Kas nutinka varikliui fazės praradimo ir vienfazio veikimo atveju

Pagal fazių praradimą mes suprantame vienfazį elektros variklio veikimo režimą, kai atjungiamas vieno iš trifazės sistemos laidininkų maitinimas.

Elektros variklio fazės praradimo priežastys gali būti: nutrūkęs vienas iš laidų, sudegęs vienas iš saugiklių; kontakto gedimas vienoje iš fazių.

Priklausomai nuo aplinkybių, kuriomis įvyko fazės praradimas, gali būti skirtingi elektros variklio veikimo režimai ir su šiais režimais susijusios pasekmės. Tokiu atveju reikia atsižvelgti į šiuos veiksnius: elektros variklio apvijų prijungimo schemą („žvaigždė“ arba „trikampis“), variklio veikimo būseną fazės praradimo momentu (gali atsirasti fazių praradimas). prieš arba po variklio įjungimo, veikiant apkrovai), variklio apkrovos laipsnį ir darbo mašinos mechanines charakteristikas, su faziniu nuostoliu veikiančių elektros variklių skaičių ir jų tarpusavio įtaką.

Čia turėtumėte atkreipti dėmesį į nagrinėjamo režimo ypatybes. Trifaziu režimu kiekviena apvijos fazė teka srove, kuri laikui bėgant pasislenka trečdaliu periodo. Praradus fazę, abi apvijos teka maždaug ta pačia srove, trečioje fazėje srovės nėra. Nepaisant to, kad apvijų galai yra prijungti prie dviejų trifazės sistemos fazių laidų, srovės abiejose apvijose sutampa laike. Šis veikimo būdas vadinamas vienfaziu.

Vienfazės srovės generuojamas magnetinis laukas, skirtingai nei besisukantis laukas, kurį sukuria trifazė srovių sistema, pulsuoja. Laikui bėgant jis keičiasi, bet nejuda aplink statoriaus perimetrą. 1a paveiksle parodytas magnetinio srauto vektorius, sukurtas variklyje vienfaziu režimu. Šis vektorius nesisuka, tik keičiasi dydis ir ženklas. Apvalus laukas išlygintas iki tiesios linijos.

1 paveikslas. Indukcinio variklio charakteristikos vienfaziu režimu: a — pulsuojančio magnetinio lauko grafinis vaizdas; b — pulsuojančio lauko skaidymas į du besisukančius; c-mechaninės asinchroninio variklio charakteristikos trifaziu (1) ir vienfaziu (2) darbo režimu.

Pulsuojantis magnetinis laukas gali būti laikomas susidedančiu iš dviejų vienodo dydžio laukų, besisukančių vienas į kitą (1 pav., b). Kiekvienas laukas sąveikauja su rotoriaus apvija ir sukuria sukimo momentą. Jų bendras veikimas sukuria sukimo momentą ant variklio veleno.

Tuo atveju, kai prieš variklį prijungiant prie tinklo atsiranda fazės praradimas, stacionarų rotorių veikia du magnetiniai laukai, kurie sudaro du priešingo ženklo, bet vienodo dydžio momentus. Jų suma bus lygi nuliui.Todėl, kai paleidžiate variklį vienfaziu režimu, jis negali suktis atgal, net jei velenui nėra apkrovos.

Jei variklio rotoriui sukant atsiranda fazės praradimas, jo velenui sukuriamas sukimo momentas. Tai galima paaiškinti taip. Besisukantis rotorius įvairiai sąveikauja su vienas kito link besisukančiais laukais. Vienas iš jų, kurio sukimasis sutampa su rotoriaus sukimu, formuoja teigiamą (kryptimi sutampantį) momentą, kitas – neigiamą. Skirtingai nuo stacionaraus rotoriaus korpuso, šie momentai bus skirtingo dydžio. Jų skirtumas bus lygus variklio veleno momentui.

1 paveiksle c pavaizduotos mechaninės variklio charakteristikos vienfaziu ir trifaziu režimu. Esant nuliniam greičiui, sukimo momentas lygus nuliui; kai jis sukasi bet kuria kryptimi, variklio velenui atsiranda sukimo momentas.

Jei viena iš fazių atjungiama varikliui veikiant, kai jo apsisukimų dažnis buvo artimas vardinei vertei, sukimo momento dažnai pakanka tęsti veikimą šiek tiek sumažinus greitį. Priešingai nei trifazis simetriškas režimas, atsiranda būdingas ūžesys. Likusiai avarinio režimo išorinių apraiškų nėra. Asmuo, neturintis patirties dirbant su asinchroniniais varikliais, gali nepastebėti elektros variklio veikimo pobūdžio pasikeitimo.

