Một chiếc đồng hồ vạn năng có thể phát hiện bao nhiêu loại lỗi ?

Trong hệ thống vận hành của các nhà máy công nghiệp, sự ổn định của dòng điện là yếu tố sống còn quyết định năng suất dây chuyền. Các kỹ sư bảo trì thường xuyên đối mặt với áp lực phải duy trì máy móc hoạt động liên tục, trong khi các sự cố về điện lại thường diễn ra âm thầm bên trong những tủ điều khiển kín mít hay các máng cáp chằng chịt. Những thay đổi nhỏ nhất về thông số vật lý nếu không được kiểm soát kịp thời sẽ dẫn đến hậu quả dây chuyền ngừng chạy.

Để có thể "bắt bệnh" chính xác cho hệ thống, người kỹ thuật viên cần một công cụ có khả năng chuyển đổi những đại lượng vô hình thành các con số định lượng cụ thể. Khả năng phân tích nhanh chóng các chỉ số về áp, dòng hay trở kháng không chỉ giúp xác định vị trí hỏng hóc mà còn hỗ trợ đưa ra phương án khắc phục triệt để.

Thiết bị đo lường cầm tay chính là vật bất ly thân giúp đội ngũ kỹ thuật thấu hiểu tiếng nói của máy móc. Một chiếc đồng hồ vạn năng chất lượng cao ngày nay không đơn thuần chỉ để đo thông mạch, mà nó đóng vai trò như một trạm chẩn đoán di động, giúp phát hiện hàng loạt vấn đề kỹ thuật phức tạp từ nguồn cấp cho đến tải tiêu thụ cuối cùng.

Một chiếc đồng hồ vạn năng có thể phát hiện bao nhiêu loại lỗi ?

I. HIỆN TƯỢNG ĐIỆN ÁP ẢO TRÊN DÂY DẪN NGẮT NGUỒN GÂY NHẦM LẪN KHI SỬA CHỮA

Một trong những tình huống gây hoang mang nhất cho kỹ thuật viên bảo trì là việc thiết bị đo vẫn báo có điện áp ngay cả khi aptomat nguồn đã được ngắt hoàn toàn. Về mặt kỹ thuật, đây là hiện tượng điện áp cảm ứng hay còn gọi là điện áp "ma". Trong môi trường công nghiệp, các dây dẫn điện thường được bó lại với nhau và chạy dọc theo các máng cáp dài hàng trăm mét. Khi một dây dẫn đang mang điện nằm cạnh một dây dẫn đang hở mạch (đã ngắt nguồn), sự gần gũi về mặt vật lý sẽ tạo ra một tụ điện ký sinh giữa hai dây.

Dòng điện xoay chiều biến thiên liên tục sẽ truyền một năng lượng nhỏ qua tụ điện ký sinh này sang dây dẫn đang ngắt điện. Các thiết bị đo thông thường có trở kháng đầu vào rất cao (thường là vài Mega Ohm) sẽ không tiêu thụ năng lượng này mà hiển thị nó lên màn hình như một giá trị điện áp thực. Điều này khiến người thợ không thể phân biệt được đâu là điện áp thực từ nguồn, đâu là điện áp cảm ứng, dẫn đến việc đưa ra các quyết định xử lý sai lệch hoặc mất thời gian đi tìm nguồn rò rỉ không tồn tại. Dòng sản phẩm đo lường chuyên dụng giải quyết vấn đề này bằng chế độ trở kháng thấp, giúp triệt tiêu điện áp ảo ngay lập tức.

Các trường hợp cụ thể mà hiện tượng này gây cản trở công việc bảo trì bao gồm:

Các đường dây điều khiển tín hiệu chạy song song với cáp động lực trong cùng một thang máng cáp.
Hệ thống chiếu sáng nhà xưởng sử dụng sơ đồ công tắc đảo chiều với đường dây trung gian dài.
Khi cần xác định trạng thái an toàn của thiết bị trước khi chạm tay vào sửa chữa nhưng đồng hồ vẫn báo mức áp lửng lơ.
Các dây dự phòng không đấu nối nằm trong bó cáp nhưng lại hiển thị điện áp gần bằng điện áp nguồn.

