מה קורה למנוע במקרה של אובדן פאזה ותפעול חד פאזי

תחת אובדן פאזה, אנו מבינים את מצב הפעולה החד-פאזי של המנוע החשמלי כתוצאה מניתוק אספקת החשמל של אחד המוליכים של המערכת התלת-פאזית.

הסיבות לאובדן פאזה ממנוע חשמלי יכולות להיות: שבירת אחד החוטים, שריפת אחד הנתיכים; כשל במגע באחד השלבים.

בהתאם לנסיבות שבהן התרחש אובדן הפאזה, ייתכנו מצבי פעולה שונים של המנוע החשמלי וההשלכות הנלוות למצבים אלה. במקרה זה, יש לקחת בחשבון את הגורמים הבאים: ערכת החיבור של פיתולי המנוע החשמלי ("כוכב" או "דלתא"), מצב הפעולה של המנוע ברגע אובדן הפאזה (אובדן שלב יכול להתרחש לפני או אחרי הפעלת המנוע, במהלך פעולת עומס), מידת העמסת המנוע והמאפיינים המכניים של המכונה העובדת, מספר המנועים החשמליים הפועלים עם אובדן פאזה והשפעתם ההדדית.

כאן אתה צריך לשים לב לתכונות של המצב הנדון. במצב תלת פאזי, כל שלב של הפיתול זורם עם זרם המוזז בזמן בשליש מהתקופה. כאשר שלב אובד, שתי הפיתולים זורמות בערך באותו זרם, אין זרם בשלב השלישי. למרות העובדה שקצות הפיתולים מחוברים לשני מוליכים של מערכת תלת פאזית, הזרמים בשתי הפיתולים חופפים בזמן. מצב פעולה זה נקרא חד פאזי.

השדה המגנטי שנוצר על ידי זרם חד פאזי, בניגוד לשדה המסתובב שנוצר על ידי מערכת תלת פאזית של זרמים, פועם. הוא משתנה עם הזמן, אך אינו נע סביב היקף הסטטור. איור 1a מציג את וקטור השטף המגנטי שנוצר במנוע במצב חד פאזי. וקטור זה אינו מסתובב, הוא רק משתנה בגודל ובסימן. השדה המעגלי משטח לקו ישר.

תמונה 1. מאפיינים של מנוע אינדוקציה במצב חד פאזי: א - ייצוג גרפי של שדה מגנטי פועם; ב - פירוק השדה הפועם לשניים מסתובבים; מאפיינים c-מכאניים של מנוע אינדוקציה במצב פעולה תלת פאזי (1) וחד פאזי (2).

הַפעָמָה שדה מגנטי יכול להיחשב כמורכב משני שדות בגודל שווה המסתובבים אחד כלפי השני (איור 1, ב). כל שדה מקיים אינטראקציה עם פיתול הרוטור ומייצר מומנט. הפעולה המשולבת שלהם יוצרת מומנט על ציר המנוע.

במקרה שמתרחש אובדן פאזה לפני חיבור המנוע לרשת, שני שדות מגנטיים פועלים על רוטור נייח, היוצרים שני רגעים של סימן הפוך אך שווים בגודלם. הסכום שלהם יהיה אפס.לכן, כאשר אתה מפעיל את המנוע במצב חד פאזי, הוא לא יכול להפוך לאחור גם אם אין עומס על הציר.

אם מתרחש אובדן פאזה בזמן שרוטור המנוע מסתובב, אז נוצר מומנט על הציר שלו. ניתן להסביר זאת באופן הבא. הרוטור המסתובב מקיים אינטראקציה בדרכים שונות עם השדות המסתובבים אחד כלפי השני. אחד מהם, שסיבובו עולה בקנה אחד עם סיבוב הרוטור, יוצר מומנט חיובי (חופף לכיוון), השני - שלילי. בניגוד למקרה הרוטור הנייח, הרגעים הללו יהיו שונים בגודלם. ההבדל שלהם יהיה שווה לרגע של ציר המנוע.

איור 1, ג מציג מאפיינים מכניים של המנוע בפעולה חד פאזי ותלת פאזי. במהירות אפסית, המומנט הוא אפס; כאשר הוא מסתובב לשני הכיוונים, מומנט מתרחש על ציר המנוע.

אם אחד מהשלבים מנותק בזמן שהמנוע פועל, כאשר מהירותו הייתה קרובה לערך המדורג, המומנט לרוב מספיק כדי להמשיך לפעול עם הפחתה קלה במהירות. בניגוד למצב הסימטרי התלת פאזי, מופיע זמזום אופייני. עבור השאר, אין ביטויים חיצוניים של מצב החירום. אדם שאין לו ניסיון במנועים אסינכרוניים עלול שלא להבחין בשינוי באופי הפעולה של מנוע חשמלי.

