ความรู้เชิงเทคนิค

เครื่องวัดอุณหภูมิมีให้เลือกหลากหลาย ทำไมต้องเดลต้าที (Delta T) ΔT

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมบูรณ์จะใช้วัดอุณหภูมิของตัวอุปกรณ์ไฟฟ้าและจะคำนวณหาว่าวัตถุหรืออุปกรณ์อยู่ในขีดจำกัดสูงสุดหรือต่ำสุด ซึ่งมีประโยชน์อย่างมากต่อชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เช่น ตลับลูกปืน ขดลวด มอเตอร์ เป็นต้น ในกรณีที่วิกฤตอุปกรณ์เหล่านี้จำเป็นต้องลดพิกัดกระแสไฟลงเพื่อที่จะสามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

• อุณหภูมิสัมบูรณ์ (Absolute temperature) จะไม่แจ้งว่าชิ้นส่วนของอุปกรณ์หรือข้อต่อกำลังเกิดปัญหา เนื่องจากมีความเสียหายที่เกิดมาจากความล้าของวัสดุซึ่งอาจเป็นเหตุมาจากการไม่รู้ว่าสภาพอุณหภูมิโดยรอบอยู่ที่เท่าใด ซึ่งไม่ใช่ข้อบกพร่องของตัวอุปกรณ์แต่อย่างใด
• อุณหภูมิสัมบูรณ์ (Absolute temperature) จะแจ้งเพียงว่าชิ้นส่วนกำลังทำงานอยู่ภายในหรืออยู่เหนือขีดจำกัดการออกแบบ ดังนั้นเราจึงต้องการเครื่องมือวัดอุณหภูมิที่สามารถให้ข้อมูลรายละเอียดหรือให้ความเข้าใจเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่ได้รับการตรวจสอบเพิ่มมากขึ้น

เครื่องวัดอุณหภูมิเดลต้าที (ΔT) เป็นเครื่องมือที่วัดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัตถุ (เช่น ชิ้นส่วนของอุปกรณ์ หรือ ข้อต่อ) และอุณหภูมิโดยรอบของวัตถุ

ในกรณีของตู้สวิตช์เกียร์ไฟฟ้า โดยทั่วไปจะตรวจวัดอุณหภูมิบัสบาร์และจุดเชื่อมต่อหลัก เนื่องจากเป็นส่วนที่อาจเกิดการล้มเหลว และโดยปกติจะมีการตรวจสอบกราฟิกด้วยความร้อนเป็นประจำทุกปี

• ยกตัวอย่างในตู้สวิตช์เกียร์ไฟฟ้า เดลต้าที (ΔT) เป็นอุณหภูมิแตกต่างระหว่างบัสบาร์หรือข้อต่อและอุณหภูมิโดยรอบ เดลต้าทีเป็นเครื่องมือที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลในการตรวจสอบสวิตช์เกียร์และส่วนประกอบทางไฟฟ้า

ข้อต่อหรือส่วนประกอบไฟฟ้าจะให้ความร้อนในระดับที่สูงกว่าอุณหภูมิโดยรอบ เพียงพอที่จะเคลื่อนย้ายพลังงานส่วนเกินเข้าและออกอุณหภูมิโดยรอบซึ่งเป็นไปตามทฤษฎีกฎการเย็นตัวของนิวตัน (ดูภาพตัวอย่างที่ 1.) กล่าวว่าตัวเครื่องจะเร่งอุณหภูมิด้วยตัวมันเองอย่างไม่มีที่สิ้นสุดและขับพลังงานส่วนเกินออกไปเนื่องจากสภาวะที่อุปกรณ์ข้อต่อหลวม นี่จึงแสดงให้เห็นว่าเหตุใดเราจึงต้องใช้วิธีการวัดอุณหภูมิแบบเดลต้าที (ΔT)

• การสูญเสียพลังงานของการไหลผ่านค่าความต้านทาน (R) ในระบบไฟฟ้าจะส่งผ่านในรูปความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมเสมอ
• ปริมาณการไหลของความร้อนสัมพันธ์กับอุณหภูมิแตกต่างระหว่างอุปกรณ์ไฟฟ้า (T) และอุณหภูมิโดยรอบของอุปกรณ์ไฟฟ้า (TA) (กฎการเย็นตัวของนิวตัน)
• เนื่องจากพลังงานที่ไหลผ่านจะขึ้นอยู่กับกระแสไฟและความต้านทาน (R) ดังนั้นอุณหภูมิของตัวนำไฟฟ้า (T) จะสูงขึ้นจนสามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนไปยังอุณหภูมิโดยรอบ (TA).

อุณหภูมิโดยรอบจะเปลี่ยนก็ต่อเมื่อมีการเพิ่มแหล่งพลังงานความร้อนเข้าไป หากอุณหภูมิโดยรอบภายนอกเกิดความร้อน ดังนั้นอุณหภูมิโดยรอบภายใน (อุณหภูมิของสวิตซ์เกียร์และอุปกรณ์ภายในสวิซเกียร์) จะร้อนขึ้นและเย็นลงในระดับเดียวกัน ดังนั้นเราจะได้ค่าอุณหภูมิเดลต้าทีทีน้อยมากหรือไม่ได้เลย

หากผลของความร้อนเกิดจากข้อต่อที่หลวม อุณหภูมิโดยรอบภายในจะยังคงร้อนแต่อุณหภูมิโดยรอบภายนอกจะไม่ร้อนในระดับเดียวกันกับอุณหภูมิตรงข้อต่อที่หลวมจึงทำให้เกิดอุณหภูมิเดลต้าที (ΔT)

