Шта се дешава са мотором у случају губитка фазе и једнофазног рада

Под губитком фазе подразумевамо једнофазни режим рада електромотора као резултат искључења напајања једног од проводника трофазног система.

Разлози за губитак фазе од електромотора могу бити: прекид једне од жица, спаљивање једног од осигурача; квар контакта у једној од фаза.

У зависности од околности под којима је дошло до губитка фазе, могу постојати различити режими рада електромотора и последице које прате ове режиме. У овом случају морају се узети у обзир следећи фактори: шема повезивања намотаја електромотора („звезда” или „трокут”), радно стање мотора у тренутку губитка фазе (може доћи до губитка фазе). пре или после укључивања мотора, током рада оптерећења), степен оптерећења мотора и механичке карактеристике радне машине, број електромотора који раде са губитком фазе и њихов међусобни утицај.

Овде треба обратити пажњу на карактеристике режима који се разматра. У трофазном режиму, свака фаза намотаја тече са струјом помереном у времену за једну трећину периода. Када се фаза изгуби, оба намотаја теку приближно истом струјом, у трећој фази нема струје. Упркос чињеници да су крајеви намотаја повезани са два фазна проводника трофазног система, струје у два намотаја се поклапају у времену. Овај начин рада назива се једнофазни.

Магнетно поље које генерише једнофазна струја, за разлику од ротирајућег поља које генерише трофазни систем струја, пулсира. Временом се мења, али се не помера по обиму статора. На слици 1а приказан је вектор магнетног флукса креиран у мотору у монофазном режиму. Овај вектор се не ротира, само се мења по величини и знаку. Кружно поље је спљоштено до праве линије.

Слика 1. Карактеристике индукционог мотора у монофазном режиму: а — графички приказ пулсирајућег магнетног поља; б — разлагање пулсирајућег поља на два ротирајућа; ц-механичке карактеристике асинхроног мотора у трофазном (1) и једнофазном (2) режиму рада.

Пулсирајући магнетно поље може се сматрати да се састоји од два поља једнаке величине која ротирају једно према другом (слика 1, б). Свако поље је у интеракцији са намотајем ротора и генерише обртни момент. Њихово комбиновано деловање ствара обртни момент на вратилу мотора.

У случају да дође до губитка фазе пре него што се мотор повеже на мрежу, на стационарни ротор делују два магнетна поља која формирају два момента супротног предзнака, али једнака по величини. Њихов збир ће бити нула.Стога, када покренете мотор у монофазном режиму, он не може да се окрене чак и ако нема оптерећења на вратилу.

Ако дође до губитка фазе док се ротор мотора ротира, тада се на његовом вратилу ствара обртни момент. Ово се може објаснити на следећи начин. Ротирајући ротор реагује на различите начине са пољима која се окрећу једно према другом. Један од њих, чија се ротација поклапа са ротацијом ротора, формира позитиван (који се подудара у правцу) момент, други - негативан. За разлику од кућишта стационарног ротора, ови моменти ће бити различити по величини. Њихова разлика ће бити једнака моменту осовине мотора.

На слици 1, ц приказане су механичке карактеристике мотора у монофазном и трофазном раду. При нултој брзини, обртни момент је нула; када се окреће у било ком смеру, на осовини мотора се јавља обртни момент.

Ако се једна од фаза искључи док мотор ради, када је његова брзина била близу номиналне вредности, обртни моменат је често довољан за наставак рада уз незнатно смањење брзине. За разлику од трофазног симетричног режима, појављује се карактеристично зујање. За остало, нема спољашњих манифестација хитног режима. Особа која нема искуства са асинхроним моторима можда неће приметити промену у природи рада електромотора.

Прелазак електромотора на једнофазни режим праћен је прерасподелом струја и напона између фаза. Ако су намотаји мотора повезани по шеми „звезда”, након губитка фазе формира се коло, приказано на слици 2. Два серијски повезана намотаја мотора су повезана на линијски напон Уаб, тада је мотор у једноструком фазни рад.

Хајде да мало израчунамо, одредимо струје које теку кроз намотаје мотора и упоредимо их са струјама са трофазним напајањем.

Слика 2. Звездаста веза намотаја мотора након губитка фазе

Пошто су отпори За и Зб повезани у серију, напони фаза А и Б биће једнаки половини линеарног:

Приближна вредност струје може се одредити на основу следећих разматрања.

Улетна струја фазе А при губитку фазе

Стартна струја фазе А у трофазном режиму

где је Уао — фазни напон мреже.

Однос ударне струје:

Из односа произилази да у случају губитка фазе почетна струја износи 86% почетне струје у трофазном напајању. Ако узмемо у обзир да је почетна струја асинхроног мотора са кавезним кавезом 6-7 пута већа од номиналне, испада да кроз намотаје мотора тече струја Ииф = 0,86 к 6 = 5,16 Азн, тј. више од пет пута од номиналног. У кратком временском периоду таква струја ће прегрејати калем.

Из горњег прорачуна се види да је разматрани начин рада веома опасан за мотор и ако до њега дође заштита мора да се искључи за кратко време.

До губитка фазе може доћи и након укључивања мотора, када ће његов ротор имати брзину ротације која одговара режиму рада. Размотрите струје и напоне намотаја у случају преласка на једнофазни режим са ротирајућим ротором.

Вредност За зависи од брзине ротације. Приликом покретања, када је брзина ротора нула, иста је и за трофазни и за једнофазни режим. У режиму рада, у зависности од оптерећења и механичких карактеристика мотора, брзина ротације може бити различита.Због тога је потребан другачији приступ за анализу тренутних оптерећења.

