จะเกิดอะไรขึ้นกับมอเตอร์ในกรณีที่เกิดการสูญเสียเฟสและการทำงานแบบเฟสเดียว

ภายใต้การสูญเสียเฟสเราเข้าใจโหมดการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบเฟสเดียวอันเป็นผลมาจากการถอดแหล่งจ่ายไฟของตัวนำตัวใดตัวหนึ่งของระบบสามเฟส

สาเหตุของการสูญเสียเฟสจากมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถ: ทำลายสายไฟเส้นใดเส้นหนึ่ง, ฟิวส์ตัวใดตัวหนึ่งไหม้; ความล้มเหลวในการติดต่อในขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่ง

โหมดการทำงานที่แตกต่างกันของมอเตอร์ไฟฟ้าและผลที่ตามมาของโหมดเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ที่เกิดการสูญเสียเฟส ในกรณีนี้ต้องคำนึงถึงปัจจัยต่อไปนี้: รูปแบบการเชื่อมต่อของขดลวดของมอเตอร์ไฟฟ้า ("ดาว" หรือ "เดลต้า") สถานะการทำงานของมอเตอร์ในขณะที่เฟสสูญเสีย (การสูญเสียเฟสอาจเกิดขึ้นได้ ก่อนหรือหลังเปิดเครื่องยนต์ ระหว่างการทำงานของโหลด) ระดับการโหลดของเครื่องยนต์และลักษณะทางกลของเครื่องทำงาน จำนวนมอเตอร์ไฟฟ้าที่ทำงานโดยมีการสูญเสียเฟสและอิทธิพลร่วมกัน

ที่นี่คุณควรใส่ใจกับคุณสมบัติของโหมดที่กำลังพิจารณา ในโหมดสามเฟส แต่ละเฟสของขดลวดจะไหลด้วยกระแสที่เปลี่ยนไปตามเวลาหนึ่งในสามของช่วงเวลา เมื่อเฟสหายไป ขดลวดทั้งสองจะไหลด้วยกระแสเดียวกัน เฟสที่สามจะไม่มีกระแส แม้ว่าปลายของขดลวดจะเชื่อมต่อกับตัวนำสองเฟสของระบบสามเฟส แต่กระแสในขดลวดทั้งสองจะตรงเวลา โหมดการทำงานนี้เรียกว่าเฟสเดียว

สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสเฟสเดียว ซึ่งแตกต่างจากสนามแม่เหล็กหมุนที่สร้างโดยระบบกระแสสามเฟส จังหวะ มันเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา แต่ไม่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เส้นรอบวงของสเตเตอร์ รูปที่ 1a แสดงเวกเตอร์ฟลักซ์แม่เหล็กที่สร้างขึ้นในมอเตอร์ในโหมดเฟสเดียว เวกเตอร์นี้ไม่หมุน แต่จะเปลี่ยนแปลงเฉพาะขนาดและเครื่องหมายเท่านั้น สนามวงกลมจะแบนเป็นเส้นตรง

รูปภาพที่ 1 ลักษณะของมอเตอร์เหนี่ยวนำ ในโหมดเฟสเดียว: a — การแสดงกราฟิกของสนามแม่เหล็กที่เต้นเป็นจังหวะ; b - การสลายตัวของสนามที่เร้าใจเป็นสองสนามที่หมุน ลักษณะทางกลของมอเตอร์เหนี่ยวนำในโหมดการทำงานสามเฟส (1) และเฟสเดียว (2)

เต้นเป็นจังหวะ สนามแม่เหล็ก ถือได้ว่าประกอบด้วยสองสนามที่มีขนาดเท่ากันซึ่งหมุนเข้าหากัน (รูปที่ 1, b) แต่ละสนามโต้ตอบกับขดลวดของโรเตอร์และสร้างแรงบิด การกระทำที่รวมกันทำให้เกิดแรงบิดบนเพลามอเตอร์