แน่นอนว่า อุณหภูมิโดยรอบภายใน (อุปกรณ์ชิ้นส่วนหรือตัวเครื่องของไฟฟ้า) จะเริ่มอยู่ในระดับใกล้เคียงกับอุณหภูมิข้อต่อ แต่จะเกิดขึ้นได้ยากและอุณหภูมิแตกต่างเดลต้าที (ΔT) จะสูงกว่าเสมอ

ตัวอย่าง

หากเราวัดเฉพาะค่าสัมบูรณ์และข้อต่อบนบัสบาร์ที่ทำงานอยู่ในอุณหภูมิ 100^oC เราสามารถกล่าวได้ว่าการทำงานดังกล่าวยังอยู่ในขีดจำกัดอุณหภูมิภายใต้มาตรฐาน IEC 61439 และมาตรฐานทางไฟฟ้า อย่างไรก็ตามหากต้องการหาค่าอุณหภูมิโดยรอบของบริเวณใกล้เคียงตัวบาร์ (โดยใช้วิธีการถ่ายภาพด้วยความร้อน) และมีอุณหภูมิโดยรอบอยู่เพียงแค่ 35^oC ค่าอุณหภูมิเดลต้าที (ΔT) จะอยู่ที่ 65^oC ซึ่งเกินเกณฑ์มาตรฐานสมาคมทดสอบไฟฟ้านานาชาติ

แนวทางเหล่านี้กล่าวว่า การแจ้งเตือนเพี่อการซ่อมบำรุงจะเกิดขึ้นทันทีเมื่ออุณหภูมิแตกต่างเดลต้าทีระหว่างอุปกรณ์ไฟฟ้านั้นเทียบกับอุปกรณ์ข้างเคียงที่มีโหลดใกล้เคียงกันโหลดไฟเกิน 15^oC (27^oF) หรือเมื่ออุณหภูมิแตกต่างเดลต้าทีระหว่างอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุณหภูมิโดยรอบเกิน 40^oC (72^oF) ”

แนวทางเหล่านี้ล้วนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแตกต่างเดลต้าทีไม่ใช่อุณหภูมิสัมบูรณ์ และจำไว้ว่าการวัดอุณหภูมิสัมบูรณ์จะบอกเพียงแค่อุปกรณ์ทำงานอยู่ภายในขีดจำกัดที่กำหนดหรือไม่ การวัดค่าอุณหภูมิสัมบูรณ์จะไม่ตรวจจับสภาวะการหลวมของน็อตหรือตรวจหาชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่กำลังชำรุดเสียหาย

อย่างไรก็ตามยังคงต้องปฏิบัติตามแนวทาง IEC 61439 เนื่องจากข้อกำหนดเหล่านี้กำหนดอุณหภูมิสูงสุดที่บัสบาร์และการเชื่อมต่อได้รับอนุญาตให้เข้าถึงได้ แต่เรายังคงต้องใช้ Delta T (ΔT) อยู่เสมอเนื่องจากนี่เป็นวิธีเดียวที่จะแจ้งว่าการเชื่อมต่อหรือชิ้นส่วนของอุปกรณ์อยู่ในสภาวะที่หลวม

เครื่องวัดอุณหภูมิแบบสัมบูรณ์จะใช้วัดอุณหภูมิและคำนวณหาว่าวัตถุหรืออุปกรณ์อยู่ในขีดจำกัดสูงสุดหรือต่ำสุดที่ออกแบบไว้ ซึ่งมีประโยชน์อย่างมากต่อชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เช่น ตลับลูกปืน ขดลวด มอเตอร์ เป็นต้น ในกรณีที่วิกฤตอุปกรณ์เหล่านี้จำเป็นต้องลดอัตราแรงดันไฟลงเพื่อที่จะสามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

• การวัดค่าแบบอุณหภูมิสัมบูรณ์ (Absolute temperature) จะไม่แจ้งว่าชิ้นส่วนของอุปกรณ์หรือข้อต่อกำลังเกิดปัญหา เนื่องจากมีความเสียหายที่เกิดมาจากความล้าของวัสดุซึ่งอาจเป็นเหตุมาจากการไม่รู้ว่าสภาพอุณหภูมิโดยรอบอยู่ที่เท่าใดซึ่งไม่ใช่ข้อบกพร่องของตัวอุปกรณ์แต่อย่างใด
• การวัดค่าแบบอุณหภูมิสัมบูรณ์ (Absolute temperature) จะแจ้งเพียงว่าชิ้นส่วนกำลังทำงานอยู่ภายในหรืออยู่เหนือขีดจำกัด

เครื่องวัดอุณหภูมิเดลต้าที (ΔT) เป็นเครื่องมือที่วัดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างวัตถุ เช่น บัสบาร์ หรือ ข้อต่อ และอุณหภูมิโดยรอบ ในบริเวณที่มีความเสี่ยงสูง ในส่วนที่มีความเสี่ยงสูงเช่นนี้จะถูกตรวจสอบด้วยความร้อนเป็นระยะ

อ้างอิงข้อมูลจาก :Hope, J. (QHi Chief Technical officer), n.d.,Different Types of Temperature Measurement... Why Delta T? Power technologies Private Limited, EXERTHERM 24X7 THERMAL MONITORING, Available on PDF

อ้างอิงภาพจาก : Available on PDF