Faz kaybı ve tek fazlı çalışma durumunda motora ne olur?

Faz kaybı altında, üç fazlı sistemin iletkenlerinden birinin güç kaynağının bağlantısının kesilmesinin bir sonucu olarak elektrik motorunun tek fazlı çalışma modunu anlıyoruz.

Bir elektrik motorundan faz kaybının nedenleri şunlar olabilir: tellerden birinin kırılması, sigortalardan birinin yanması; fazlardan birinde temas hatası.

Faz kaybının meydana geldiği koşullara bağlı olarak, elektrik motorunun farklı çalışma modları ve bu modlara eşlik eden sonuçlar olabilir. Bu durumda, aşağıdaki faktörler dikkate alınmalıdır: elektrik motorunun sargılarının bağlantı şeması ("yıldız" veya "üçgen"), faz kaybı anında motorun çalışma durumu (faz kaybı meydana gelebilir) motoru çalıştırmadan önce veya sonra, yük çalışması sırasında), motorun yüklenme derecesi ve çalışan makinenin mekanik özellikleri, faz kaybıyla çalışan elektrik motorlarının sayısı ve karşılıklı etkileri.

Burada, söz konusu modun özelliklerine dikkat etmelisiniz. Üç fazlı modda, sargının her fazı, periyodun üçte biri kadar zamanda kaydırılan bir akımla akar. Bir faz kaybolduğunda her iki sargıda aynı akım civarında akar, üçüncü fazda akım olmaz. Sargıların uçları üç fazlı bir sistemin iki faz iletkenine bağlı olmasına rağmen, iki sargıdaki akımlar zaman içinde çakışır. Bu çalışma moduna tek faz denir.

Üç fazlı bir akım sistemi tarafından üretilen dönen alanın aksine, tek fazlı bir akım tarafından üretilen manyetik alan titreşir. Zamanla değişir, ancak statorun çevresinde hareket etmez. Şekil 1a, tek fazlı modda motorda oluşturulan manyetik akı vektörünü göstermektedir. Bu vektör dönmez, sadece büyüklüğü ve işareti değişir. Dairesel alan düz bir çizgiye düzleştirilir.

Resim 1. Asenkron motorun özellikleri tek fazlı modda: a - titreşimli bir manyetik alanın grafik gösterimi; b - titreşimli alanın iki dönene ayrışması; c-endüksiyon motorunun üç fazlı (1) ve tek fazlı (2) çalışma modundaki mekanik özellikleri.

titreşimli manyetik alan birbirine doğru dönen eşit büyüklükte iki alandan oluştuğu düşünülebilir (Şekil 1, b). Her alan rotor sargısı ile etkileşime girer ve bir tork üretir. Kombine hareketleri motor mili üzerinde tork oluşturur.

Motor şebekeye bağlanmadan önce bir faz kaybının meydana gelmesi durumunda, sabit bir rotor üzerinde iki manyetik alan etki eder ve bunlar zıt işaretli ancak büyüklükleri eşit iki moment oluşturur. Toplamları sıfır olacaktır.Bu nedenle motoru tek fazlı modda çalıştırdığınızda, mil üzerinde yük olmasa bile geri dönemez.

Motor rotoru dönerken bir faz kaybı meydana gelirse, şaftında bir tork üretilir. Bu şu şekilde açıklanabilir. Dönen rotor, birbirine doğru dönen alanlarla çeşitli şekillerde etkileşime girer. Rotorun dönüşü ile çakışan bunlardan biri pozitif (yön olarak çakışan) bir moment oluşturur, diğeri - negatif. Sabit rotor durumundan farklı olarak, bu momentlerin büyüklüğü farklı olacaktır. Farkları, motor milinin momentine eşit olacaktır.

Şekil 1, c, tek fazlı ve üç fazlı çalışmada motorun mekanik özelliklerini göstermektedir. Sıfır hızda tork sıfırdır; her iki yönde döndüğünde motor milinde bir tork oluşur.

Motor çalışırken fazlardan birinin bağlantısı kesilirse, hızı anma değerine yakınken, tork genellikle hızda hafif bir düşüşle çalışmaya devam etmek için yeterlidir. Üç fazlı simetrik modun aksine, karakteristik bir uğultu belirir. Geri kalanı için, acil durum modunun dış belirtileri yoktur. Asenkron motorlarla deneyimi olmayan bir kişi, elektrik motorunun çalışma yapısındaki bir değişikliği fark etmeyebilir.