המעבר של מנוע חשמלי למצב חד פאזי מלווה בחלוקה מחדש של זרמים ומתחים בין השלבים. אם פיתולי המנוע מחוברים לפי ערכת "כוכב", לאחר אובדן הפאזה, נוצר מעגל, המוצג באיור 2. שתי פיתולי מנוע מחוברים בסדרה מחוברים למתח הקו Uab, אז המנוע נמצא ביחיד- פעולת שלב.

בואו נעשה חישוב קטן, נקבע את הזרמים הזורמים דרך פיתולי המנוע ונשווה אותם לזרמים עם אספקת תלת פאזי.

איור 2. חיבור כוכב של פיתולי מנוע לאחר אובדן פאזה

מכיוון שההתנגדות Za ו-Zb מחוברות בטור, המתחים של פאזות A ו-B יהיו שווים למחצית מהמתחים הליניאריים:

ניתן לקבוע את הערך המשוער של הזרם על סמך השיקולים הבאים.

זרם דחיפה של שלב A באובדן שלב

זרם התחלה של שלב A במצב תלת פאזי

שבו Uao - מתח פאזה של הרשת.

יחס זרם פריצה:

מהיחס עולה שבמקרה של אובדן פאזה זרם ההתחלה הוא 86% מזרם ההתחלה באספקה ​​תלת פאזית. אם ניקח בחשבון שזרם ההתחלה של מנוע האינדוקציה של כלוב הסנאי גבוה פי 6-7 מהנומינלי, מתברר שזרם זורם דרך פיתולי המנוע Iif = 0.86 x 6 = 5.16 Azn, כלומר, יותר מפי חמישה מהנומינלי. בתוך פרק זמן קצר, זרם כזה יחמם את הסליל יתר על המידה.

מהחישוב הנ"ל ניתן לראות שאופן הפעולה הנחשב מסוכן מאוד למנוע, ואם מתרחש יש לכבות את ההגנה תוך זמן קצר.

אובדן פאזה יכול להתרחש גם לאחר הפעלת המנוע, כאשר לרוטור שלו תהיה מהירות סיבוב התואמת למצב הפעולה. שקול את הזרמים והמתחים של הפיתולים במקרה של מעבר למצב חד פאזי עם רוטור מסתובב.

הערך של Za תלוי במהירות הסיבוב. בעת ההפעלה, כאשר מהירות הרוטור היא אפס, היא זהה הן עבור מצב תלת פאזי והן במצב חד פאזי. במצב הפעלה, בהתאם לעומס ולמאפיינים המכניים של המנוע, מהירות הסיבוב עשויה להיות שונה.לכן, יש צורך בגישה שונה כדי לנתח עומסים נוכחיים.

נניח שהמנוע פועל גם במצב תלת פאזי וגם במצב חד פאזי. אותו כוח. ללא קשר לתכנית החיבור של המנוע החשמלי, המכונה הפועלת דורשת את אותו הכוח הדרוש לביצוע התהליך הטכנולוגי.

בהנחה שכוח גל המנוע זהה לשני המצבים, יהיה לנו:

במצב תלת פאזי

במצב חד פאזי

שבו Uа - מתח פאזה של הרשת; Uаo - מתח של שלב A במצב חד פאזי, cos φ3 ו-cos φ1-מקדמי הספק עבור מצבים תלת פאזיים וחד פאזיים, בהתאמה.

ניסויים במנוע אינדוקציה מראים שלמעשה הזרם כמעט מוכפל. עם מרווח מסוים אפשר לשקול את I1a / I2a = 2.

כדי להעריך את מידת הסכנה של פעולה חד פאזי, עליך לדעת גם את העומס על המנוע.

כקירוב ראשון, נשקול את זרם המנוע החשמלי במצב תלת פאזי פרופורציונלי לעומס שלו על הציר. הנחה זו תקפה לעומסים מעל 50% מהערך המדורג. אז אתה יכול לכתוב Azf = Ks NS Azn, כאשר Ks - מקדם עומס של המנוע, Azn - זרם נקוב של המנוע.

זרם חד פאזי I1f = 2KsNS Azn, כלומר הזרם במצב חד פאזי יהיה תלוי בעומס המנוע. בעומס מדורג, הוא שווה פי שניים מהזרם המדורג. בעומס של פחות מ-50%, אובדן הפאזה בעת חיבור פיתולי המנוע ל"כוכב" אינו יוצר זרם יתר מסוכן לפיתולים. ברוב המקרים, מקדם העומס של המנוע קטן מאחד. עם ערכיו בסדר גודל של 0.6 - 0.75, יש לצפות לעודף קל של הזרם (ב-20 - 50%) לעומת הנומינלי.הדבר חיוני לתפקוד המיגון, שכן דווקא בתחום עומס יתר זה אינו פועל בצורה ברורה מספיק.

על מנת לנתח כמה שיטות הגנה, יש צורך לדעת את המתח של שלבי המנוע. כאשר הרוטור נעול, המתח של שלבים A ו-B יהיה שווה למחצית ממתח הרשת Uab, והמתח של פאזה C יהיה אפס.