Một chiếc đồng hồ vạn năng có thể phát hiện bao nhiêu loại lỗi ?

II. ĐỘNG CƠ BA PHA BỊ QUÁ NHIỆT DO SỰ MẤT CÂN BẰNG ĐIỆN ÁP GIỮA CÁC PHA

Đối với các nhà máy sản xuất, động cơ điện ba pha là thành phần tiêu thụ năng lượng lớn nhất và cũng là nơi dễ xảy ra sự cố nhất. Một vấn đề nghiêm trọng mà các kỹ sư thường bỏ qua là sự mất cân bằng pha từ nguồn cấp. Theo lý thuyết, điện áp giữa ba pha phải bằng nhau để tạo ra từ trường quay đồng đều. Thực tế lưới điện nhà máy thường bị lệch do việc phân bố các tải một pha (như đèn, máy tính, quạt nhỏ) không đồng đều giữa các pha, hoặc do tiếp xúc kém tại các điểm đấu nối đầu nguồn.

Sự mất cân bằng điện áp dù rất nhỏ cũng gây ra hậu quả lớn không ngờ đối với động cơ. Theo các nghiên cứu kỹ thuật, sự mất cân bằng điện áp chỉ cần ở mức 2% có thể dẫn đến sự mất cân bằng dòng điện lên tới 10% trong các cuộn dây stator. Dòng điện không đều này tạo ra các mô-men quay nghịch, chống lại chiều quay chính của động cơ. Hậu quả là động cơ bị rung lắc mạnh về mặt cơ khí và nhiệt độ cuộn dây tăng lên rất nhanh. Nhiệt độ cao là kẻ thù số một của lớp cách điện; cứ mỗi 10 độ C tăng thêm so với định mức, tuổi thọ của lớp cách điện sẽ giảm đi một nửa.

Thiết bị đo lường giúp kỹ thuật viên giám sát chặt chẽ sự chênh lệch này thông qua các phép đo so sánh liên tục. Việc phát hiện sớm tình trạng lệch áp cho phép nhà máy thực hiện các biện pháp cân đảo pha kịp thời hoặc lắp đặt các thiết bị ổn định nguồn. Nếu không có sự can thiệp này, động cơ sẽ liên tục vận hành trong tình trạng quá tải nhiệt, dẫn đến việc cháy cuộn dây hoặc hỏng vòng bi chỉ sau một thời gian ngắn, gây thiệt hại lớn về chi phí thay thế và thời gian dừng máy.

III. HƯ HỎNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT BÊN TRONG BỘ BIẾN TẦN

Sự phổ biến của biến tần (VFD) trong điều khiển tốc độ động cơ mang lại hiệu quả tiết kiệm điện nhưng cũng đặt ra thách thức mới trong việc sửa chữa. Khi một biến tần báo lỗi và ngừng hoạt động, nguyên nhân thường nằm ở khối công suất, nơi chịu áp lực lớn nhất từ dòng điện và nhiệt độ. Các linh kiện bán dẫn như Diode chỉnh lưu đầu vào hay IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) đầu ra là những thành phần dễ bị tổn thương nhất do quá dòng, quá áp hoặc lão hóa theo thời gian.

Các linh kiện này hoạt động dựa trên lớp tiếp giáp P-N. Khi bị hỏng, chúng thường rơi vào trạng thái ngắn mạch (chập) hoặc hở mạch (đứt). Nếu một Diode trong cầu chỉnh lưu bị hỏng, biến tần sẽ không thể chuyển đổi điện áp AC sang DC một cách mượt mà, dẫn đến gợn sóng điện áp cao và phá hủy tụ điện DC Bus. Tương tự, nếu một IGBT bị chập, nó sẽ gây ngắn mạch trực tiếp nguồn DC sang đầu ra động cơ, kích hoạt chế độ bảo vệ hoặc làm nổ cầu chì ngay lập tức. Việc tháo rời toàn bộ biến tần để kiểm tra rất mất thời gian, do đó cần một phương pháp chẩn đoán nhanh ngay tại hiện trường.

