Mi történik a motorral fáziskiesés és egyfázisú működés esetén

Fázisveszteség alatt az elektromos motor egyfázisú működési módját értjük a háromfázisú rendszer egyik vezetőjének áramellátásának leválasztása következtében.

Az elektromos motor fáziskiesésének okai a következők lehetnek: az egyik vezeték elszakadása, az egyik biztosíték kiégése; érintkezési hiba valamelyik fázisban.

Attól függően, hogy milyen körülmények között fordult elő a fáziskiesés, az elektromos motor különböző működési módjai és az ezeket kísérő következmények lehetnek. Ebben az esetben a következő tényezőket kell figyelembe venni: a villanymotor tekercseinek csatlakozási sémája ("csillag" vagy "delta"), a motor üzemállapota a fáziskiesés pillanatában (fázisvesztés léphet fel a motor bekapcsolás előtt vagy után, terheléses üzemben), a motor terhelésének mértékét és a munkagép mechanikai jellemzőit, a fáziskieséssel üzemelő villanymotorok számát és ezek egymásra hatását.

Itt érdemes figyelni a vizsgált mód jellemzőit. Háromfázisú üzemmódban a tekercs minden fázisa a periódus egyharmadával időben eltolt árammal folyik. Ha egy fázis elveszik, mindkét tekercs körülbelül azonos árammal folyik, a harmadik fázisban nincs áram. Annak ellenére, hogy a tekercsek végei egy háromfázisú rendszer két fázisvezetőjéhez csatlakoznak, a két tekercsben lévő áram időben egybeesik. Ezt a működési módot egyfázisúnak nevezik.

Az egyfázisú áram által generált mágneses mező, ellentétben a háromfázisú áramrendszer által generált forgó mezővel, pulzál. Idővel változik, de nem mozog az állórész kerületén. Az 1a ábra a motorban egyfázisú üzemmódban létrehozott mágneses fluxusvektort mutatja. Ez a vektor nem forog, csak nagysága és előjele változik. A kör alakú mezőt egyenes vonallá lapítják.

1. kép Az indukciós motor jellemzői egyfázisú üzemmódban: a — pulzáló mágneses tér grafikus ábrázolása; b — a pulzáló mező felbomlása két forgó mezőre; aszinkronmotor c-mechanikai jellemzői háromfázisú (1) és egyfázisú (2) üzemmódban.

Lüktető mágneses mező két azonos nagyságú, egymás felé forgó mezőből állónak tekinthető (1. ábra, b). Mindegyik mező kölcsönhatásba lép a rotor tekercsével, és nyomatékot generál. Kombinált hatásuk nyomatékot hoz létre a motor tengelyén.

Abban az esetben, ha a motor hálózatra kapcsolása előtt fázisvesztés lép fel, egy álló rotorra két mágneses tér hat, amelyek két ellentétes előjelű, de egyenlő nagyságú momentumot alkotnak. Összegük nulla lesz.Ezért, amikor a motort egyfázisú üzemmódban indítja, akkor sem tud visszafordulni, ha nincs terhelés a tengelyen.

Ha fázisvesztés lép fel, miközben a motor forgórésze forog, akkor a tengelyén nyomaték keletkezik. Ez a következőképpen magyarázható. A forgó rotor különféle módon kölcsönhatásba lép az egymás felé forgó mezőkkel. Az egyik, amelynek forgása egybeesik a forgórész forgásával, pozitív (irányban egybeeső) nyomatékot képez, a másik negatív. Az álló rotorháztól eltérően ezek a momentumok nagyságrendileg eltérőek lesznek. Különbségük megegyezik a motor tengelyének nyomatékával.

Az 1. c ábra a motor mechanikai jellemzőit mutatja egy- és háromfázisú üzemben. Nulla fordulatszámon a nyomaték nulla; amikor bármelyik irányba forog, nyomaték lép fel a motor tengelyén.

Ha az egyik fázist lekapcsolják, miközben a motor jár, amikor a fordulatszáma közel volt a névleges értékhez, a nyomaték gyakran elegendő a működés folytatásához kis fordulatszám-csökkenés mellett. A háromfázisú szimmetrikus üzemmóddal ellentétben jellegzetes zümmögés jelenik meg. A többi esetében a vészhelyzeti módnak nincsenek külső megnyilvánulásai. Akinek nincs tapasztalata az aszinkron motorokkal kapcsolatban, előfordulhat, hogy nem észlel változást az elektromos motor működésében.

