Hvad sker der med motoren i tilfælde af fasetab og enfaset drift

Under fasetab forstår vi den enfasede driftstilstand for den elektriske motor som et resultat af afbrydelse af strømforsyningen til en af ​​lederne i det trefasede system.

Årsagerne til tabet af en fase fra en elektrisk motor kan være: at bryde en af ​​ledningerne, brænde en af ​​sikringerne; kontaktfejl i en af ​​faserne.

Afhængigt af de omstændigheder, under hvilke fasetabet opstod, kan der være forskellige driftsformer for den elektriske motor og konsekvenserne af disse tilstande. I dette tilfælde skal følgende faktorer tages i betragtning: forbindelsesskemaet for viklingerne af den elektriske motor ("stjerne" eller "delta"), motorens driftstilstand i tidspunktet for fasetab (fasetab kan forekomme før eller efter tænding af motoren, under belastningsdrift), graden af ​​motorbelastning og arbejdsmaskinens mekaniske egenskaber, antallet af elektriske motorer, der arbejder med fasetab og deres gensidige påvirkning.

Her skal du være opmærksom på funktionerne i den pågældende tilstand. I trefaset tilstand flyder hver fase af viklingen med en strøm forskudt i tid med en tredjedel af perioden. Når en fase går tabt, flyder begge viklinger omtrent den samme strøm, der er ingen strøm i den tredje fase. På trods af det faktum, at enderne af viklingerne er forbundet med to faseledere i et trefasesystem, falder strømmene i de to viklinger sammen i tid. Denne driftsform kaldes enfaset.

Det magnetiske felt, der genereres af en enfaset strøm, pulserer, i modsætning til det roterende felt, der genereres af et trefaset strømsystem. Den ændrer sig over tid, men bevæger sig ikke rundt om statorens omkreds. Figur 1a viser den magnetiske fluxvektor skabt i motoren i enfaset tilstand. Denne vektor roterer ikke, den ændrer sig kun i størrelse og fortegn. Det cirkulære felt er fladet ud til en ret linje.

Billede 1. Karakteristika for en induktionsmotor i enfaset tilstand: a — grafisk repræsentation af et pulserende magnetfelt; b — dekomponering af det pulserende felt i to roterende; c-mekaniske egenskaber for en induktionsmotor i trefaset (1) og enfaset (2) driftstilstand.

Pulserende magnetfelt kan betragtes som bestående af to felter af samme størrelse, der roterer mod hinanden (fig. 1, b). Hvert felt interagerer med rotorviklingen og genererer et drejningsmoment. Deres kombinerede handling skaber drejningsmoment på motorakslen.

I tilfælde af at der opstår et fasetab, før motoren tilsluttes netværket, virker to magnetfelter på en stationær rotor, som danner to momenter med modsat fortegn, men lige store. Deres sum vil være nul.Derfor, når du starter motoren i enfaset tilstand, kan den ikke vende, selvom der ikke er nogen belastning på akslen.

Hvis der opstår et fasetab, mens motorrotoren roterer, genereres et drejningsmoment på dens aksel. Dette kan forklares som følger. Den roterende rotor interagerer på forskellige måder med felterne, der roterer mod hinanden. En af dem, hvis rotation falder sammen med rotorens rotation, danner et positivt (sammenfaldende i retning) moment, den anden - negativ. I modsætning til det stationære rotorhus vil disse momenter være forskellige i størrelse. Deres forskel vil være lig med momentet af motorakslen.

Figur 1, c viser mekaniske karakteristika for motoren i enfaset og trefaset drift. Ved nul hastighed er drejningsmomentet nul; når den roterer i begge retninger, opstår der et drejningsmoment på motorakslen.

Hvis en af ​​faserne afbrydes, mens motoren kører, når dens hastighed var tæt på den nominelle værdi, er drejningsmomentet ofte tilstrækkeligt til at fortsætte driften med en lille reduktion af hastigheden. I modsætning til den trefasede symmetriske tilstand fremkommer en karakteristisk brummen. For resten er der ingen ydre manifestationer af nødtilstanden. En person, der ikke har nogen erfaring med asynkronmotorer, bemærker muligvis ikke en ændring i driften af ​​en elektrisk motor.

