Mis juhtub mootoriga faasikao ja ühefaasilise töö korral

Faasikadude all mõistame elektrimootori ühefaasilist töörežiimi kolmefaasilise süsteemi ühe juhtme toiteallika lahtiühendamise tulemusena.

Elektrimootori faasi kadumise põhjused võivad olla: ühe juhtme purunemine, ühe kaitsme põlemine; kontakti rike ühes faasis.

Sõltuvalt asjaoludest, milles faasikadu tekkis, võivad elektrimootoril olla erinevad töörežiimid ja nende režiimidega kaasnevad tagajärjed. Sel juhul tuleb arvestada järgmiste teguritega: elektrimootori mähiste ühendusskeem ("täht" või "kolmnurk"), mootori tööseisund faasikadu hetkel (võib tekkida faasikadu enne või pärast mootori sisselülitamist, koormustalitlusel), mootori koormuse aste ja töömasina mehaanilised omadused, faasikadudega töötavate elektrimootorite arv ja nende vastastikune mõju.

Siin peaksite pöörama tähelepanu vaadeldava režiimi funktsioonidele. Kolmefaasilises režiimis voolab mähise iga faas vooluga, mis on ajas nihutatud kolmandiku perioodi võrra. Kui faas kaob, voolavad mõlemad mähised umbes sama vooluga, kolmandas faasis voolu ei ole. Hoolimata asjaolust, et mähiste otsad on ühendatud kolmefaasilise süsteemi kahe faasijuhtmega, langevad kahe mähise voolud ajaliselt kokku. Seda töörežiimi nimetatakse ühefaasiliseks.

Ühefaasilise voolu tekitatud magnetväli erinevalt kolmefaasilise voolusüsteemi tekitatud pöörlevast väljast pulseerib. See muutub aja jooksul, kuid ei liigu ümber staatori ümbermõõdu. Joonisel 1a on kujutatud ühefaasilises režiimis mootoris loodud magnetvoo vektor. See vektor ei pöörle, muutub ainult suurusjärgus ja märgis. Ringikujuline väli on tasandatud sirgjooneks.

Pilt 1. Asünkroonmootori omadused ühefaasilises režiimis: a — pulseeriva magnetvälja graafiline esitus; b — pulseeriva välja lagunemine kaheks pöörlevaks; asünkroonmootori c-mehaanilised omadused kolmefaasilises (1) ja ühefaasilises (2) töörežiimis.

Pulseeriv magnetväli võib pidada koosnevaks kahest võrdse suurusega üksteise poole pöörlevast väljast (joon. 1, b). Iga väli suhtleb rootori mähisega ja tekitab pöördemomendi. Nende koosmõju loob mootori võllile pöördemomendi.

Juhul, kui faasikadu tekib enne mootori ühendamist võrku, mõjuvad statsionaarsele rootorile kaks magnetvälja, mis moodustavad kaks vastupidise märgiga, kuid suuruselt võrdset momenti. Nende summa on null.Seetõttu ei saa mootorit ühefaasilises režiimis käivitades tagurdada isegi siis, kui võllil pole koormust.

Kui mootori rootori pöörlemise ajal tekib faasikadu, tekib selle võllile pöördemoment. Seda saab seletada järgmiselt. Pöörlev rootor suhtleb üksteise poole pöörlevate väljadega mitmel viisil. Üks neist, mille pöörlemine langeb kokku rootori pöörlemisega, moodustab positiivse (suunas ühtiva) momendi, teine ​​- negatiivse. Erinevalt statsionaarsest rootori korpusest on need momendid erineva ulatusega. Nende erinevus on võrdne mootori võlli momendiga.

Joonisel 1, c on näidatud mootori mehaanilised omadused ühefaasilises ja kolmefaasilises töös. Nullkiirusel on pöördemoment null; kui see kummaski suunas pöörleb, tekib mootori võllil pöördemoment.

Kui üks faasidest on mootori töötamise ajal lahti ühendatud, kui selle pöörlemiskiirus oli nimiväärtusele lähedane, piisab pöördemomendist sageli töö jätkamiseks vähese kiiruse vähendamisega. Vastupidiselt kolmefaasilisele sümmeetrilisele režiimile ilmub iseloomulik sumin. Ülejäänud osas pole hädarežiimi väliseid ilminguid. Isik, kellel puudub kogemus asünkroonmootoritega, ei pruugi elektrimootori töö olemuse muutust märgata.

