Što se događa s motorom u slučaju gubitka faze i jednofaznog rada

Pod gubitkom faze razumijevamo jednofazni način rada elektromotora kao rezultat prekida napajanja jednog od vodiča trofaznog sustava.

Razlozi gubitka faze iz elektromotora mogu biti: prekid jedne od žica, spaljivanje jednog od osigurača; kvar kontakta u jednoj od faza.

Ovisno o okolnostima pod kojima je došlo do gubitka faze, mogu postojati različiti načini rada elektromotora i posljedice koje prate te načine. U tom slučaju moraju se uzeti u obzir sljedeći čimbenici: shema spajanja namota elektromotora ("zvijezda" ili "trokut"), radno stanje motora u trenutku gubitka faze (može doći do gubitka faze prije ili poslije uključivanja motora, tijekom rada pod opterećenjem), stupanj opterećenja motora i mehaničke karakteristike radnog stroja, broj elektromotora koji rade s gubitkom faze i njihov međusobni utjecaj.

Ovdje biste trebali obratiti pozornost na značajke moda koji se razmatra. U trofaznom načinu rada, svaka faza namota teče sa strujom pomaknutom u vremenu za jednu trećinu perioda. Kad se faza izgubi, oba namota teku približno istom strujom, u trećoj fazi nema struje. Unatoč činjenici da su krajevi namota spojeni na dva fazna vodiča trofaznog sustava, struje u dva namota vremenski se podudaraju. Ovaj način rada naziva se jednofazni.

Magnetsko polje generirano jednofaznom strujom, za razliku od okretnog polja generiranog trofaznim sustavom struja, pulsira. Mijenja se tijekom vremena, ali se ne pomiče po obodu statora. Slika 1a prikazuje vektor magnetskog toka stvoren u motoru u jednofaznom načinu rada. Ovaj vektor ne rotira, samo mijenja veličinu i predznak. Kružno polje je spljošteno u ravnu liniju.

Slika 1. Karakteristike asinkronog motora u jednofaznom načinu rada: a — grafički prikaz pulsirajućeg magnetskog polja; b — razlaganje pulsirajućeg polja na dva rotirajuća; c-mehaničke karakteristike asinkronog motora u trofaznom (1) i jednofaznom (2) načinu rada.

Pulsirajući magnetsko polje može se smatrati da se sastoji od dva polja jednake veličine koja se okreću jedno prema drugom (slika 1, b). Svako polje djeluje uzajamno s namotom rotora i stvara moment. Njihovo zajedničko djelovanje stvara okretni moment na osovini motora.

U slučaju da dođe do ispada faze prije spajanja motora na mrežu, na nepokretni rotor djeluju dva magnetska polja koja tvore dva momenta suprotnog predznaka, ali jednake veličine. Njihov zbroj će biti nula.Stoga, kada pokrenete motor u jednofaznom načinu rada, on se ne može obrnuti čak i ako nema opterećenja na vratilu.

Ako dođe do gubitka faze dok rotor motora rotira, tada se na njegovoj osovini stvara moment. To se može objasniti na sljedeći način. Rotirajući rotor na različite načine djeluje s poljima koja se okreću jedno prema drugom. Jedan od njih, čija se rotacija podudara s rotacijom rotora, tvori pozitivan (koincidirajući smjer) moment, drugi - negativan. Za razliku od slučaja stacionarnog rotora, ti će momenti biti različiti po veličini. Njihova razlika bit će jednaka momentu osovine motora.

Slika 1, c prikazuje mehaničke karakteristike motora u jednofaznom i trofaznom pogonu. Pri nultoj brzini obrtni moment je nula; kada se okreće u bilo kojem smjeru, na osovini motora se javlja zakretni moment.

Ako se jedna od faza odvoji dok motor radi, kada je njegova brzina bila blizu nazivne vrijednosti, moment je često dovoljan za nastavak rada uz lagano smanjenje brzine. Za razliku od trofaznog simetričnog načina rada, pojavljuje se karakteristično brujanje. Za ostalo, nema vanjskih manifestacija hitnog načina rada. Osoba koja nema iskustva s asinkronim motorima možda neće primijetiti promjenu u prirodi rada elektromotora.