Overgangen af ​​en elektrisk motor til en enfaset tilstand er ledsaget af en omfordeling af strømme og spændinger mellem faserne. Hvis motorviklingerne er forbundet i henhold til "stjerne"-skemaet, dannes der efter fasetabet et kredsløb, vist i figur 2. To serieforbundne motorviklinger er forbundet til linjespændingen Uab, så er motoren i enkelt- fase drift.

Lad os lave en lille beregning, bestemme strømmene, der strømmer gennem motorviklingerne og sammenligne dem med strømmene med en trefaset forsyning.

Figur 2. Stjerneforbindelse af motorviklinger efter fasetab

Da modstandene Za og Zb er forbundet i serie, vil spændingerne i fase A og B være lig med halvdelen af ​​den lineære:

Den omtrentlige værdi af strømmen kan bestemmes ud fra følgende betragtninger.

Startstrøm af fase A ved fasetab

Startstrøm for fase A i trefaset tilstand

hvor Uao — netværkets fasespænding.

Startstrømforhold:

Af forholdet følger det, at i tilfælde af fasetab er startstrømmen 86 % af startstrømmen i trefaset forsyning. Hvis vi tager i betragtning, at startstrømmen af ​​egern-bur-induktionsmotoren er 6-7 gange højere end den nominelle, viser det sig, at der løber en strøm gennem motorviklingerne Iif = 0,86 x 6 = 5,16 Azn, det vil sige, mere end fem gange den nominelle. I løbet af kort tid vil en sådan strøm overophede spolen.

Ud fra ovenstående beregning kan det ses, at den betragtede driftsform er meget farlig for motoren, og hvis det opstår, skal beskyttelsen slukkes i løbet af kort tid.

Fasetab kan også forekomme, efter at motoren er tændt, når dens rotor vil have en rotationshastighed svarende til driftstilstanden. Overvej strømme og spændinger af viklingerne i tilfælde af en overgang til enfaset tilstand med en roterende rotor.

Værdien af ​​Za afhænger af rotationshastigheden. Ved opstart, når rotorhastigheden er nul, er det det samme for både trefasede og enfasede tilstande. I driftstilstand, afhængigt af belastningen og motorens mekaniske egenskaber, kan rotationshastigheden være anderledes.Derfor er en anden tilgang nødvendig for at analysere aktuelle belastninger.

Vi vil antage, at motoren kører i både trefaset og enkeltfaset tilstand. samme kraft. Uanset tilslutningsskemaet for den elektriske motor kræver arbejdsmaskinen den samme kraft, som er nødvendig for at udføre den teknologiske proces.

Forudsat at motorakseleffekten er den samme for begge tilstande, vil vi have:

i trefaset tilstand

i enfaset tilstand

hvor Uа — netværkets fasespænding; Uаo — spænding af fase A i enfaset tilstand, cos φ3 og cos φ1-effektkoefficienter for henholdsvis trefaset og enkeltfaset tilstand.

Eksperimenter med en induktionsmotor viser, at strømmen faktisk næsten fordobles. Med en vis margin er det muligt at betragte I1a / I2a = 2.

For at vurdere graden af ​​fare ved enfaset drift skal du også kende belastningen på motoren.

Som en første tilnærmelse vil vi betragte den elektriske motorstrøm i trefaset tilstand proportional med dens belastning på akslen. Denne antagelse gælder for belastninger over 50 % af den nominelle værdi. Derefter kan du skrive Azf = Ks NS Azn, hvor Ks — motorens belastningsfaktor, Azn — motorens nominelle strøm.

Enfaset strøm I1f = 2KsNS Azn, dvs. strømmen i enfaset tilstand vil afhænge af motorbelastningen. Ved nominel belastning er den lig med to gange mærkestrømmen. Ved en belastning på mindre end 50 % skaber fasetabet ved tilslutning af motorviklingerne til en «stjerne» ikke en overstrøm, der er farlig for viklingerne. I de fleste tilfælde er motorens belastningsfaktor mindre end én. Med dens værdier i størrelsesordenen 0,6 - 0,75 bør der forventes et lille overskridelse af strømmen (med 20 - 50%) i forhold til den nominelle.Dette er essentielt for beskyttelsens funktion, da det netop er i dette område med overbelastning, at det ikke virker tydeligt nok.

For at analysere nogle beskyttelsesmetoder er det nødvendigt at kende spændingen af ​​motorfaserne. Når rotoren er låst, vil spændingen af ​​fase A og B være lig med halvdelen af ​​netværksspændingen Uab, og spændingen af ​​fase C vil være nul.