ในกรณีที่การสูญเสียเฟสเกิดขึ้นก่อนที่มอเตอร์จะเชื่อมต่อกับเครือข่าย สนามแม่เหล็กสองสนามจะกระทำกับโรเตอร์ที่อยู่นิ่ง ซึ่งก่อตัวเป็นโมเมนต์สองโมเมนต์ที่มีสัญญาณตรงกันข้ามแต่มีขนาดเท่ากัน ผลรวมของพวกเขาจะเป็นศูนย์ดังนั้น เมื่อคุณสตาร์ทมอเตอร์ในโหมดเฟสเดียว มอเตอร์จะไม่สามารถย้อนกลับได้แม้ว่าจะไม่มีภาระบนเพลาก็ตาม

หากการสูญเสียเฟสเกิดขึ้นในขณะที่โรเตอร์ของมอเตอร์กำลังหมุน แรงบิดจะถูกสร้างขึ้นบนเพลาของมัน สามารถอธิบายได้ดังนี้ โรเตอร์หมุนมีปฏิสัมพันธ์ในลักษณะต่างๆ กับสนามที่หมุนเข้าหากัน หนึ่งในนั้นคือการหมุนที่สอดคล้องกับการหมุนของโรเตอร์ทำให้เกิดโมเมนต์บวก (ทิศทางที่ตรงกัน) และอีกอันหนึ่งเป็นลบ ซึ่งแตกต่างจากกรณีโรเตอร์อยู่กับที่ ช่วงเวลาเหล่านี้จะมีขนาดแตกต่างกัน ความแตกต่างของพวกเขาจะเท่ากับช่วงเวลาของเพลามอเตอร์

รูปที่ 1, c แสดงลักษณะทางกลของมอเตอร์ในการทำงานแบบเฟสเดียวและสามเฟส ที่ความเร็วเป็นศูนย์ แรงบิดจะเป็นศูนย์ เมื่อหมุนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง จะเกิดแรงบิดที่เพลามอเตอร์

หากเฟสใดเฟสหนึ่งถูกตัดการเชื่อมต่อในขณะที่มอเตอร์กำลังทำงาน เมื่อความเร็วใกล้ถึงค่าที่กำหนด แรงบิดมักจะเพียงพอที่จะทำงานต่อไปโดยลดความเร็วลงเล็กน้อย ตรงกันข้ามกับโหมดสมมาตรสามเฟส เสียงฮัมที่มีลักษณะเฉพาะจะปรากฏขึ้น ส่วนที่เหลือไม่มีอาการภายนอกของโหมดฉุกเฉิน ผู้ที่ไม่มีประสบการณ์เกี่ยวกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสอาจไม่สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงในลักษณะการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า

การเปลี่ยนมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นโหมดเฟสเดียวจะมาพร้อมกับการกระจายกระแสและแรงดันระหว่างเฟส หากขดลวดมอเตอร์เชื่อมต่อตามรูปแบบ "ดาว" หลังจากการสูญเสียเฟสจะเกิดวงจรดังแสดงในรูปที่ 2 ขดลวดมอเตอร์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมสองชุดเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้า Uab จากนั้นมอเตอร์จะอยู่ใน- การทำงานของเฟส

มาทำการคำนวณกันเล็กน้อย กำหนดกระแสที่ไหลผ่านขดลวดมอเตอร์ และเปรียบเทียบกับกระแสที่มีแหล่งจ่ายไฟสามเฟส

รูปที่ 2 การเชื่อมต่อสตาร์ของขดลวดมอเตอร์หลังจากการสูญเสียเฟส

เนื่องจากความต้านทาน Za และ Zb เชื่อมต่อเป็นอนุกรม แรงดันไฟฟ้าของเฟส A และ B จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของเฟสเชิงเส้น:

