Какво се случва с двигателя с загуба на фаза и еднофазно действие

Загубата на фаза се отнася до еднофазната работа на двигателя в резултат на прекъсване на захранването на един от жиците на трифазна система.

Причините за загуба на фазата от електродвигателя могат да бъдат: счупване на първия от проводниците, изгаряне на първия от предпазителите - счупване на контакта в една от фазите.

В зависимост от събитията, при които е настъпила загуба на фаза, може да има различни режими на работа на електрическия мотор и последствията, придружаващи тези режими. С всичко това трябва да бъде взето под внимание по следните причини: веригата на намотката на двигателя връзка ( "звезда" или "триъгълник"), работно състояние на двигателя по време на загуба на фаза (загуба фаза може да се случи преди или след смяна на мотора, по време на работа под товар), степента на натоварването на двигателя и механичните характеристики на работната машина, броя на електродвигателите, работещи при загубата на фаза, и техния взаимен ефект.

Тук трябва да обърнем внимание на особеностите на разглеждания режим. При трифазен режим, всяка фаза на намотката се движи с ток, изместен във времето с една трета от периода. Ако фазата е загубена, двете намотки протичат около същия ток, в третата фаза няма ток. Въпреки факта, че краищата на намотките са свързани към двуфазните проводници на трифазната система, токовете в двете намотки съвпадат във времето. Този режим на работа се нарича еднофазна работа.

Магнитното поле, образувано от еднофазен ток, за разлика от въртящото се поле, образувано от трифазна система от токове, пулсира. Тя варира във времето, но не се движи около обиколката на статора. Фигура 1, а показва вектора на магнитния поток, генериран в двигателя в еднофазен режим. Този вектор не се върти, но варира само по величина и знак. Радиалното поле се свива до права линия.

Outline 1. Свойства на асинхронния двигател в режим на еднофазен: и - графично представяне на пулсиращ магнитен зало- б - разпадане пулсиращи области krutyaschihsya- на две - механичните свойства на асинхронния двигател трифазен в (1) и еднофазни (2) режими на работа.

Пулсиращото магнитно поле може да се разглежда като състоящо се от две ротационни противоположни една от друга равни полета (Фиг.1, Ь). Всяко поле взаимодейства с намотката на ротора и образува въртящ момент. Общото им действие прави въртящия момент на вала на двигателя.

В този случай, когато загубата на фаза настъпи преди двигателят да бъде включен, две магнитни полета действат върху неподвижния ротор, които образуват две противоположни ъглови моменти, но равномерни. Сумата им ще бъде нула. Следователно, когато моторът се стартира в еднофазен режим, той не може да се завърти, дори ако няма натоварване на вала.

Ако загубата на фаза настъпи по време на въртенето на ротора на двигателя, на вала му се появи въртящ момент. Това може да бъде обяснено по следния начин. Ротационният ротор на различно взаимодействие взаимодейства с въртеливите полета един към друг. Един от тях, чието въртене съвпада с въртенето на ротора, формира положителен (съвпадащ в посоката) момент, а другият - отрицателен. За разлика от версията със стационарен ротор, тези моменти ще бъдат различни по магнитуд. Тяхната разлика ще бъде равна на момента на вала на двигателя.

Фигура 1, с показва механичната характеристика на мотора в еднофазни и трифазни режими на работа. При нулева скорост, моментът е нулев, когато има въртене във всяка посока, въртящ момент се появява на вала на двигателя.

Ако се изключи една от фазите, настъпила по време на работа на двигателя, когато скоростта му е близка до номиналната стойност, въртящият момент често е достатъчен, за да продължи да работи с малко намаление на скоростта. За разлика от трифазния симетричен режим, има присъщ бръмча. В противен случай външните прояви на аварийния режим не се спазват. Лице, което няма опит с асинхронни двигатели, може да не вижда конфигурацията на природата на електрическия мотор.