Elektros variklio perėjimą į vienfazį režimą lydi srovių ir įtampų perskirstymas tarp fazių. Jei variklio apvijos jungiamos pagal "žvaigždės" schemą, po fazės praradimo susidaro grandinė, parodyta 2 pav. Dvi nuosekliai sujungtos variklio apvijos yra prijungtos prie linijos įtampos Uab, tai variklis yra viengubo. fazinis veikimas.

Šiek tiek paskaičiuokime, nustatykime variklio apvijomis tekančias sroves ir palyginkime jas su srovėmis su trifaziu maitinimu.

2 pav. Variklio apvijų prijungimas žvaigždute po fazės praradimo

Kadangi varžos Za ir Zb yra sujungtos nuosekliai, A ir B fazių įtampos bus lygios pusei tiesinės:

Apytikslę srovės vertę galima nustatyti remiantis toliau pateiktais svarstymais.

A fazės įsijungimo srovė esant fazės praradimui

A fazės paleidimo srovė trifaziu režimu

kur Uao — tinklo fazinė įtampa.

Paleidimo srovės santykis:

Iš santykio matyti, kad fazės praradimo atveju paleidimo srovė yra 86% trifazio maitinimo paleidimo srovės. Jei atsižvelgsime į tai, kad voverės narvelio asinchroninio variklio paleidimo srovė yra 6–7 kartus didesnė už vardinę, paaiškėja, kad srovė teka per variklio apvijas Iif = 0,86 x 6 = 5,16 Azn, tai yra, daugiau nei penkis kartus viršija nominalą. Per trumpą laiką tokia srovė perkaitins ritę.

Iš aukščiau pateikto skaičiavimo matyti, kad svarstomas veikimo režimas yra labai pavojingas varikliui, o jei jis atsiranda, apsauga turi būti išjungta per trumpą laiką.

Fazės praradimas taip pat gali atsirasti įjungus variklį, kai jo rotorius turės sukimosi greitį, atitinkantį darbo režimą. Apsvarstykite apvijų sroves ir įtampą, kai pereinama į vienfazį režimą su besisukančiu rotoriumi.

Za reikšmė priklauso nuo sukimosi greičio. Paleidžiant, kai rotoriaus sukimosi greitis lygus nuliui, jis yra vienodas ir trifaziams, ir vienfaziams režimams. Darbo režimu, priklausomai nuo apkrovos ir mechaninių variklio charakteristikų, sukimosi greitis gali skirtis.Todėl dabartinėms apkrovoms analizuoti reikia kitokio požiūrio.

Darysime prielaidą, kad variklis veikia tiek trifaziu, tiek vienfaziu režimu. ta pati galia. Nepriklausomai nuo elektros variklio prijungimo schemos, darbinei mašinai reikia tokios pat galios, kokios reikia technologiniam procesui atlikti.

Darant prielaidą, kad abiejų režimų variklio veleno galia yra vienoda, turėsime:

trifaziu režimu

vienfaziu režimu

kur Uа — tinklo fazinė įtampa; Uаo — A fazės įtampa vienfaziame režime, cos φ3 ir cos φ1 galios koeficientai atitinkamai trifaziams ir vienfaziams režimams.

Eksperimentai su indukciniu varikliu rodo, kad iš tikrųjų srovė padidėja beveik dvigubai. Su tam tikra marža galima laikyti I1a / I2a = 2.

Norėdami įvertinti vienfazio veikimo pavojaus laipsnį, taip pat turite žinoti variklio apkrovą.

Pirmuoju apytiksliu būdu apsvarstysime elektros variklio srovę trifaziu režimu, proporcingą jos veleno apkrovai. Ši prielaida galioja apkrovoms, viršijančioms 50 % vardinės vertės. Tada galite parašyti Azf = Ks NS Azn, kur Ks - variklio apkrovos koeficientas, Azn - vardinė variklio srovė.

Vienfazė srovė I1f = 2KsNS Azn, ty srovė vienfaziu režimu priklausys nuo variklio apkrovos. Esant vardinei apkrovai, ji yra lygi dvigubai vardinei srovei. Esant mažesnei nei 50% apkrovai, fazės praradimas jungiant variklio apvijas prie „žvaigždės“ nesukuria apvijų pavojingos viršsrovės. Daugeliu atvejų variklio apkrovos koeficientas yra mažesnis nei vienas. Kai jo reikšmės yra 0,6–0,75, reikėtų tikėtis nedidelio srovės viršijimo (20–50%), palyginti su nominalia.Tai būtina, kad apsauga veiktų, nes būtent šioje perkrovos srityje ji neveikia pakankamai aiškiai.

Norint išanalizuoti kai kuriuos apsaugos būdus, būtina žinoti variklio fazių įtampą. Užrakinus rotorių, A ir B fazių įtampa bus lygi pusei tinklo įtampos Uab, o C fazės įtampa lygi nuliui.