Bir elektrik motorunun tek fazlı moda geçişine, akımların ve gerilimlerin fazlar arasında yeniden dağıtılması eşlik eder. Motor sargıları "yıldız" şemasına göre bağlanırsa, faz kaybından sonra, şekil 2'de gösterilen bir devre oluşur. Seri bağlı iki motor sargısı, Uab hat voltajına bağlanır, ardından motor tek- faz çalışması.

Küçük bir hesap yapalım, motor sargılarından geçen akımları belirleyelim ve bunları üç fazlı besleme akımlarıyla karşılaştıralım.

Şekil 2. Faz kaybından sonra motor sargılarının yıldız bağlantısı

Za ve Zb dirençleri seri bağlı olduğundan, A ve B fazlarının gerilimleri doğrusal olanın yarısına eşit olacaktır:

Akımın yaklaşık değeri aşağıdaki hususlara göre belirlenebilir.

Faz kaybında faz A'nın ani akımı

Üç fazlı modda A fazının başlangıç ​​akımı

nerede Uao - ağın faz voltajı.

Ani akım oranı:

Orandan, faz kaybı durumunda başlangıç ​​akımının, üç fazlı beslemede başlangıç ​​akımının %86'sı olduğu sonucu çıkar. Sincap kafesli endüksiyon motorunun kalkış akımının nominalden 6-7 kat daha yüksek olduğunu hesaba katarsak, motor sargılarından bir akımın aktığı ortaya çıkar Iif = 0,86 x 6 = 5,16 Azn, yani, nominal değerin beş katından fazla. Kısa bir süre içinde, böyle bir akım bobini aşırı ısıtır.

Yukarıdaki hesaplamadan, dikkate alınan çalışma modunun motor için çok tehlikeli olduğu ve meydana gelmesi durumunda korumanın kısa sürede kapatılması gerektiği görülmektedir.

Faz kaybı, motor açıldıktan sonra, rotoru çalışma moduna karşılık gelen bir dönüş hızına sahip olduğunda da meydana gelebilir. Dönen bir rotorla tek fazlı moda geçiş durumunda sargıların akımlarını ve gerilimlerini göz önünde bulundurun.

Za'nın değeri dönme hızına bağlıdır. Başlatmada, rotor hızı sıfır olduğunda, hem üç fazlı hem de tek fazlı modlar için aynıdır. Çalışma modunda, motorun yüküne ve mekanik özelliklerine bağlı olarak dönüş hızı farklı olabilir.Bu nedenle, mevcut yükleri analiz etmek için farklı bir yaklaşıma ihtiyaç vardır.

Motorun hem üç fazlı hem de tek fazlı modda çalıştığını varsayacağız. aynı güç. Elektrik motorunun bağlantı şeması ne olursa olsun, çalışan makine, teknolojik işlemi gerçekleştirmek için gereken gücün aynısına ihtiyaç duyar.

Motor şaft gücünün her iki mod için de aynı olduğunu varsayarsak, şunu elde ederiz:

üç fazlı modda

tek fazlı modda

nerede Uа - ağın faz voltajı; Uаo — tek fazlı modda A fazının gerilimi, üç fazlı ve tek fazlı modlar için sırasıyla cos φ3 ve cos φ1-güç katsayıları.

Asenkron motorla yapılan deneyler, akımın aslında neredeyse iki katına çıktığını gösteriyor. Bir miktar farkla, I1a / I2a = 2 olarak düşünmek mümkündür.

Tek fazlı çalışmanın tehlike derecesini değerlendirmek için motor üzerindeki yükü de bilmelisiniz.

İlk yaklaşım olarak, şaft üzerindeki yüküyle orantılı olarak üç fazlı modda elektrik motoru akımını ele alacağız. Bu varsayım, anma değerinin %50'sinin üzerindeki yükler için geçerlidir. Ardından Azf = Ks NS Azn yazabilirsiniz, burada Ks — motorun yük faktörü, Azn — motorun anma akımı.

Tek fazlı akım I1f = 2KsNS Azn, yani tek fazlı moddaki akım motor yüküne bağlı olacaktır. Nominal yükte, nominal akımın iki katına eşittir. %50'den daha düşük bir yükte, motor sargılarını bir «yıldıza» bağlarken meydana gelen faz kaybı, sargılar için tehlikeli bir aşırı akım oluşturmaz. Çoğu durumda, motor yük faktörü birden azdır. 0.6 - 0.75 mertebesindeki değerleri ile, akımın nominal değere göre hafif bir fazlalığı (% 20 - 50 oranında) beklenmelidir.Bu, korumanın çalışması için çok önemlidir, çünkü tam olarak bu aşırı yük alanında yeterince net hareket etmez.