Elektrimootori üleminekuga ühefaasilisele režiimile kaasneb voolude ja pingete ümberjaotumine faaside vahel. Kui mootori mähised on ühendatud vastavalt "tähe" skeemile, moodustub pärast faasikadu vooluring, mis on näidatud joonisel 2. Liinipingele Uab on ühendatud kaks järjestikku ühendatud mootorimähist, siis on mootor ühe- faasiline töö.

Teeme väikese arvutuse, määrame mootori mähiste kaudu voolavad voolud ja võrdleme neid kolmefaasilise toiteallika vooludega.

Joonis 2. Mootori mähiste tähtühendus pärast faasikadu

Kuna takistused Za ja Zb on ühendatud järjestikku, on faaside A ja B pinged võrdsed poolega lineaarsest:

Voolu ligikaudse väärtuse saab määrata järgmiste kaalutluste põhjal.

Faasi A sisselülitusvool faasikadu korral

Faasi A käivitusvool kolmefaasilises režiimis

kus Uao — võrgu faasipinge.

Sisselülitusvoolu suhe:

Suhtarvust järeldub, et faasikao korral on käivitusvool 86% kolmefaasilise toite käivitusvoolust. Kui võtta arvesse, et oravpuuri asünkroonmootori käivitusvool on 6-7 korda suurem kui nimiväärtus, siis selgub, et läbi mootori mähiste voolab vool Iif = 0,86 x 6 = 5,16 Azn, see tähendab, rohkem kui viis korda nominaalväärtusest. Lühikese aja jooksul kuumeneb selline vool mähise üle.

Ülaltoodud arvutusest on näha, et vaadeldav töörežiim on mootorile väga ohtlik ja selle ilmnemisel tuleb kaitse lühikese aja jooksul välja lülitada.

Faasikadu võib tekkida ka pärast mootori sisselülitamist, kui selle rootori pöörlemiskiirus vastab töörežiimile. Pöörleva rootoriga ühefaasilisele režiimile ülemineku korral võtke arvesse mähiste voolusid ja pingeid.

Za väärtus sõltub pöörlemiskiirusest. Käivitamisel, kui rootori kiirus on null, on see nii kolmefaasilise kui ka ühefaasilise režiimi puhul sama. Töörežiimis, sõltuvalt koormusest ja mootori mehaanilistest omadustest, võib pöörlemiskiirus olla erinev.Seetõttu on praeguste koormuste analüüsimiseks vaja teistsugust lähenemist.

Eeldame, et mootor töötab nii kolmefaasilises kui ka ühefaasilises režiimis. sama võimsus. Sõltumata elektrimootori ühendusskeemist vajab töötav masin sama võimsust, mis on vajalik tehnoloogilise protsessi läbiviimiseks.

Eeldades, et mootori võlli võimsus on mõlema režiimi puhul sama, saame:

kolmefaasilises režiimis

ühefaasilises režiimis

kus Uа — võrgu faasipinge; Uаo — faasi A pinge ühefaasilises režiimis, cos φ3 ja cos φ1-võimsuskoefitsiendid vastavalt kolmefaasilise ja ühefaasilise režiimi jaoks.

Asünkroonmootoriga tehtud katsed näitavad, et tegelikult vool peaaegu kahekordistub. Teatud varuga on võimalik arvestada, et I1a / I2a = 2.

Ühefaasilise töö ohuastme hindamiseks peate teadma ka mootori koormust.

Esimese ligikaudsusena käsitleme elektrimootori voolu kolmefaasilises režiimis võrdeliselt selle koormusega võllile. See eeldus kehtib koormuste puhul, mis ületavad 50% nimiväärtusest. Seejärel saab kirjutada Azf = Ks NS Azn, kus Ks — mootori koormustegur, Azn — mootori nimivool.

Ühefaasiline vool I1f = 2KsNS Azn, st vool ühefaasilises režiimis sõltub mootori koormusest. Nimikoormusel on see võrdne kahekordse nimivooluga. Alla 50% koormuse korral ei tekita faasikadu mootori mähiste ühendamisel «tähega» mähistele ohtlikku liigvoolu. Enamikul juhtudel on mootori koormustegur väiksem kui üks. Selle väärtustega suurusjärgus 0,6–0,75 peaks eeldama voolu mõningast ületamist (20–50%) nominaalväärtusega võrreldes.See on kaitse toimimiseks hädavajalik, kuna just selles ülekoormuse piirkonnas ei toimi see piisavalt selgelt.