Претпоставићемо да мотор ради и у трофазном и у монофазном режиму. исту моћ. Без обзира на шему прикључка електромотора, радна машина захтева исту снагу која је потребна за извођење технолошког процеса.

Под претпоставком да је снага осовине мотора иста за оба режима, имаћемо:

у трофазном режиму

у једнофазном режиму

где је Уа — фазни напон мреже; Уао — напон фазе А у једнофазном режиму, цос φ3 и цос φ1-коефицијенти снаге за трофазни и једнофазни режим, респективно.

Експерименти са индукционим мотором показују да се струја у ствари скоро удвостручује. Са одређеном маргином могуће је узети у обзир И1а / И2а = 2.

Да бисте проценили степен опасности од једнофазног рада, морате знати и оптерећење мотора.

Као прву апроксимацију, сматраћемо струју електромотора у трофазном режиму пропорционалну његовом оптерећењу на вратилу. Ова претпоставка важи за оптерећења изнад 50% номиналне вредности. Тада можете написати Азф = Кс НС Азн, где је Кс — фактор оптерећења мотора, Азн — називна струја мотора.

Монофазна струја И1ф = 2КсНС Азн, односно струја у монофазном режиму зависиће од оптерећења мотора. При називном оптерећењу, оно је једнако двострукој називној струји. При оптерећењу мањем од 50%, губитак фазе при повезивању намотаја мотора са «звездом» не ствара прекомерну струју опасну за намотаје. У већини случајева, фактор оптерећења мотора је мањи од један. Са својим вредностима реда од 0,6-0,75, треба очекивати благи вишак струје (за 20-50%) у односу на номиналну.Ово је неопходно за функционисање заштите, јер управо у овој области преоптерећења она не делује довољно јасно.

За анализу неких метода заштите потребно је познавати напон фаза мотора. Када је ротор закључан, напон фаза А и Б биће једнак половини напона мреже Уаб, а напон фазе Ц ће бити нула.

Иначе, напон се дистрибуира како ротор ротира. Чињеница је да је његова ротација праћена формирањем ротирајућег магнетног поља, које, делујући на намотаје статора, изазива електромоторну силу у њима. Величина и фаза ове електромоторне силе су такве да се при брзини ротације блиској синхроној, на намотајима обнавља симетричан трофазни систем напона и напон звездане неутралне тачке (тачка 0) постаје нула. Дакле, при промени брзине ротора од нуле до синхроне у једнофазном режиму рада, напон фаза А и Б се мења од вредности једнаке половини линије до вредности једнаке фазном напону мреже. На пример, у систему са напоном од 380/220 В, напон фаза А и Б варира у оквиру 190 — 220 В. Напон Уцо се мења од нуле са закључаним ротором до фазног напона од 220 В са синхроном брзином. Што се тиче напона у тачки 0, он се мења од вредности Уаб / 2 — до нуле при синхроној брзини.

Ако су намотаји мотора повезани у троугао, након губитка фазе имаћемо дијаграм повезивања приказан на слици 3. У овом случају, намотај мотора са отпором Заб испада да је повезан на линијски напон Уаб, а намотај са отпорима Зфц и Зпр.— спојени серијски и повезани на исти линијски напон.

Слика 3. Делта веза намотаја мотора након губитка фазе

У стартном режиму, кроз намотаје АБ ће тећи иста струја као у трофазној верзији, а половина струје ће тећи кроз намотаје АЦ и БЦ, пошто су ови намотаји повезани у серију.

Струје у линеарним проводницима И'а =И'б биће једнаке збиру струја у паралелним гранама: И'А = И'аб + И'бц = 1,5 Иаб

Тако ће у случају који се разматра, са губитком фазе, почетна струја у једној од фаза бити једнака почетној струји са трофазним напајањем, а струја линије расте мање интензивно.

За израчунавање струја у случају губитка фазе након покретања мотора користи се исти метод као и за коло "звезда". Претпоставићемо да мотор развија исту снагу и у трофазном и у монофазном режиму.

У овом режиму рада струја у најоптерећенијој фази са фазним губитком је удвостручена у поређењу са струјом са трофазним напајањем. Струја у линијском проводнику биће Иа 'А = 3Иаб, а код трофазног напајања Иа = ​​1,73 Иаб.

Овде је важно напоменути да док се фазна струја повећава за фактор 2, струја линије расте само за фактор 1,73. Ово је неопходно јер заштита од прекомерне струје реагује на струју у линији. Прорачуни и закључци у вези са утицајем фактора оптерећења на монофазну струју са везом «звезда» остају важећи за случај кола «трокут».

АЦ и БЦ фазни напони ће зависити од брзине ротора. Када је ротор блокиран Уац '= Уб° Ц' = Уаб / 2

При брзини ротације једнакој синхроној, обнавља се симетрични систем напона, тј.ац '= Уб° Ц' = Уаб.

Дакле, фазни напони АЦ и БЦ, када се брзина ротације промени са нуле на синхрони, промениће се од вредности једнаке половини линијског напона на вредност једнаку линијском напону.

Од броја мотора зависе и струје и напони фаза мотора у монофазном раду.

Фазни губитак се често јавља када је прегорео један од осигурача на трафостаници или расклопном уређају. Као резултат тога, група корисника је у једнофазном режиму и међусобно комуницирају. Расподела струја и напона зависи од снаге појединих мотора и њиховог оптерећења. Овде су могуће различите опције. Ако су снаге електромотора једнаке и њихово оптерећење је исто (на пример, група издувних вентилатора), онда се цела група мотора може заменити еквивалентном.

Хитни режими асинхроних електромотора и начини њихове заштите