Преходът на електродвигателя в еднофазен режим е придружен от преразпределение на токове и напрежения между фазите. Ако моторните намотки свързани в "звезда", който се появява след загубата на фазова диаграма е показано на Фигура 2. Две серийно свързани намотките на двигателя са включени в напрежението на UAB в същото двигателят работи еднофазен.

Нека да създадем малка калкулация, да определим теченията, протичащи през намотките на мотора, и да ги сравним с токовете за трифазно захранване.

Скица 2. Свързване на намотките на двигателя съгласно схемата "звезда" след загуба на фаза

Тъй като съпротивленията Za и Zb са свързани последователно, напреженията във фази А и В ще бъдат равни на половината от линейното:

Приблизително мащабът на тока може да се намери въз основа на последващи преценки.

Стартов ток на фаза А с загуба на фаза

Изходен ток фаза А в трифазен режим

където Uao е фазовото напрежение на мрежата.

Съотношение на изходните токове:

От отношението следва, че при загуба на фаза, изходният ток е 86% от изходния ток за трифазно захранване. Ако приемем, че на ток при късо съединение асинхронния двигател на 6 - 7 пъти по-голяма от номиналната, се оказва, че намотките на тока на двигателя потоци IIF = 0.86 х 6 = 5.16 Ir, т.е. 5 пъти с прекомерна номинална високо .. , За малка разлика във времето този ток прегрява намотката.

От горното изчисление може да се види, че разглежданият режим на работа е много несигурен за двигателя, а ако се получи, защитата трябва да бъде изключена с незначително забавяне.

Загубата на фаза може да възникне и след включване на двигателя, когато неговият ротор има скорост на въртене, съответстваща на режима на работа. Ще разгледаме токовете и напреженията на намотките в случай на преход към еднофазна работа с въртящ се ротор.

Стойността на За зависи от скоростта на въртене. При стартиране, когато скоростта на въртене на ротора е нула, тя е подобна както за трифазната, така и за еднофазната работа. В режима на работа, в зависимост от товара и механичните свойства на двигателя, скоростта на въртене може да бъде различна. Ето защо за анализа на текущите товари е необходим различен подход.

Предполагаме, че двигателят се развива както в трифазните, така и в еднофазните режими. подобна мощност. Независимо от схемата за стартиране на двигателя, работната машина изисква същата мощност, необходима за извършване на процеса.

Ако приемем, че мощностите на вала на двигателя са равни и за двата режима, ще имаме:

в трифазен режим

при еднофазна работа

където Ua е фазовото напрежение на мрежата - Uao е фаза А напрежение в еднофазен режим, cos φ3 и cos φ1 са факторите на мощността съответно за трифазните и еднофазните режими.

Експериментите с асинхронен двигател показват, че практически токът практически се удвоява. При известно снабдяване може да се има предвид Ila / I2a = 2.

За да се прецени степента на опасност от еднофазна работа, е необходимо да се знае и натоварването на двигателя.

При първото приближение ще разгледаме тока на електродвигателя в трифазен режим пропорционален на натоварването му на вала. Това предположение е валидно при натоварвания, по-големи от 50% от номиналната стойност. След това можем да напишем Iph = K3 × In, където K3 е коефициентът на натоварване на двигателя, Iн е номиналния ток на двигателя.

Токът в еднофазен режим I1f = 2Kзх Iн, т.е. токът в еднофазен режим зависи от натоварването на двигателя. При номиналното натоварване то е равно на двойния номинален ток. При натоварване с поне 50% загуба на фаза при свързване на намотките на мотора към "звездата" не се прави прекомерно несигурен ток. Почти винаги факторът на натоварване на двигателя е по-малък от един. При своите стойности от порядъка на 0,6 - 0,75, трябва да се очаква малък текущ излишък (с 20-50%) в сравнение с номиналния. Това е важно за работата по защитата, защото в тази област на претоварване е особено неадекватно.

За да анализирате някои методи за защита, трябва да знаете напрежението в моторните фази. Когато роторът е заключен, напрежението по фази А и В ще бъде равно на половината напрежение Uab, а напрежението във фаза С ще бъде нулево.