ค่าโดยประมาณของกระแสสามารถกำหนดได้จากการพิจารณาดังต่อไปนี้

กระแสไหลเข้าของเฟส A ที่การสูญเสียเฟส

กระแสเริ่มต้นของเฟส A ในโหมดสามเฟส

โดยที่ Uao — แรงดันเฟสของเครือข่าย

อัตราส่วนกระแสไหลเข้า:

จากอัตราส่วนจะตามมาในกรณีที่เฟสสูญเสีย กระแสเริ่มต้นคือ 86% ของกระแสเริ่มต้นในแหล่งจ่ายสามเฟส หากเราพิจารณาว่ากระแสเริ่มต้นของมอเตอร์เหนี่ยวนำกรงกระรอกนั้นสูงกว่าค่าเล็กน้อย 6-7 เท่า ปรากฎว่ากระแสไหลผ่านขดลวดมอเตอร์ Iif = 0.86 x 6 = 5.16 Azn นั่นคือ มากกว่าห้าเท่าของค่าเล็กน้อย ในช่วงเวลาสั้น ๆ กระแสดังกล่าวจะทำให้ขดลวดร้อนเกินไป

จากการคำนวณข้างต้นจะเห็นได้ว่าโหมดการทำงานที่พิจารณานั้นเป็นอันตรายต่อมอเตอร์มากและหากเกิดขึ้นจะต้องปิดการป้องกันในเวลาอันสั้น

การสูญเสียเฟสยังสามารถเกิดขึ้นได้หลังจากเปิดมอเตอร์ เมื่อโรเตอร์จะมีความเร็วในการหมุนที่สอดคล้องกับโหมดการทำงาน พิจารณากระแสและแรงดันไฟฟ้าของขดลวดในกรณีที่เปลี่ยนเป็นโหมดเฟสเดียวด้วยโรเตอร์หมุน

ค่าของ Za ขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุน เมื่อเริ่มต้น เมื่อความเร็วโรเตอร์เป็นศูนย์ จะเท่ากันสำหรับทั้งโหมดสามเฟสและโหมดเฟสเดียว ในโหมดการทำงาน ความเร็วของการหมุนอาจแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับโหลดและลักษณะทางกลของเครื่องยนต์ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้วิธีการอื่นในการวิเคราะห์โหลดปัจจุบัน

เราจะถือว่ามอเตอร์ทำงานในโหมดสามเฟสและเฟสเดียว พลังเดียวกัน โดยไม่คำนึงถึงรูปแบบการเชื่อมต่อของมอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องทำงานต้องการพลังงานเท่าที่จำเป็นสำหรับการดำเนินกระบวนการทางเทคโนโลยี

สมมติว่ากำลังเพลามอเตอร์เท่ากันสำหรับทั้งสองโหมด เราจะได้:

ในโหมดสามเฟส

ในโหมดเฟสเดียว

โดยที่ Uа — แรงดันเฟสของเครือข่าย Uаo — แรงดันไฟฟ้าของเฟส A ในโหมดเฟสเดียว ค่าสัมประสิทธิ์กำลัง cos φ3 และ cos φ1 สำหรับโหมดสามเฟสและโหมดเฟสเดียว ตามลำดับ

การทดลองกับมอเตอร์เหนี่ยวนำแสดงว่าในความเป็นจริงแล้ว กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า ด้วยอัตรากำไรขั้นต้น คุณสามารถพิจารณา I1a / I2a = 2

ในการประเมินระดับอันตรายของการทำงานแบบเฟสเดียว คุณต้องทราบภาระของมอเตอร์ด้วย

ในการประมาณครั้งแรก เราจะพิจารณากระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ไฟฟ้าในโหมดสามเฟสตามสัดส่วนของโหลดบนเพลา สมมติฐานนี้ใช้ได้สำหรับการโหลดที่สูงกว่า 50% ของมูลค่าที่กำหนด จากนั้นคุณสามารถเขียน Azf = Ks NS Azn โดยที่ Ks คือโหลดแฟกเตอร์ของมอเตอร์ Azn คือกระแสพิกัดของมอเตอร์

