต่างชนิดกันทำปฏิกิริยาต่อกันจนส่งผลให้สายตัวนำ กับขั้วต่อ (Terminal) เกิดการหลวม

4. ตรวจสอบแมกเนติกคอนแทกเตอร์ว่าทำงานปกติ และมีขนาดเหมาะสมกับมอเตอร์หรือไม่ เพราะบางครั้งที่แมกเนติกเสื่อมสภาพ หรือมีหน้าสัมผัสที่สกปรกจะส่งผลต่อการจ่ายไฟฟ้าให้กับมอเตอร์ได้

5. ตรวจสอบขนาดของสายตัวนำไฟฟ้าที่จ่ายไฟฟ้าให้กับมอเตอร์และวงจรควบคุม การเลือกใช้สายตัวนำที่เล็กกว่าพิกัดกระแสส่งผลให้เกิดปัญหาแรงดันตกได้

6. ตรวจสอบคาปาซิเตอร์ที่ต่ออยู่ในวงจร 3 เฟส เผื่อว่าเฟสใดที่คาปาซิเตอร์ถูกตัดออกจากวงจร เช่น ฟิวส์ขาด หรือคาปาซิเตอร์เสีย จนทำให้เกิดความไม่สมดุลของแรงดันแต่ละเฟสได้

     ปัญหาเกี่ยวกับความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเกิน 3% ในขณะที่ยังไม่ได้เริ่มเดินมอเตอร์ อาจต้องติดต่อหน่วยงานไฟฟ้าท้องถิ่นเพื่อหาสาเหตุ และแก้ไข อย่างไรก็ตาม หากได้การตรวจสอบในขั้นตอนที่ 1-4 แล้วยังคงปรากฏปัญหาของแรงดันไฟฟ้าอยู่ ก็อาจต้องพิจารณาหัวข้อต่อไปนี้เพื่อวิเคราะห์ปัญหาเพิ่มเติม

แรงดันในสภาวะคงที่ (Steady State Voltage) สูงมาก หรือต่ำเกินไป

   หากระดับแรงดันใช้งานของมอเตอร์อยู่นอกเหนือระดับขอบเขต 10% หรือหากต้องการให้ระดับแรงดันใช้งานของมอเตอร์เข้าใกล้กับค่าที่แสดงบนเนมเพลต ก็อาจต้องใช้วิธีปรับเพิ่ม หรือลดแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้อยู่ในย่านที่ต้องการ อย่างไรก็ตามการปรับค่าลด หรือเพิ่มจะส่งผลเสียต่อการเริ่มเดินของมอเตอร์ และกับวงจรควบคุมได้

   การปรับแรงดันที่จ่ายให้มอเตอร์ อาจใช้วิธีการปรับแท็ปลดแรงดันที่หม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งจ่ายไฟฟ้าให้กับโรงงาน แต่ทั้งนี้การปรับระดับแรงดันโดยรวมอาจส่งผลกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ ซึ่งต้องการแรงดันที่คงที่ ทางเลือกที่สามารถทำได้ดีกว่าคือ การเลือกใช้หม้อแปลงแบบ Step Up หรือ Step Down สำหรับปรับแรงดันให้มอเตอร์บางตัวแทนการปรับที่เมนไฟฟ้าหลักของโรงงาน ทั้งนี้หม้อแปลงไฟฟ้าบางชนิดสามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่ได้ (Constant Voltage Transformer) ซึ่งก็จะช่วยลดผลกระทบที่เกิดกับวงจรควบคุมมอเตอร์ได้

   นอกจากนี้เราอาจเลือกใช้หม้อแปลงแบบ “Auto Transformer” ที่สามารถรักษาระดับแรงดันแบบเพิ่ม/ลด (Boost, Buck Regulator) ช่วยปรับแรงดันได้ 5-20% ขึ้นอยู่กับรูปแบบการเชื่อมต่อวงจรขดลวดปฐมภูมิ หรือทุติยภูมิ หม้อแปลงแบบออโต้ซึ่งเป็นแบบ 1 เฟส เราอาจนำมาใช้กับมอเตอร์ไฟฟ้าแบบ 3 เฟสได้ด้วยการต่อหม้อแปลง 3 ตัว ที่แต่ละเฟส แต่มีข้อควรระวังว่า ค่าอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงทั้ง 3 จะต้องเท่ากันด้วย