Priešingu atveju įtampa paskirstoma rotoriui sukant. Faktas yra tas, kad jo sukimąsi lydi besisukančio magnetinio lauko susidarymas, kuris, veikdamas statoriaus apvijas, sukelia jose elektrovaros jėgą. Šios elektrovaros jėgos dydis ir fazė yra tokie, kad esant sukimosi greičiui, artimam sinchroniniam, ant apvijų atkuriama simetriška trifazė įtampos sistema, o žvaigždės neutrali įtampa (taškas 0) tampa lygi nuliui. Taigi, rotoriaus sukimosi dažniui pasikeitus nuo nulio iki sinchroninio vienfazio veikimo režimu, A ir B fazių įtampa pasikeičia iš reikšmės, lygios pusei linijos, į vertę, lygią tinklo fazinei įtampai. Pavyzdžiui, sistemoje, kurios įtampa yra 380/220 V, fazių A ir B įtampa svyruoja 190–220 V ribose. Įtampa Uco keičiasi nuo nulio esant užrakintam rotoriui iki 220 V fazinės įtampos sinchroniniu greičiu. Kalbant apie įtampą taške 0, ji keičiasi nuo reikšmės Uab / 2 - iki nulio sinchroniniu greičiu.

Jei variklio apvijos sujungtos trikampiu, po fazės praradimo turėsime jungimo schemą, parodytą 3 pav. Tokiu atveju variklio apvija su varža Zab pasirodo prijungta prie tinklo įtampos Uab, o apvija su varžomis Zfc ir Zpr.— sujungtas nuosekliai ir prijungtas prie tos pačios linijos įtampos.

3 pav. Variklio apvijų trikampio jungtis po fazės praradimo

Paleidimo režimu per apvijas AB tekės ta pati srovė, kaip ir trifaziame variante, o pusė srovės tekės per apvijas AC ir BC, nes šios apvijos yra sujungtos nuosekliai.

Srovės tiesiniuose laiduose I'a =I'b bus lygios lygiagrečių šakų srovių sumai: I'A = I'ab + I'bc = 1,5 Iab

Taigi, nagrinėjamu atveju, esant fazės praradimui, paleidimo srovė vienoje iš fazių bus lygi paleidimo srovei esant trifaziam tiekimui, o linijos srovė didėja ne taip intensyviai.

Norint apskaičiuoti sroves fazės praradimo atveju po variklio paleidimo, naudojamas tas pats metodas, kaip ir "žvaigždės" grandinei. Darysime prielaidą, kad variklis sukuria vienodą galią tiek trifaziu, tiek vienfaziu režimu.

Šiame veikimo režime srovė labiausiai apkrautoje fazėje su fazės praradimu padvigubėja, palyginti su srove su trifaziu maitinimu. Srovė linijos laidininke bus Ia 'A = 3Iab, o su trifaziu maitinimu Ia = 1,73 Iab.

Čia svarbu pažymėti, kad nors fazinė srovė padidėja 2 kartus, linijos srovė tik padidėja 1,73 karto. Tai būtina, nes apsauga nuo viršsrovių reaguoja į linijos sroves. Skaičiavimai ir išvados dėl apkrovos koeficiento įtakos vienfazei srovei su „žvaigždės“ jungtimi galioja „trikampio“ grandinės atveju.

AC ir BC fazių įtampa priklausys nuo rotoriaus greičio. Kai rotorius užrakintas, Uac '= Ub° C' = Uab / 2

Esant sukimosi greičiui, lygiam sinchroniniam, atkuriama simetriška įtampų sistema, t.y.ac '= Ub° C' = Uab.

Taigi AC ir BC fazių įtampa, kai sukimosi greitis pakeičiamas iš nulio į sinchroninį, pasikeis iš reikšmės, lygios pusei linijos įtampos, į vertę, lygią linijos įtampai.

Variklio fazių srovės ir įtampa vienfaziu režimu taip pat priklauso nuo variklių skaičiaus.

Fazinis praradimas dažnai įvyksta, kai perdegė vienas iš pastotės ar skirstomųjų įrenginių maitinimo šaltinio saugiklių. Dėl to grupė vartotojų yra vienfaziu režimu ir sąveikauja tarpusavyje. Srovių ir įtampų pasiskirstymas priklauso nuo atskirų variklių galios ir jų apkrovos. Čia galimi įvairūs variantai. Jei elektros variklių galia yra vienoda ir jų apkrova vienoda (pavyzdžiui, išmetimo ventiliatorių grupė), tuomet visa variklių grupė gali būti pakeista lygiaverte.

Asinchroninių elektros variklių avariniai režimai ir jų apsaugos būdai