I1f กระแสเฟสเดียว = 2KsNS Azn เช่น กระแสในโหมดเฟสเดียวจะขึ้นอยู่กับโหลดของมอเตอร์ ที่พิกัดโหลด จะเท่ากับสองเท่าของพิกัดกระแส ที่โหลดน้อยกว่า 50% การสูญเสียเฟสเมื่อเชื่อมต่อขดลวดมอเตอร์กับ «ดาว» จะไม่สร้างกระแสไฟเกินที่เป็นอันตรายต่อขดลวด ในกรณีส่วนใหญ่ ตัวประกอบภาระของมอเตอร์จะน้อยกว่าหนึ่งตัว ด้วยค่าลำดับที่ 0.6 - 0.75 ควรคาดหวังกระแสเกินเล็กน้อย (20 - 50%) เมื่อเทียบกับค่าเล็กน้อยนี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานของการป้องกันเนื่องจากอยู่ในบริเวณที่มีการโอเวอร์โหลดอย่างแม่นยำซึ่งไม่ชัดเจนเพียงพอ

เพื่อวิเคราะห์วิธีการป้องกันบางอย่าง จำเป็นต้องทราบแรงดันไฟฟ้าของเฟสมอเตอร์ เมื่อโรเตอร์ถูกล็อค แรงดันของเฟส A และ B จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันเครือข่าย Uab และแรงดันของเฟส C จะเป็นศูนย์

มิฉะนั้น แรงดันไฟฟ้าจะถูกกระจายเมื่อโรเตอร์หมุน ความจริงก็คือการหมุนนั้นมาพร้อมกับการก่อตัวของสนามแม่เหล็กหมุนซึ่งทำหน้าที่ในขดลวดสเตเตอร์ทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในตัว ขนาดและเฟสของแรงเคลื่อนไฟฟ้านี้เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ความเร็วรอบใกล้เคียงกับซิงโครนัส ระบบแรงดันไฟฟ้าสามเฟสแบบสมมาตรได้รับการฟื้นฟูบนขดลวดและแรงดันไฟฟ้าที่เป็นกลางของดาว (จุด 0) กลายเป็นศูนย์ ดังนั้นเมื่อความเร็วของโรเตอร์เปลี่ยนจากศูนย์เป็นซิงโครนัสในโหมดการทำงานแบบเฟสเดียว แรงดันไฟฟ้าของเฟส A และ B จะเปลี่ยนจากค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของเส้นเป็นค่าเท่ากับแรงดันเฟสของเครือข่าย ตัวอย่างเช่น ในระบบที่มีแรงดันไฟฟ้า 380/220 V แรงดันไฟฟ้าของเฟส A และ B จะแปรผันภายใน 190 — 220 V แรงดันไฟฟ้า Uco เปลี่ยนจากศูนย์ด้วยโรเตอร์ที่ล็อคเป็นแรงดันเฟส 220 V พร้อมความเร็วซิงโครนัส สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่จุด 0 จะเปลี่ยนจากค่า Uab / 2 — เป็นศูนย์ที่ความเร็วซิงโครนัส

หากขดลวดมอเตอร์เชื่อมต่อในเดลต้า หลังจากการสูญเสียเฟสเราจะมีแผนภาพการเชื่อมต่อที่แสดงในรูปที่ 3 ในกรณีนี้ มอเตอร์ที่พันด้วยความต้านทาน Zab จะเชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้า Uab และขดลวดที่มีความต้านทาน Zfc และ Zpr. คือ— ต่ออนุกรมและต่อกับแรงดันไฟสายเดียวกัน

รูปที่ 3 การเชื่อมต่อเดลต้าของขดลวดมอเตอร์หลังจากการสูญเสียเฟส

ในโหมดเริ่มต้น กระแสเดียวกันจะไหลผ่านขดลวด AB เช่นเดียวกับรุ่นสามเฟส และครึ่งหนึ่งของกระแสจะไหลผ่านขดลวด AC และ BC เนื่องจากขดลวดเหล่านี้เชื่อมต่อเป็นอนุกรม