รูปที่ 3 แสดงการต่อ Boost/Buck เข้าในระบบไฟฟ้า

 ถ้าแรงดันไม่สมดุลมีค่าสูง

  การแก้ปัญหาจะต้องค้นหาสาเหตุ และระดับของแรงดันไม่สมดุลในหน่วยเปอร์เซ็นต์เสียก่อนเพื่อที่จะทำการแก้ไข ยกตัวอย่างเช่น ความไม่สมดุลที่เกิดจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าไม่สมดุล, เกิดจากโหลดในระบบ Single Phase ไม่สมดุล, จุดต่อวงจรมีค่าอิมพีแดนซ์สูง หรือเกิดจาดความผิดปกติของแหล่งจ่ายไฟฟ้า ในหลากหลายกรณีของสาเหตุเราอาจตรวจไม่พบจากขั้นตอนที่ 1-4 

     หากความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าไม่ได้เกิดจากส่วนของวงจรจ่ายไฟฟ้าภายในโรงงาน และไม่ได้เกิดจากโหลดในระบบ Single Phase ไม่สมดุล กรณีนี้อาจต้องติดต่อการไฟฟ้าท้องถิ่นเพื่อตรวจสอบความไม่สมดุลของแรงดันระบบสายส่งไฟฟ้าให้โรงงาน หรืออาจต้องติดตั้งอุปกรณ์รักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้กับระบบไฟฟ้าในโรงงาน

     หากระดับความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าสูงเกิน 1 % และไม่ส่งผลอย่างชัดเจนกับการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า หรือไม่ได้ทำให้อุปกรณ์ตัดตอนไฟฟ้าทำงาน ก็อาจเป็นได้ว่าระดับของแรงดันเป็นผลมาจากโหลดที่เปลี่ยนไปในแต่ละช่วงเวลา ในขณะที่มาตรฐานของ NEMA ระบุว่ามอเตอร์ไฟฟ้าจะทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพเมื่อระดับโหลด ใกล้เคียงพิกัด

และมีระดับความไม่สมดุลของแรงดันเกิดขึ้นไม่เกิน 1% ส่วนมาตรฐานของ ANSI และ IEEE C84.1 ระบุไว้ที่ไม่เกิน 3% อย่างไรก็ตามจากข้อมูลการปฏิบัติทั่วไปพบว่าหากตรวจสอบได้ว่าแรงดันที่ขั้วของมอเตอร์เกิดการไม่สมดุลเกิน 1% แล้วเราอาจต้องลดพิกัด (Derating) การใช้งานของมอเตอร์เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ และเพิ่มความปลอดภัย  โดยพิจารณาจากกราฟความสัมพันธ์ระหว่างเปอร์เซ็นต์ของแรงดันไม่สมดุล กับตัวคูณลดพิกัด (Derating Factor) ดังแสดงในรูปที่ 4

 รูปที่ 4  กราฟความสัมพันธ์ระหว่างเปอร์เซ็นต์ของแรงดันไม่สมดุล

ทั้งนี้การลดพิกัดมอเตอร์ตามกราฟในรูปที่ 4 สำหรับมอเตอร์ขนาดเล็กและขนาดกลาง เพื่อป้องกันตัวมอเตอร์ร้อนจัดจนเกิดอันตรายได้

กรณีศึกษาความผิดปกติจากแรงดันไม่สมดุล

 โรงงานแห่งหนึ่งติดต่อไปยังการไฟฟ้าเพื่อให้ช่วยตรวจสอบปัญหาเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้โรงงาน เนื่องจากในช่วงหลัง ๆ มานี้มีมอเตอร์ไฟฟ้าในโรงงานเสียบ่อย ผิดปกติ ทั้งนี้โรงงานติดตั้งหม้อแปลงขนาด 1000KVA 380 โวลต์ เมื่อทำการตรวจวัดค่าแรงดันในแต่ละเฟสที่จ่ายให้มอเตอร์ไฟฟ้าได้ค่าดังนี้

     แรงดันเฟส A-B = 390 โวลต์, แรงดันเฟส B-C = 370 โวลต์ และแรงดันเฟส C-A = 400 โวลต์,
     คำนวณค่าเฉลี่ยจากแรงดันทั้ง 3 ส่วน จะได้ว่า V(average) = (390+370+400)/3 = 386.67 โวลต์
     ค่าเบี่ยงเบนสูงสุด เท่ากับ (386.67-370) = 16.67 โวลต์

 ดังนั้นแรงดันไม่สมดุลจากกรณีนี้ จึงมีค่าเท่ากับ [16.67/386.67) x 100] = 4.3 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งค่าความไม่สมดุลที่คำนวณได้นี้มีค่าสูงกว่าที่คาดไว้ว่าจะเกิดผลของการขับโหลด หรือเกิดจากปัญหาของแหล่งจ่ายไฟฟ้า จึงต้องค้นหาสาเหตุต่อไปดังนี้

 ทำการวัดกระแสไฟฟ้าจากสายส่ง ไปยังด้านที่จ่ายให้หม้อแปลงขนาด 1000KVA ได้ดังนี้
 กระแสเฟส A = 15.4A. กระแสเฟส B = 18 A และเฟส C = 18.9 A.