Az elektromos motor egyfázisú üzemmódba való átállását az áramok és feszültségek újraelosztása kíséri a fázisok között. Ha a motor tekercseit a "csillag" séma szerint csatlakoztatjuk, a fáziskiesés után egy áramkör jön létre, a 2. ábrán látható módon. Két sorosan kapcsolt motortekercs van az Uab hálózati feszültségre kötve, akkor a motor egy- fázisú működés.

Végezzünk egy kis számítást, határozzuk meg a motor tekercselésein átfolyó áramokat, és hasonlítsuk össze a háromfázisú betáplálású áramokkal.

2. ábra Motortekercsek csillagbekötése fáziskiesés után

Mivel a Za és Zb ellenállások sorba vannak kötve, az A és B fázis feszültsége egyenlő lesz a lineáris felével:

Az áram hozzávetőleges értéke a következő szempontok alapján határozható meg.

Az A fázis bekapcsolási árama fáziskiesésnél

Az A fázis indítóárama háromfázisú üzemmódban

ahol Uao – a hálózat fázisfeszültsége.

Bekapcsolási áramarány:

Az arányból az következik, hogy fáziskiesés esetén az indítóáram az indítóáram 86%-a háromfázisú táplálásban. Ha figyelembe vesszük, hogy a mókuskalitkás indukciós motor indítóárama 6-7-szer nagyobb, mint a névleges, akkor kiderül, hogy a motor tekercselésein áram folyik át Iif = 0,86 x 6 = 5,16 Azn, azaz a névleges több mint ötszöröse. Egy ilyen áram rövid időn belül túlmelegíti a tekercset.

A fenti számításból látható, hogy a figyelembe vett üzemmód nagyon veszélyes a motorra, és ha ez bekövetkezik, akkor rövid időn belül le kell kapcsolni a védelmet.

Fázisvesztés a motor bekapcsolása után is előfordulhat, amikor a forgórésze az üzemmódnak megfelelő fordulatszámmal rendelkezik. Vegye figyelembe a tekercsek áramát és feszültségét egyfázisú üzemmódra való áttérés esetén forgó rotorral.

A Za értéke a forgási sebességtől függ. Indításkor, amikor a forgórész fordulatszáma nulla, ez a háromfázisú és egyfázisú üzemmódban is azonos. Üzemmódban a terheléstől és a motor mechanikai jellemzőitől függően a forgási sebesség eltérő lehet.Ezért az aktuális terhelések elemzéséhez más megközelítésre van szükség.

Feltételezzük, hogy a motor háromfázisú és egyfázisú üzemmódban is működik. ugyanaz az erő. Az elektromos motor csatlakozási sémájától függetlenül a munkagép ugyanolyan teljesítményt igényel, mint a technológiai folyamat végrehajtásához.

Feltételezve, hogy a motor tengelyteljesítménye mindkét üzemmódban azonos, a következőket kapjuk:

háromfázisú üzemmódban

egyfázisú üzemmódban

ahol Uа – a hálózat fázisfeszültsége; Uаo – az A fázis feszültsége egyfázisú üzemmódban, cos φ3 és cos φ1 teljesítmény együttható háromfázisú, illetve egyfázisú üzemmódban.

Az indukciós motorral végzett kísérletek azt mutatják, hogy valójában az áramerősség majdnem megduplázódik. Némi margóval I1a / I2a = 2-nek tekinthető.

Az egyfázisú működés veszélyének felméréséhez ismernie kell a motor terhelését is.

Első közelítésként a villanymotor áramát háromfázisú üzemmódban a tengely terhelésével arányosnak tekintjük. Ez a feltételezés a névleges érték 50%-át meghaladó terhelésekre érvényes. Ezután írható az Azf = Ks NS Azn, ahol Ks — a motor terhelési tényezője, Azn — a motor névleges árama.

Egyfázisú áram I1f = 2KsNS Azn, azaz az áram egyfázisú üzemmódban a motor terhelésétől függ. Névleges terhelésnél a névleges áram kétszeresével egyenlő. 50%-nál kisebb terhelésnél a fázisvesztés a motor tekercseinek csillaghoz való csatlakoztatásakor nem hoz létre a tekercsekre veszélyes túláramot. A legtöbb esetben a motor terhelési tényezője kisebb, mint egy. 0,6-0,75-ös nagyságrendű értékeivel az áram kismértékű (20-50%-os) túllépésére kell számítani a névlegeshez képest.Ez elengedhetetlen a védelem működéséhez, mivel éppen ezen a túlterhelési területen nem működik elég egyértelműen.

Néhány védelmi módszer elemzéséhez ismerni kell a motorfázisok feszültségét. Amikor a forgórész reteszelve van, az A és B fázis feszültsége az Uab hálózati feszültség felével lesz egyenlő, a C fázis feszültsége pedig nulla.