Prijelaz elektromotora na jednofazni način rada prati preraspodjela struja i napona između faza. Ako su namoti motora spojeni prema shemi "zvijezda", nakon ispada faze formira se strujni krug, prikazan na slici 2. Dva serijski spojena namota motora spojena su na linijski napon Uab, tada je motor u jednostrukom fazni rad.

Napravimo mali izračun, odredimo struje koje teku kroz namote motora i usporedimo ih sa strujama s trofaznim napajanjem.

Slika 2. Spajanje namota motora u zvijezdu nakon gubitka faze

Budući da su otpori Za i Zb spojeni u seriju, naponi faza A i B bit će jednaki polovici linearnog:

Približna vrijednost struje može se odrediti na temelju sljedećih razmatranja.

Upadna struja faze A pri gubitku faze

Struja pokretanja faze A u trofaznom načinu rada

gdje je Uao — fazni napon mreže.

Omjer udarne struje:

Iz omjera proizlazi da u slučaju ispada faze početna struja iznosi 86% početne struje u trofaznom napajanju. Ako uzmemo u obzir da je početna struja kaveznog indukcijskog motora 6-7 puta veća od nazivne, ispada da kroz namote motora teče struja Iif = 0,86 x 6 = 5,16 Azn, tj. više od pet puta od nominalnog. U kratkom vremenskom razdoblju takva će struja pregrijati zavojnicu.

Iz gornjeg proračuna vidljivo je da je razmatrani način rada vrlo opasan za motor, a ukoliko do njega dođe potrebno je u kratkom vremenu isključiti zaštitu.

Do gubitka faze može doći i nakon uključivanja motora, kada će njegov rotor imati brzinu vrtnje koja odgovara načinu rada. Razmotrite struje i napone namota u slučaju prijelaza na jednofazni način rada s rotirajućim rotorom.

Vrijednost Za ovisi o brzini vrtnje. Pri pokretanju, kada je brzina rotora nula, ista je i za trofazni i za jednofazni način rada. U režimu rada, ovisno o opterećenju i mehaničkim karakteristikama motora, brzina vrtnje može biti različita.Stoga je za analizu strujnih opterećenja potreban drugačiji pristup.

Pretpostavit ćemo da motor radi i u trofaznom i u jednofaznom načinu rada. ista snaga. Bez obzira na shemu spoja elektromotora, radni stroj zahtijeva istu snagu koja je potrebna za odvijanje tehnološkog procesa.

Pod pretpostavkom da je snaga osovine motora ista za oba načina rada, imat ćemo:

u trofaznom načinu rada

u jednofaznom načinu rada

gdje je Ua — fazni napon mreže; Uao — napon faze A u jednofaznom načinu rada, cos φ3 i cos φ1-koeficijenti snage za trofazni, odnosno jednofazni način rada.

Pokusi s indukcijskim motorom pokazuju da se struja zapravo gotovo udvostručuje. Uz određenu marginu moguće je uzeti u obzir I1a / I2a = 2.

Da biste procijenili stupanj opasnosti jednofaznog rada, također morate znati opterećenje motora.

Kao prvu aproksimaciju, smatrat ćemo struju elektromotora u trofaznom načinu rada proporcionalnu njegovom opterećenju na osovini. Ova pretpostavka vrijedi za opterećenja iznad 50% nazivne vrijednosti. Zatim možete napisati Azf = Ks NS Azn, gdje je Ks — faktor opterećenja motora, Azn — nazivna struja motora.

Jednofazna struja I1f = 2KsNS Azn, tj. Struja u jednofaznom načinu rada ovisit će o opterećenju motora. Pri nazivnom opterećenju jednaka je dvostrukoj nazivnoj struji. Pri opterećenju manjem od 50%, gubitak faze kod spajanja namota motora na «zvijezdu» ne stvara prekostruju opasnu za namote. U većini slučajeva, faktor opterećenja motora manji je od jedan. Sa svojim vrijednostima reda od 0,6 - 0,75, treba očekivati ​​blagi višak struje (za 20 - 50%) u usporedbi s nominalnom.Ovo je bitno za funkcioniranje zaštite jer upravo u tom području preopterećenja ne djeluje dovoljno jasno.