     คำนวณกระแสไฟฟ้าเฉลี่ย เท่ากับ (15.4+18+18.9)/3 =17.4 A. และได้ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดเท่ากับ (17.4-15.4) = 2 แอมป์
     ดังนั้นกระแสไฟฟ้าไม่สมดุลจึงเท่ากับ [2/17.4) x 100] = 11.49 เปอร์เซ็นต์

 จากตัวเลขที่คำนวณได้จึงคาดการณ์ได้ว่าสาเหตุน่าจะเกิดจากสายเมนป้อนเข้าโรงงานผ่านอุปกรณ์ซึ่งทำหน้าที่รักษาระดับแรงดันในสายส่งไฟฟ้า ซึ่งติดตั้งห่างจากโรงงานเป็นระยะทางเกือบ 3 กิโลเมตร หรืออาจเกิดจากตู้คาปาซิเตอร์ซึ่งติดตั้งไว้เพื่อปรับแก้ค่าเพาเวอร์แฟกเตอร์ของโรงงานติดตั้งไว้ไกลจากตู้เมนไฟฟ้า จึงส่งผลให้เกิดแรงดันตกคร่อมในสายขึ้นได้ อย่างไรก็ตามทีมงานตรวจสอบของโรงงานได้ทำการตรวจสอบที่อุปกรณ์รักษาระดับแรงดัน

ซึ่งใช้เป็นแบบ Buck-Boost Regulator ก็พบว่าที่เฟส A ถูกปรับไว้ที่ระดับขั้น 12 Buck, เฟส B ถูกปรับไว้ที่ ตำแหน่ง 4 Boost และเฟส C ปรับไว้ที่ ตำแหน่ง 8 Boost 

สรุปได้ว่าแรงดันไม่สมดุลเกิดจากการทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์รักษาระดับแรงดันที่เฟส A และ C จึงสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ด้วยการซ่อมอุปกรณ์ดังกล่าวนี้เอง

 การแก้ไขปัญหาความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าช่วยป้องกันความเสียหายกับกับตัวมอเตอร์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ ในระบบ และช่วยประหยัดต้นทุนพลังงานด้วย โดยที่เราอาจคำนวณตัวเลขต้นทุนที่ไดรับจากการปรับปรุงระดับความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าได้ตามตัวอย่างต่อไปนี้

ตัวอย่างการคำนวณ

     สมมุติว่ามอเตอร์ตัวหนึ่งมีขนาด 100 แรงม้า ถูกใช้งาน 6,800 ชั่วโมงต่อปี โดยที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมที่เกิดแรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล ในระดับ 2.75 เปอร์เซ็นต์ และการไฟฟ้าคิดค่าไฟฟ้า หน่วยละ 3 บาทต่อกิโลวัตต์-ชั่วโมง (Kwh) และอาศัยข้อมูลจากตารางที่ 4 เพื่อใช้ในการคำนวณ

ตารางที่ 4 แสดงประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้า ภายใต้สภาวะที่แรงดันไฟฟ้าไม่สมดุล

        จะคำนวณปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าต่อปี และค่าไฟฟ้าที่ประหยัดได้ต่อปีได้ดังนี้
  -  พลังงานไฟฟ้าที่ประหยัดได้ต่อปี  = (100hp x 746 kw/hp) x (6,800 hours/year) x (100/93 – 100/94.4)
                                                         = 8,086 กิโลวัตต์-ชั่วโมงต่อปี
  -  ค่าไฟฟ้าที่ประหยัดได้ต่อปี  = 8086 x 3 
                                                = 24,258 บาท
        ทั้งนี้ตัวเลขค่าไฟฟ้าที่ประหยัดของโรงงงานได้จะมากกว่านี้หากแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ไม่สมดุลจ่ายไฟให้มอเตอร์จำนวนหลาย ๆ ตัวในโรงงาน

ข้อมูลอ้างอิง
1. Eliminate Voltage Unbalance, Motor Systems Tip Sheet #7 • September 2005, Industrial Technologies Program Energy Efficiency and Renewable Energy U.S. Department of Energy Washington, DC
2. Electric Motor Voltage Quality Problems, U.S. Department of Energy - Energy Efficiency and  Renewable Energy, Spring 2005