Trường hợp hỏng máy y tế là một ví dụ điển hình về tầm quan trọng của cách tiếp cận có hệ thống để khắc phục sự cố chất lượng điện. Câu chuyện này đến từ Mike, một nhà thầu độc lập làm việc với một số nhà máy sản xuất công nghệ cao.
Vấn đề
Mike đã có một cuộc họp tại chỗ với một quản lý tòa nhà, tỏ ra thất vọng về hệ thống điện của anh ấy. Theo quản lý, không có thiết bị điện nào trong tòa nhà của anh có vẻ hoạt động tốt và không ai có thể xác định lý do hoặc đưa ra giải pháp. Người quản lý tiếp tục nói với Mike rằng ba người thợ điện của anh đã bỏ cuộc và bây giờ anh đang gặp rắc rối thực sự.
Mike đặt câu hỏi để có cái nhìn chi tiết hơn về vấn đề, mặc dù phản hồi không giúp ích gì. Vì anh luôn muốn tuân theo nguyên tắc, “khi có nghi ngờ, hãy bắt đầu từ tải chịu ảnh hưởng,” Mike yêu cầu đi đến khu vực tòa nhà nơi các vấn đề tồi tệ nhất.
Dấu hiệu trực quan
Trong một góc có một máy y tế lớn đang thực hiện một quy trình kiểm tra quan trọng. Máy được trang bị màn hình lớn, bàn phím và bảng điều khiển với một số cáp và ống dẫn đến các bộ phận khác của thiết bị. Màn hình hiển thị của người vận hành cho thấy quy trình xét nghiệm đang được “thực hiện”.
Bên cạnh máy là bàn máy được thiết lập để sửa chữa bảng mạch. Bàn làm việc có mỏ hàn, ống kính phóng đại có đèn và quạt. Dải công suất trên bàn máy được cắm vào cùng một ổ cắm điện như máy móc y tế lớn. Mike quan sát người ở bàn làm việc với tay và bật quạt. Vào thời điểm đó, màn hình hiển thị của người vận hành trên máy y tế tạm thời trắng xóa, sau đó trở lại với các từ “Program Reset” hiển thị bằng chữ cái lớn.
Đo lường và đánh giá
Mike đo điện áp tại ổ cắm cung cấp cho cả hai tải. Đồng hồ vạn năng công nghiệp Fluke 87 V của anh đo được 115 V. Quản lý tòa nhà lặp lại phép đo với đồng hồ vạn năng kỹ thuật số bền chắc Fluke 27 II, hiển thị 118 V. Vì sao lại có sự khác biệt?
Fluke 87 V cung cấp phép đo hiệu dụng thực sẽ cung cấp số đo chính xác nhưng thấp hơn so với dụng cụ phản ứng trung bình, chẳng hạn như Fluke 27 II, trên sóng vuông hoặc dạng sóng trông giống như sóng vuông. Mike đã kết nối Máy đo công nghiệp Fluke 120B của anh và hiển thị dạng sóng điện áp. Màn hình cho thấy dạng sóng bị cắt nặng ở trên, làm cho dạng sóng có hình vuông giống với sóng sin. Giá trị đỉnh chỉ đo được 135 V, chứ không phải 162 V dự kiến.
Mike đã vẽ sơ đồ một đường của hệ thống. Một đường cho thấy máy biến áp cung cấp khu vực kiểm tra nằm ở góc đối diện của tòa nhà, cách gần 500 feet. Hầu hết các tải trên máy biến áp đó không tuyến tính và đang hút dòng điện cao điểm tại đỉnh điện áp. Sự kết hợp của dòng điện đỉnh cao và trở kháng cao của đường dài được kết hợp để tạo ra hình cắt điện áp nghiêm trọng ở cuối mạch, ngay tại vị trí khu vực kiểm tra.
Lý thuyết và phân tích
Vì các mạch điện bên trong của máy y tế vận hành trên DC điện áp thấp, nguồn điện bên trong sẽ có mạch đầu vào đi-ốt/tụ điện cần có điện áp đỉnh tối thiểu nhất định để vận hành đúng cách. Bảng tên trên thiết bị y tế cho thấy thiết bị cần điện áp nguồn từ 100 đến 135 V RMS AC. Các kỹ sư đã thiết kế máy và xác định biển báo giả định rằng điện áp nguồn cấp sẽ là sóng sin, vì vậy đỉnh tối thiểu sẽ là 141 V cực đại (100 x 1,41). Vì giá trị đo được của điện áp đầu vào đỉnh chỉ là 135 V nên máy đang chạy trên điện áp đỉnh đã dưới 6 V so với mức tối thiểu tuyệt đối yêu cầu. Khi quạt được bật, dòng điện tăng áp do động cơ quạt rút ra làm giảm điện áp đến một điểm mà nguồn điện của máy không được điều chỉnh. Đây là nguyên nhân khiến máy khởi động lại.
Giải pháp
Sự cố cắt điện áp đỉnh (phẳng trên cùng) thường gặp trong các tòa nhà công nghệ cao. Nhiều tòa nhà hiện đang được sử dụng không được thiết kế để xử lý hàng loạt máy tính và tải phi tuyến tính rất điển hình ngày nay.
Trong trường hợp này, cần đi dây lại mở rộng để giảm sự sụt điện áp giữa máy biến áp và tải. Một giải pháp thay thế là di chuyển các tải nhạy cảm nhất đến gần máy biến áp hơn.