В противен случай напрежението се разпределя, когато роторът се завърти. Фактът е, че неговата въртене е придружена от образуването на въртящо се магнитно поле, което, действайки върху намотките на статора, води до тяхната електродвижеща сила. Магнитудът и фазата на тази електродвижеща сила са такива, че при ротационна скорост близка до синхронната, симетричната трифазна система за напрежение се възстановява на намотките и неутралното напрежение на звездата (точката 0) става нула. По този начин, когато скоростта на въртене на ротора се променя от нула към синхронен при еднофазно действие, напрежението във фази А и В се променя от стойност, равна на половината от линейния, до стойност, равна на фазовото напрежение на мрежата. Например, при напрежение 380/220 V, напрежението между фазите А и В варира между 190 и 220 V. Напрежението Uco варира от нула, когато роторът е заключен до фазово напрежение 220 V при синхронна скорост. Каквото и да се отнася до напрежението в точката 0, то се променя от стойността Uab / 2 - до нула при синхронна скорост.

Ако намотките на двигателя са свързани според "триъгълник", след загубата на фаза, ще трябва електрическата схема, показана на фигура 3. В този случай, двигателят намотка резистентност Zab е активиран по линията напрежение UAB, с намотаване съпротивления и Zfc ZBC - свързан последователно и включи същото напрежение в мрежата.

В стартовия режим същото електричество ще тече по намотките AB, както при трифазната версия, а токът ще бъде два пъти по-малък от намотките на променливотоковия преобразувател и BC, тъй като тези намотки са свързани на свой ред.

Токовете в линейните проводници I`a = I`b ще бъдат равни на сумата от токовете в успоредните клонове: I`A = I`ab + I`bc = 1.5 Iab

По този начин, в разглеждания случай, при загуба на фаза, изходният ток в една от фазите ще бъде равен на изходния ток за трифазно захранване и линейният ток ще бъде най-малко активен.

За да се изчислят токовете в случай на загуба на фаза след включване на двигателя, при работа се използва същият метод, както при веригата "звезда". Ще приемем, че при трифазните и еднофазови режими двигателят развива подобна мощност.

В този режим на работа токът в по-натоварена фаза с загуба на фаза се увеличава с фактор две в сравнение с тока за трифазно захранване. Токът в линейния проводник ще бъде I`A = 3Iab, а за трифазно захранване Ia = 1.73 Яб.

Тук е важно да се отбележи, че докато фазовият ток нараства два пъти, линейният ток се увеличава само 1,73 пъти. Това е важно, защото текущата защита реагира на линейни токове. Изчисленията и заключенията относно ефекта на коефициента на натоварване върху тока на еднофазна работа с "звездна" връзка остават валидни за варианта на схемата "триъгълник".

Напреженията във фазите на AC и VS ще зависят от скоростта на въртене на ротора. Когато роторът е заключен, Uac `= Ubc` = Uab / 2

При скорост на въртене, равна на синхронната, се възстановява симетрична стресова система, т.е. Uac `= Ubc` = Uab.

Makarom Така напрежението на фазите в АС и пр конфигурации скорост на въртене от нула до синхронен ще варира от стойност, равна на половината от линията, на стойност, равна на мрежовото напрежение.

Токовете и напреженията на фазите на двигателя в еднофазен режим също зависят от броя на двигателите.

Често фазовата повреда се случва поради предпазителя на един от предпазителите на захранващото подзахранващо подстанционно разпределително устройство или на комутационната апаратура. В резултат на това в еднофазен режим има група от потребители, които взаимно се влияят взаимно. Разпределението на токовете и напреженията зависи от мощността на отделните двигатели и тяхното натоварване. Вероятно има различни опции. Ако мощността на двигателя е равна и натоварването е сходно (например група от вентилатори), тогава цялата група двигатели може да бъде променена с един еквивалент.

Аварийни режими на асинхронни електродвигатели и методи за тяхната защита