Quy trình kiểm tra nhanh tình trạng linh kiện bán dẫn bằng thiết bị đo bao gồm:

Đo mức sụt áp thuận trên các cặp chân của cầu Diode để xác định xem lớp tiếp giáp còn hoạt động tốt hay đã bị đánh thủng.
Kiểm tra khả năng khóa dòng ngược của các linh kiện để đảm bảo không có dòng rò rỉ chạy ngược chiều gây nóng linh kiện.
So sánh giá trị đo được giữa các pha đầu vào và đầu ra để tìm ra nhánh bị lỗi cụ thể mà không cần cấp nguồn cho biến tần.
Xác định nhanh các tụ điện bị khô hoặc điện trở xả bị đứt làm ảnh hưởng đến quá trình khởi động của hệ thống.

Một chiếc đồng hồ vạn năng có thể phát hiện bao nhiêu loại lỗi ?

IV. SỰ CỐ NGẮT MÁY ĐỘT NGỘT DO DÒNG ĐIỆN RÒ RỈ QUA LỚP CÁCH ĐIỆN BỊ SUY GIẢM

Trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt, các lớp vỏ cách điện của dây dẫn và cuộn dây động cơ liên tục chịu tác động của nhiệt độ thay đổi, độ ẩm cao, bụi bẩn dẫn điện và hơi hóa chất ăn mòn. Theo thời gian, tính chất cách điện của vật liệu polymer hoặc vecni sẽ bị suy giảm, dẫn đến việc dòng điện không còn chạy hoàn toàn trong dây dẫn mà bắt đầu rò rỉ ra vỏ máy hoặc xuống đất. Đây là nguyên nhân hàng đầu gây ra hiện tượng nhảy aptomat chống dòng rò (ELCB/GFCI) một cách ngẫu nhiên, làm gián đoạn quy trình sản xuất mà không có dấu hiệu báo trước rõ ràng.

Vấn đề trở nên phức tạp hơn khi dòng rò này không cố định mà biến thiên theo điều kiện môi trường. Ví dụ, vào những ngày độ ẩm cao hoặc khi máy mới khởi động, dòng rò có thể tăng cao đủ để kích hoạt thiết bị bảo vệ, nhưng sau đó lại giảm xuống khi máy nóng lên làm khô độ ẩm. Việc đo điện trở cách điện bằng Megohm-meter là phương pháp tiêu chuẩn, nhưng nó yêu cầu phải cắt điện hoàn toàn hệ thống. Trong nhiều trường hợp dây chuyền cần chạy liên tục, kỹ thuật viên cần phương pháp theo dõi sống.

Lúc này, khả năng đo dòng điện rò rỉ ở mức mili-ampe (mA) trở nên vô cùng giá trị. Bằng cách kẹp thiết bị đo vào dây tiếp địa hoặc kẹp bao trùm cả các dây pha và trung tính, kỹ thuật viên có thể theo dõi trực tiếp lượng dòng điện đang thất thoát ra ngoài. Việc giám sát xu hướng tăng dần của dòng rò theo thời gian giúp bộ phận bảo trì tiên lượng được thời điểm thiết bị sẽ hỏng hóc. Thay vì đợi đến khi máy ngừng hoạt động đột ngột, họ có thể lên kế hoạch vệ sinh, tẩm sấy hoặc thay thế cáp dẫn vào các kỳ bảo dưỡng định kỳ, đảm bảo tính sẵn sàng cao nhất cho hệ thống sản xuất.