Bazı koruma yöntemlerini analiz edebilmek için motor fazlarının gerilimlerini bilmek gerekir. Rotor kilitlendiğinde, A ve B fazlarının gerilimi Uab şebeke geriliminin yarısına eşit olacak ve C fazının gerilimi sıfır olacaktır.

Aksi takdirde, rotor döndükçe gerilim dağıtılır. Gerçek şu ki, dönüşüne, stator sargılarına etki ederek içlerinde bir elektromotor kuvvete neden olan dönen bir manyetik alan oluşumu eşlik ediyor. Bu elektromotor kuvvetinin büyüklüğü ve fazı, senkrona yakın bir dönme hızında, sargılarda simetrik bir üç fazlı voltaj sistemi geri yüklenecek ve yıldız nötr voltajı (nokta 0) sıfır olacak şekildedir. Böylece, tek fazlı çalışma modunda rotor hızı sıfırdan senkrona değiştiğinde, A ve B fazlarının voltajı hattın yarısına eşit bir değerden şebekenin faz voltajına eşit bir değere değişir. Örneğin, 380/220 V gerilime sahip bir sistemde, A ve B fazlarının gerilimi 190 - 220 V arasında değişir. Uco gerilimi, rotor kilitliyken sıfırdan senkron hızla 220 V faz gerilimine değişir. 0 noktasındaki gerilime gelince, senkron hızda Uab / 2 değerinden sıfıra değişir.

Motor sargıları üçgen bağlıysa, bir faz kaybından sonra Şekil 3'te gösterilen bağlantı şemasını elde ederiz. Bu durumda, Zab dirençli motor sargısı Uab hat voltajına ve dirençli sargıya bağlanır. Zfc ve Zpr.— seri bağlı ve aynı hat voltajına bağlı.

Şekil 3. Faz kaybından sonra motor sargılarının üçgen bağlantısı

Yolverme modunda, üç fazlı versiyondakiyle aynı akım AB sargılarından akacak ve bu sargılar seri bağlandığından akımın yarısı AC ve BC sargılarından akacaktır.

Doğrusal iletkenlerdeki akımlar I'a =I'b paralel dallardaki akımların toplamına eşit olacaktır: I'A = I'ab + I'bc = 1.5 Iab

Bu nedenle, incelenen durumda, bir faz kaybıyla, fazlardan birindeki başlatma akımı, üç fazlı bir beslemeyle başlatma akımına eşit olacaktır ve hat akımı daha az yoğun bir şekilde artar.

Motor çalıştırıldıktan sonra faz kaybı durumunda akımları hesaplamak için, "yıldız" devresi için kullanılan yöntemin aynısı kullanılır. Motorun hem üç fazlı hem de tek fazlı modda aynı gücü ürettiğini varsayacağız.

Bu çalışma modunda, faz kaybı olan en yüklü fazdaki akım, üç fazlı besleme akımına kıyasla iki katına çıkar. Hat iletkenindeki akım Ia 'A = 3Iab ve üç fazlı beslemede Ia = 1,73 Iab olacaktır.

Burada, faz akımı 2 kat artarken, hat akımının yalnızca 1,73 kat arttığına dikkat etmek önemlidir. Aşırı akım koruması hat akımlarına tepki verdiği için bu çok önemlidir. Yük faktörünün "yıldız" bağlantılı tek fazlı akım üzerindeki etkisine ilişkin hesaplamalar ve sonuçlar, "üçgen" devre durumunda geçerliliğini korur.

AC ve BC faz voltajları rotor hızına bağlı olacaktır. Rotor kilitliyken Uac '= Ub° C' = Uab / 2

Senkronize eşit bir dönüş hızında, simetrik gerilim sistemi geri yüklenir, yani ac '= Ub° C' = Uab.

Böylece AC ve BC faz gerilimleri, dönüş hızı sıfırdan senkrona değiştirildiğinde, hat geriliminin yarısına eşit bir değerden hat geriliminin yarısına eşit bir değere değişecektir.

Tek fazlı çalışmada motor fazlarının akımları ve gerilimleri de motor sayısına bağlıdır.

Bir faz kaybı genellikle, trafo merkezi veya şalt ana beslemesindeki sigortalardan biri attığında meydana gelir. Sonuç olarak, bir grup kullanıcı birbiriyle etkileşim halinde olan tek fazlı moddadır. Akımların ve gerilimlerin dağılımı, tek tek motorların gücüne ve yüklerine bağlıdır. Burada farklı seçenekler mümkündür. Elektrik motorlarının gücü eşitse ve yükleri aynıysa (örneğin, bir grup egzoz fanı), o zaman tüm motor grubu eşdeğer bir motorla değiştirilebilir.

Asenkron elektrik motorlarının acil durum modları ve korunma yöntemleri