กระแสในตัวนำเชิงเส้น I'a =I'b จะเท่ากับผลรวมของกระแสในกิ่งคู่ขนาน: I'A = I'ab + I'bc = 1.5 Iab

ดังนั้น ในกรณีที่อยู่ระหว่างการพิจารณา เมื่อมีการสูญเสียเฟส กระแสเริ่มต้นในเฟสใดเฟสหนึ่งจะเท่ากับกระแสเริ่มต้นที่มีการจ่ายไฟสามเฟส และกระแสไฟในสายจะเพิ่มขึ้นอย่างเข้มข้นน้อยลง

ในการคำนวณกระแสในกรณีที่เฟสสูญเสียหลังจากสตาร์ทมอเตอร์ ให้ใช้วิธีเดียวกันกับวงจร "สตาร์" เราจะถือว่ามอเตอร์พัฒนาพลังงานเท่ากันทั้งในโหมดสามเฟสและเฟสเดียว

ในโหมดการทำงานนี้ กระแสในเฟสที่มีโหลดมากที่สุดซึ่งมีการสูญเสียเฟสจะเพิ่มเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับกระแสที่มีการจ่ายไฟแบบสามเฟส กระแสในตัวนำเส้นจะเป็น Ia 'A = 3Iab และด้วยแหล่งจ่ายไฟสามเฟส Ia = 1.73 Iab

สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าในขณะที่เฟสปัจจุบันเพิ่มขึ้น 2 เท่า แต่กระแสของสายจะเพิ่มขึ้นเพียง 1.73 เท่า นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากการป้องกันกระแสเกินจะทำปฏิกิริยากับกระแสในสาย การคำนวณและข้อสรุปเกี่ยวกับอิทธิพลของโหลดแฟกเตอร์ที่มีต่อกระแสเฟสเดียวที่มีการเชื่อมต่อ «รูปดาว» ยังคงใช้ได้สำหรับกรณีของวงจร «เดลต้า»

แรงดันไฟฟ้าของเฟส AC และ BC จะขึ้นอยู่กับความเร็วของโรเตอร์ เมื่อโรเตอร์ถูกล็อค Uac '= Ub° C' = Uab / 2

ที่ความเร็วการหมุนเท่ากับซิงโครนัส ระบบสมมาตรของแรงดันไฟฟ้าจะถูกเรียกคืน เช่นac '= Ub° C' = Uab

ดังนั้น แรงดันเฟส AC และ BC เมื่อความเร็วในการหมุนเปลี่ยนจากศูนย์เป็นซิงโครนัส จะเปลี่ยนจากค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของแรงดันสายเป็นค่าเท่ากับแรงดันสาย

กระแสและแรงดันของเฟสมอเตอร์ในการทำงานแบบเฟสเดียวยังขึ้นอยู่กับจำนวนของมอเตอร์ด้วย

การสูญเสียเฟสมักเกิดขึ้นเมื่อฟิวส์ตัวใดตัวหนึ่งบนสถานีไฟฟ้าย่อยหรือแหล่งจ่ายไฟหลักสวิตช์เกียร์ขาด เป็นผลให้กลุ่มผู้ใช้อยู่ในโหมดเฟสเดียวโต้ตอบกัน การกระจายกระแสและแรงดันขึ้นอยู่กับกำลังของมอเตอร์แต่ละตัวและโหลดของมอเตอร์ มีตัวเลือกต่างๆ ได้ที่นี่ หากกำลังของมอเตอร์ไฟฟ้าเท่ากันและโหลดเท่ากัน (เช่น กลุ่มพัดลมดูดอากาศ) ก็จะสามารถเปลี่ยนมอเตอร์ทั้งกลุ่มเป็นมอเตอร์ที่เทียบเท่าได้

โหมดฉุกเฉินของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสและวิธีการป้องกัน