Za analizu nekih metoda zaštite potrebno je poznavati napone faza motora. Kada je rotor blokiran, napon faza A i B bit će jednak polovici mrežnog napona Uab, a napon faze C bit će nula.

Inače, napon se raspoređuje kako se rotor okreće. Činjenica je da je njegova rotacija popraćena stvaranjem rotirajućeg magnetskog polja, koje, djelujući na namote statora, uzrokuje elektromotornu silu u njima. Veličina i faza te elektromotorne sile su takve da pri brzini vrtnje bliskoj sinkronoj, simetrični trofazni naponski sustav se obnavlja na namotima i neutralni napon zvijezde (točka 0) postaje nula. Dakle, kada se brzina rotora promijeni od nule do sinkrone u jednofaznom načinu rada, napon faza A i B se mijenja od vrijednosti jednake polovici linije do vrijednosti jednake faznom naponu mreže. Na primjer, u sustavu s naponom od 380/220 V, napon faza A i B varira unutar 190 - 220 V. Napon Uco mijenja se od nule s zaključanim rotorom do faznog napona od 220 V sa sinkronom brzinom. Što se tiče napona u točki 0, on se mijenja od vrijednosti Uab / 2 - do nule pri sinkronoj brzini.

Ako su namoti motora spojeni u trokut, nakon ispada faze imat ćemo dijagram spoja prikazan na slici 3. U tom slučaju namot motora s otporom Zab ispada da je spojen na linijski napon Uab, a namot s otporima Zfc i Zpr.je.— spojeni u seriju i spojeni na isti mrežni napon.

Slika 3. Trokut spoj namota motora nakon gubitka faze

U načinu pokretanja, kroz namote AB će teći ista struja kao u trofaznoj verziji, a pola struje će teći kroz namote AC i BC, budući da su ti namoti spojeni u seriju.

Struje u linearnim vodičima I'a =I'b bit će jednake zbroju struja u paralelnim granama: I'A = I'ab + I'bc = 1,5 Iab

Dakle, u slučaju koji se razmatra, s gubitkom faze, početna struja u jednoj od faza bit će jednaka početnoj struji s trofaznim napajanjem, a linijska struja raste manje intenzivno.

Za izračunavanje struja u slučaju gubitka faze nakon pokretanja motora koristi se ista metoda kao i za krug "zvijezda". Pretpostavit ćemo da motor razvija istu snagu i u trofaznom i u monofaznom načinu rada.

U ovom načinu rada struja u najopterećenijoj fazi s gubitkom faze udvostručuje se u odnosu na struju s trofaznim napajanjem. Struja u vodniku linije bit će Ia 'A = 3Iab, a kod trofaznog napajanja Ia = 1,73 Iab.

Ovdje je važno napomenuti da dok se fazna struja povećava za faktor 2, linijska struja raste samo za faktor 1,73. Ovo je bitno jer prekostrujna zaštita reagira na mrežne struje. Proračuni i zaključci o utjecaju faktora opterećenja na jednofaznu struju sa spojem u «zvijezdu» ostaju važeći i za slučaj sklopa «trokut».

AC i BC fazni napon ovisit će o brzini rotora. Kada je rotor blokiran Uac '= Ub° C' = Uab / 2

Pri brzini vrtnje jednakoj sinkronoj uspostavlja se simetrični sustav napona, tj.ac '= Ub° C' = Uab.

Dakle, AC i BC fazni naponi, kada se brzina vrtnje promijeni od nule do sinkrone, promijenit će se od vrijednosti jednake polovici mrežnog napona na vrijednost jednaku mrežnom naponu.

Struje i naponi faza motora u monofaznom pogonu također ovise o broju motora.

Do gubitka faze često dolazi kada pregori jedan od osigurača na trafostanici ili glavnom opskrbnom postrojenju. Kao rezultat toga, grupa korisnika je u jednofaznom načinu rada u međusobnoj interakciji. Raspodjela struja i napona ovisi o snazi ​​pojedinih motora i njihovom opterećenju. Ovdje su moguće različite opcije. Ako su snage elektromotora jednake i njihovo opterećenje isto (npr. grupa ventilatora), tada se cijela grupa motora može zamijeniti ekvivalentnom.

Hitni načini rada asinkronih elektromotora i metode njihove zaštite