V. NHIỆT ĐỘ TĂNG CAO TẠI CÁC ĐIỂM ĐẤU NỐI DO ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC LỚN

Một nghịch lý trong hệ thống điện là những hư hỏng lớn nhất thường bắt nguồn từ những chi tiết nhỏ nhất: các ốc vít, cầu đấu và điểm nối dây. Trong quá trình vận hành, sự rung động cơ khí của máy móc cộng với sự giãn nở nhiệt chu kỳ (nóng lên khi chạy tải và nguội đi khi nghỉ) làm cho các mối nối này dần bị lỏng ra. Khi lực siết không còn đủ chặt, diện tích tiếp xúc giữa hai bề mặt dẫn điện giảm đi, đồng thời không khí xâm nhập vào tạo ra lớp oxit hóa. Tất cả các yếu tố này làm tăng điện trở tiếp xúc tại điểm nối.

Theo định luật vật lý, nhiệt lượng tỏa ra tại một điểm tỷ lệ thuận với điện trở và bình phương cường độ dòng điện đi qua nó. Do đó, một điểm nối lỏng trong hệ thống chịu tải lớn sẽ trở thành một "lò sưởi" cục bộ. Nhiệt độ cao sẽ làm nóng chảy lớp vỏ nhựa bảo vệ, biến dạng thanh cái đồng và thậm chí gây ra hồ quang điện dẫn đến hỏa hoạn. Việc phát hiện ra các điểm này bằng mắt thường là không thể cho đến khi lớp nhựa đã bị cháy đen. Phương pháp đo điện trở thông thường khi tắt điện cũng không phản ánh chính xác vì khi không có dòng điện tải, tính chất tiếp xúc có thể khác biệt.

Phương pháp tối ưu để phát hiện lỗi này là đo sụt áp (Voltage Drop) khi mạch đang hoạt động có tải:

Đo điện áp rơi giữa hai đầu của cầu dao, aptomat hoặc khởi động từ để đánh giá chất lượng tiếp điểm bên trong.
Kiểm tra sụt áp giữa đầu cos dây dẫn và thanh cái để phát hiện tình trạng lỏng ốc hoặc ép cos không chặt.
Rà soát các mối nối trong hộp đấu dây động cơ, nơi chịu rung động mạnh nhất trong hệ thống.
So sánh mức sụt áp giữa các điểm nối tương đương để tìm ra vị trí bất thường đang cản trở dòng điện.

Một chiếc đồng hồ vạn năng có thể phát hiện bao nhiêu loại lỗi ?

VI. MUA SẮM THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG CHÍNH HÃNG TẠI HIOKI VIỆT NAM

Hioki Việt Nam tự hào là đơn vị cung cấp các giải pháp đo lường tiên tiến đến từ Nhật Bản, được thiết kế để chịu đựng môi trường làm việc khắc nghiệt nhất.

Lựa chọn sản phẩm tại Hioki Việt Nam mang lại cho khách hàng những lợi ích thiết thực và lâu dài:

Sự an tâm tuyệt đối về nguồn gốc xuất xứ với đầy đủ giấy tờ chứng nhận nhập khẩu và kiểm định chất lượng chính hãng.
Được hỗ trợ tư vấn kỹ thuật bởi đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm, giúp lựa chọn đúng thiết bị phù hợp với đặc thù công việc bảo trì của từng nhà máy.
Chính sách bảo hành minh bạch và dịch vụ hiệu chuẩn, sửa chữa theo tiêu chuẩn hãng, đảm bảo thiết bị luôn hoạt động ổn định trong suốt vòng đời.
Tiếp cận được các công nghệ đo lường mới nhất, giúp nâng cao hiệu suất làm việc và giảm thiểu thời gian chẩn đoán lỗi.
Dịch vụ chăm sóc khách hàng tận tâm, luôn đồng hành cùng kỹ sư trong việc giải quyết các thách thức đo lường khó khăn tại hiện trường.

Để giải quyết triệt để các bài toán kỹ thuật nêu trên, việc sở hữu một công cụ đo lường đạt chuẩn không chỉ là nhu cầu mà là yêu cầu bắt buộc để đảm bảo an toàn và chính xác. Các thiết bị không rõ nguồn gốc thường có độ sai số lớn và thiếu các cấp bảo vệ an toàn điện (CAT III, CAT IV), gây nguy hiểm cho người sử dụng khi thao tác trên lưới điện công nghiệp.

Sản phẩm liên quan