Ellers fordeles spændingen efterhånden som rotoren roterer. Faktum er, at dens rotation er ledsaget af dannelsen af ​​et roterende magnetfelt, som, der virker på statorviklingerne, forårsager en elektromotorisk kraft i dem. Størrelsen og fasen af ​​denne elektromotoriske kraft er sådan, at ved en rotationshastighed tæt på synkron genoprettes et symmetrisk trefaset spændingssystem på viklingerne, og stjernens neutralspænding (punkt 0) bliver nul. Når rotorhastigheden ændres fra nul til synkron i enfaset driftstilstand, ændres spændingen i fase A og B således fra en værdi lig med halvdelen af ​​linjen til en værdi lig med netværkets fasespænding. For eksempel i et system med en spænding på 380/220 V varierer spændingen af ​​fase A og B inden for 190 — 220 V. Spændingen Uco skifter fra nul med en låst rotor til en fasespænding på 220 V med synkron hastighed. Hvad angår spændingen ved punkt 0, ændres den fra værdien Uab / 2 — til nul ved synkron hastighed.

Hvis motorviklingerne er forbundet i trekant, vil vi efter et fasetab have forbindelsesdiagrammet vist i figur 3. I dette tilfælde viser motorviklingen med modstand Zab sig at være forbundet til netspændingen Uab, og viklingen med modstande. Zfc og Zpr. er.— forbundet i serie og forbundet til samme netspænding.

Figur 3. Deltaforbindelse af motorviklinger efter fasetab

I starttilstanden vil den samme strøm strømme gennem viklingerne AB som i den trefasede version, og halvdelen af ​​strømmen vil strømme gennem viklingerne AC og BC, da disse viklinger er forbundet i serie.

Strømme i lineære ledere I'a =I'b vil være lig med summen af ​​strømme i parallelle forgreninger: I'A = I'ab + I'bc = 1,5 Iab

I det foreliggende tilfælde vil startstrømmen i en af ​​faserne således være lig med startstrømmen med en trefaset forsyning, og linjestrømmen stiger mindre intensivt.

For at beregne strømmene i tilfælde af fasetab efter start af motoren anvendes samme metode som for "stjerne"-kredsløbet. Vi vil antage, at motoren udvikler den samme effekt i både trefaset og enkeltfaset tilstand.

I denne driftsform fordobles strømmen i den mest belastede fase med fasetab sammenlignet med strømmen med trefaset forsyning. Strømmen i ledningslederen vil være Ia 'A = 3Iab, og med en trefaset forsyning Ia = 1,73 Iab.

Det er vigtigt at bemærke her, at mens fasestrømmen stiger med en faktor 2, stiger linjestrømmen kun med en faktor på 1,73. Dette er vigtigt, fordi overstrømsbeskyttelsen reagerer på linjestrømmene. Beregningerne og konklusionerne vedrørende belastningsfaktorens indflydelse på den enfasede strøm med en «stjerne»-forbindelse forbliver gyldige i tilfælde af et «delta»-kredsløb.

AC- og BC-fasespændinger vil afhænge af rotorhastigheden. Når rotoren er låst Uac '= Ub° C' = Uab / 2

Ved en omdrejningshastighed, der er lig med den synkrone, genoprettes det symmetriske system af spændinger, dvs. ac '= Ub° C' = Uab.

Således vil AC- og BC-fasespændingerne, når omdrejningshastigheden ændres fra nul til synkron, ændre sig fra en værdi lig med halvdelen af ​​linjespændingen til en værdi lig med linjespændingen.

Motorfasernes strømme og spændinger i enfaset drift afhænger også af antallet af motorer.

Et fasetab opstår ofte, når en af ​​sikringerne på understationen eller koblingsanlæggets netforsyning er sprunget. Som følge heraf er en gruppe brugere i enfaset tilstand og interagerer med hinanden. Fordelingen af ​​strømme og spændinger afhænger af de enkelte motorers effekt og deres belastning. Her er forskellige muligheder mulige. Hvis elmotorernes effekt er ens, og deres belastning er den samme (for eksempel en gruppe af udstødningsventilatorer), kan hele gruppen af ​​motorer erstattes af en tilsvarende.

Nødtilstande for asynkrone elektriske motorer og metoder til deres beskyttelse