אחרת, המתח מופץ כשהרוטור מסתובב. העובדה היא שסיבובו מלווה ביצירת שדה מגנטי מסתובב, הפועל על פיתולי הסטטור, גורם לכוח אלקטרו-מוטיבי בהם. הגודל והפאזה של הכוח האלקטרו-מוטורי הזה הם כאלה שבמהירות סיבוב קרובה לסינכרונית, מערכת מתח תלת פאזי סימטרית משוחזרת על הפיתולים והמתח הנייטרלי של הכוכב (נקודה 0) הופך לאפס. לפיכך, כאשר מהירות הרוטור משתנה מאפס לסינכרוני במצב פעולה חד פאזי, המתח של פאזות A ו-B משתנה מערך השווה למחצית הקו לערך השווה למתח הפאזה של הרשת. לדוגמה, במערכת עם מתח של 380/220 וולט, המתח של שלבים A ו-B משתנה בין 190 - 220 וולט. המתח Uco משתנה מאפס עם רוטור נעול למתח פאזה של 220 וולט במהירות סינכרונית. באשר למתח בנקודה 0, הוא משתנה מהערך Uab / 2 - לאפס במהירות סינכרונית.

אם פיתולי המנוע מחוברים בדלתא, לאחר אובדן פאזה נקבל את דיאגרמת החיבור המוצגת באיור 3. במקרה זה, מסתבר שפיתול המנוע עם התנגדות Zab מחובר למתח הקו Uab, והפיתול עם התנגדויות Zfc ו-Zpr.- מחובר בסדרה ומחובר לאותו מתח קו.

איור 3. חיבור דלתא של פיתולי מנוע לאחר אובדן פאזה

במצב ההתחלה, אותו זרם יזרום דרך הפיתולים AB כמו בגרסה התלת-פאזית, ומחצית מהזרם יזרום דרך הפיתולים AC ו-BC, מכיוון שהפיתולים הללו מחוברים בטור.

זרמים במוליכים ליניאריים I'a =I'b יהיו שווים לסכום הזרמים בענפים מקבילים: I'A = I'ab + I'bc = 1.5 Iab

לפיכך, במקרה הנדון, עם אובדן פאזה, זרם ההתחלה באחד השלבים יהיה שווה לזרם ההתחלה עם אספקת תלת פאזית, וזרם הקו גדל בצורה פחות אינטנסיבית.

כדי לחשב את הזרמים במקרה של אובדן פאזה לאחר הפעלת המנוע, משתמשים באותה שיטה כמו למעגל "כוכב". נניח שהמנוע מפתח את אותו הספק גם במצב תלת פאזי וגם במצב חד פאזי.

במצב פעולה זה, הזרם בשלב הטעון ביותר עם אובדן פאזה מוכפל בהשוואה לזרם עם אספקה ​​תלת פאזית. הזרם במוליך הקו יהיה Ia 'A = 3Iab, ועם הספק תלת פאזי Ia = 1.73 Iab.

חשוב לציין כאן שבעוד שזרם הפאזה גדל בפקטור 2, זרם הקו רק גדל בפקטור של 1.73. זה חיוני מכיוון שהגנת זרם יתר מגיבה לזרמי הקו. החישובים והמסקנות לגבי השפעת גורם העומס על הזרם החד-פאזי עם חיבור "כוכב" נשארים תקפים במקרה של מעגל "דלתא".

מתחי הפאזה AC ו-BC יהיו תלויים במהירות הרוטור. כאשר הרוטור נעול Uac '= Ub° C' = Uab / 2

במהירות סיבוב השווה לסינכרוני, המערכת הסימטרית של המתחים משוחזרת, כלומר ac '= Ub° C' = Uab.

לפיכך, מתחי הפאזה AC ו-BC, כאשר מהירות הסיבוב משתנה מאפס לסינכרוני, ישתנו מערך השווה למחצית מתח הקו לערך השווה למתח הקו.

הזרמים והמתחים של שלבי המנוע בפעולה חד פאזי תלויים גם במספר המנועים.

אובדן פאזה מתרחש לעתים קרובות כאשר אחד מהנתיכים בתחנת המשנה או באספקת החשמל של מתג התפוצץ. כתוצאה מכך, קבוצת משתמשים נמצאת במצב חד-פאזי באינטראקציה זה עם זה. חלוקת הזרמים והמתחים תלויה בכוחם של המנועים הבודדים ובעומס שלהם. אפשרויות שונות אפשריות כאן. אם הספק של המנועים החשמליים שווה והעומס שלהם זהה (לדוגמה, קבוצת מאווררי פליטה), אזי ניתן להחליף את כל קבוצת המנועים באחד שווה ערך.

מצבי חירום של מנועים חשמליים אסינכרוניים ושיטות ההגנה עליהם