Ellenkező esetben a feszültség a forgórész forgásával oszlik el. A helyzet az, hogy forgását egy forgó mágneses mező képződése kíséri, amely az állórész tekercseire hatva elektromotoros erőt okoz bennük. Ennek az elektromotoros erőnek a nagysága és fázisa olyan, hogy a szinkronhoz közeli forgási sebességnél a tekercseken visszaáll a szimmetrikus háromfázisú feszültségrendszer, és a csillag semleges feszültsége (0. pont) nullává válik. Így amikor a forgórész fordulatszáma nulláról szinkronra változik egyfázisú üzemmódban, az A és B fázis feszültsége a vonal felével egyenlő értékről a hálózat fázisfeszültségével megegyező értékre változik. Például egy 380/220 V feszültségű rendszerben az A és B fázis feszültsége 190–220 V között változik. Az Uco feszültség reteszelt rotor esetén nulláról 220 V fázisfeszültségre változik szinkron fordulatszámmal. Ami a 0 pont feszültségét illeti, az Uab / 2 - értékről nullára változik szinkron sebességgel.

Ha a motor tekercseit deltában csatlakoztatjuk, fáziskiesés után a 3. ábrán látható kapcsolási rajzot kapjuk. Ebben az esetben a Zab ellenállású motortekercsről kiderül, hogy az Uab hálózati feszültségre, a tekercselés pedig ellenállásokkal van összekötve. A Zfc és a Zpr. is.— sorba kötve és ugyanarra a hálózati feszültségre csatlakoztatva.

3. ábra Motortekercsek delta bekötése fáziskiesés után

Indítási módban ugyanaz az áram folyik át az AB tekercseken, mint a háromfázisú változatban, és az áram fele az AC és BC tekercseken, mivel ezek a tekercsek sorba vannak kötve.

Az I'a =I'b lineáris vezetők áramai egyenlőek lesznek a párhuzamos ágak áramainak összegével: I'A = I'ab + I'bc = 1,5 Iab

Így a szóban forgó esetben fáziskiesés esetén az egyik fázis indítóárama megegyezik a háromfázisú táplálás indítóárammal, és a vonali áram kevésbé intenzíven nő.

Az áramok kiszámításához a motor indítása utáni fáziskiesés esetén ugyanazt a módszert használják, mint a "csillag" áramkör esetében. Feltételezzük, hogy a motor háromfázisú és egyfázisú üzemmódban is azonos teljesítményt fejleszt.

Ebben az üzemmódban a legnagyobb terhelésű fázisban az áramerősség megduplázódik a háromfázisú tápfeszültséghez képest. Az áram a vezetékben Ia 'A = 3Iab, háromfázisú betáplálás esetén pedig Ia = 1,73 Iab.

Itt fontos megjegyezni, hogy míg a fázisáram 2-szeresére nő, addig a vonali áram csak 1,73-szorosára nő. Ez elengedhetetlen, mert a túláramvédelem reagál a vonali áramokra. A terhelési tényezőnek az egyfázisú áramra gyakorolt ​​hatására vonatkozó számítások és következtetések „csillag” csatlakozás esetén érvényesek maradnak a „delta” áramkör esetében is.

Az AC és BC fázisfeszültségek a rotor fordulatszámától függenek. Ha a rotor le van zárva, Uac '= Ub° C' = Uab / 2

A szinkronnal megegyező forgási sebességnél a feszültségek szimmetrikus rendszere helyreáll, azaz ac '= Ub° C' = Uab.

Így az AC és BC fázisfeszültségek, amikor a forgási sebességet nulláról szinkronra változtatjuk, a vonali feszültség felével egyenlő értékről a vonali feszültséggel megegyező értékre változnak.

A motorfázisok árama és feszültsége egyfázisú üzemben a motorok számától is függ.

Fáziskimaradás gyakran akkor következik be, amikor az alállomás vagy a kapcsolóberendezés egyik biztosítéka kiolvad. Ennek eredményeként a felhasználók egy csoportja egyfázisú üzemmódban kommunikál egymással. Az áramok és feszültségek eloszlása ​​az egyes motorok teljesítményétől és terhelésétől függ. Itt különböző lehetőségek állnak rendelkezésre. Ha az elektromos motorok teljesítménye egyenlő és terhelésük azonos (például egy csoport elszívó ventilátor), akkor a teljes motorcsoport helyettesíthető egyenértékűre.

Aszinkron villanymotorok vészüzemmódjai és védelmük módjai