Mõne kaitsemeetodi analüüsimiseks on vaja teada mootori faaside pinget. Kui rootor on lukustatud, on faaside A ja B pinge võrdne poolega võrgupingest Uab ja faasi C pinge null.

Vastasel juhul jaotub pinge rootori pöörlemisel. Fakt on see, et selle pöörlemisega kaasneb pöörleva magnetvälja moodustumine, mis staatori mähistele toimides põhjustab neis elektromotoorjõu. Selle elektromotoorjõu suurus ja faas on sellised, et sünkroonsele lähedasel pöörlemiskiirusel taastub mähistel sümmeetriline kolmefaasiline pingesüsteem ja tähe nullpinge (punkt 0) muutub nulliks. Seega, kui rootori kiirus muutub ühefaasilises töörežiimis nullist sünkroonseks, muutub faaside A ja B pinge väärtuselt, mis on võrdne poole liiniga, väärtuseks, mis on võrdne võrgu faasipingega. Näiteks süsteemis, mille pinge on 380/220 V, varieerub faaside A ja B pinge vahemikus 190 — 220 V. Pinge Uco muutub nullist lukustatud rootori korral sünkroonse kiirusega faasipingeks 220 V. Mis puudutab pinget punktis 0, siis see muutub väärtuselt Uab / 2 - sünkroonsel kiirusel nulliks.

Kui mootori mähised on ühendatud kolmnurgas, on pärast faasikadu meil ühendusskeem, mis on näidatud joonisel 3. Sel juhul osutub mootori mähis takistusega Zab ühendatuks liinipingega Uab ja mähis takistustega. Zfc ja Zpr on.— ühendatud jadamisi ja ühendatud sama liinipingega.

Joonis 3. Mootori mähiste deltaühendus pärast faasikadu

Käivitusrežiimis voolab mähiste AB kaudu sama vool, mis kolmefaasilises versioonis, ja pool voolust läbi mähiste AC ja BC, kuna need mähised on ühendatud järjestikku.

Voolud lineaarjuhtides I'a =I'b on võrdsed paralleelsete harude voolude summaga: I'A = I'ab + I'bc = 1,5 Iab

Seega on vaadeldaval juhul faasikao korral ühe faasi käivitusvool võrdne kolmefaasilise toiteallika käivitusvooluga ja liinivool suureneb vähem intensiivselt.

Voolude arvutamiseks faasikadu korral pärast mootori käivitamist kasutatakse sama meetodit nagu "tähe" ahela puhul. Eeldame, et mootor arendab sama võimsust nii kolmefaasilises kui ka ühefaasilises režiimis.

Selles töörežiimis kahekordistub voolutugevus enimkoormatud faasis faasikaoga võrreldes kolmefaasilise toiteallika vooluga. Liinijuhi vool on Ia 'A = 3Iab ja kolmefaasilise toite korral Ia = 1,73 Iab.

Siinkohal on oluline märkida, et kui faasivool suureneb 2 korda, siis liinivool suureneb ainult 1,73 korda. See on oluline, kuna liigvoolukaitse reageerib liinivooludele. Arvutused ja järeldused koormusteguri mõju kohta ühefaasilisele voolule "tähe" ühendusega jäävad kehtima ka kolmnurkse ahela puhul.

AC ja BC faasipinged sõltuvad rootori kiirusest. Kui rootor on lukustatud, Uac '= Ub° C' = Uab / 2

Pöörlemiskiirusel, mis on võrdne sünkroonse kiirusega, taastub sümmeetriline pingete süsteem, st ac '= Ub° C' = Uab.

Seega muutuvad vahelduv- ja vahelduvvoolu faasipinged, kui pöörlemiskiirust muudetakse nullist sünkroonseks, väärtuselt, mis on võrdne poole liinipingega, väärtuseks, mis on võrdne liinipingega.

Mootori faaside voolud ja pinged ühefaasilises töös sõltuvad ka mootorite arvust.

Faasikadu tekib sageli siis, kui mõni alajaama või jaotusseadme toiteallika kaitsmetest on läbi põlenud. Selle tulemusena on kasutajate rühm ühefaasilises režiimis ja suhtleb üksteisega. Voolude ja pingete jaotus sõltub üksikute mootorite võimsusest ja nende koormusest. Siin on võimalikud erinevad variandid. Kui elektrimootorite võimsus on võrdne ja nende koormus on sama (näiteks väljatõmbeventilaatorite rühm), saab kogu mootorirühma asendada samaväärsega.

Asünkroonsete elektrimootorite avariirežiimid ja nende kaitsemeetodid