ماذا يحدث للمحرك في حالة فقد الطور والتشغيل أحادي الطور

في ظل فقدان الطور ، نفهم الوضع أحادي الطور لتشغيل المحرك الكهربائي نتيجة لفصل مصدر الطاقة عن أحد موصلات النظام ثلاثي الطور.

يمكن أن تكون أسباب فقدان المرحلة من المحرك الكهربائي: كسر أحد الأسلاك ، وحرق أحد الصمامات ؛ فشل الاتصال في إحدى المراحل.

اعتمادًا على الظروف التي حدثت فيها خسارة الطور ، قد تكون هناك طرق مختلفة لتشغيل المحرك الكهربائي والعواقب المصاحبة لهذه الأوضاع. في هذه الحالة ، يجب مراعاة العوامل التالية: مخطط توصيل لفات المحرك الكهربائي ("نجم" أو "دلتا") ، حالة تشغيل المحرك في لحظة فقد الطور (يمكن أن يحدث فقد الطور قبل أو بعد تشغيل المحرك ، أثناء عملية التحميل) ، ودرجة تحميل المحرك والخصائص الميكانيكية لآلة العمل ، وعدد المحركات الكهربائية التي تعمل مع فقدان الطور وتأثيرها المتبادل.

هنا يجب الانتباه إلى ميزات الوضع قيد الدراسة. في الوضع ثلاثي الأطوار ، تتدفق كل مرحلة من مراحل اللف مع تحول التيار في الوقت المناسب بمقدار ثلث الفترة. عند فقدان الطور ، يتدفق كلا الملفين بنفس التيار تقريبًا ، ولا يوجد تيار في المرحلة الثالثة. على الرغم من حقيقة أن نهايات الملفات متصلة بموصلات ثنائية الطور لنظام ثلاثي الطور ، فإن التيارات في الملفين تتزامن مع الوقت. يسمى هذا النمط من التشغيل أحادي الطور.

ينبض المجال المغناطيسي الذي يولده تيار أحادي الطور ، بخلاف الحقل الدوار الناتج عن نظام ثلاثي الطور للتيارات. يتغير بمرور الوقت ، لكنه لا يتحرك حول محيط الجزء الثابت. يوضح الشكل 1 أ متجه التدفق المغناطيسي الذي تم إنشاؤه في المحرك في وضع أحادي الطور. هذا المتجه لا يدور ، إنه يتغير فقط في الحجم والإشارة. يتم تسطيح الحقل الدائري إلى خط مستقيم.

الصورة 1. خصائص المحرك التعريفي في وضع أحادي الطور: أ - تمثيل رسومي لمجال مغناطيسي نابض ؛ ب - تحلل المجال النابض إلى مجالين دائريين ؛ ج - الخصائص الميكانيكية للمحرك الحثي في ​​وضع التشغيل ثلاثي الطور (1) وأحادي الطور (2).

نابض حقل مغناطيسي يمكن اعتبار أنه يتكون من حقلين متساويين في الحجم يدوران باتجاه بعضهما البعض (الشكل 1 ، ب). يتفاعل كل حقل مع ملف الدوار ويولد عزمًا. عملهم المشترك يخلق عزم دوران على عمود المحرك.

في حالة حدوث خسارة في الطور قبل توصيل المحرك بالشبكة ، يعمل مجالان مغناطيسيان على دوار ثابت ، ويشكلان لحظتين من الإشارة المعاكسة ولكنهما متساويان في الحجم. سيكون مجموعهم صفرًا.لذلك ، عند بدء تشغيل المحرك في وضع أحادي الطور ، لا يمكن عكسه حتى إذا لم يكن هناك حمل على العمود.

في حالة حدوث خسارة في الطور أثناء دوران المحرك الدوار ، يتم إنشاء عزم دوران على عمود الدوران الخاص به. ويمكن تفسير ذلك على النحو التالي. يتفاعل الدوار الدوار بطرق مختلفة مع الحقول التي تدور باتجاه بعضها البعض. أحدهما ، الذي يتزامن دورانه مع دوران الدوار ، يشكل لحظة موجبة (تتزامن في الاتجاه) ، والآخر - سلبي. على عكس علبة الدوار الثابتة ، ستكون هذه اللحظات مختلفة في الحجم. سيكون اختلافهم مساويًا لعزم عمود المحرك.

يوضح الشكل 1 ، ج الخصائص الميكانيكية للمحرك في عملية أحادية الطور وثلاث مراحل. عند السرعة الصفرية ، يكون عزم الدوران صفرًا ؛ عندما يدور في أي اتجاه ، يحدث عزم دوران على عمود المحرك.

إذا تم فصل إحدى المراحل أثناء تشغيل المحرك ، عندما كانت سرعته قريبة من القيمة المقدرة ، فغالبًا ما يكون عزم الدوران كافيًا لمواصلة التشغيل مع انخفاض طفيف في السرعة. على عكس الوضع المتماثل ثلاثي الأطوار ، تظهر همهمة مميزة. بالنسبة للباقي ، لا توجد مظاهر خارجية لوضع الطوارئ. قد لا يلاحظ الشخص الذي ليس لديه خبرة في المحركات غير المتزامنة أي تغيير في طبيعة تشغيل المحرك الكهربائي.

يصاحب انتقال المحرك الكهربائي إلى وضع أحادي الطور إعادة توزيع التيارات والفولتية بين المراحل. إذا تم توصيل لفات المحرك وفقًا لمخطط "النجم" ، بعد خسارة الطور ، يتم تشكيل دائرة ، كما هو موضح في الشكل 2. يتم توصيل ملفين من لفات المحرك المتصلة بالسلسلة بخط جهد التيار Uab ، ثم يكون المحرك في أحادي- عملية المرحلة.

لنقم بحساب بسيط ، ونحدد التيارات المتدفقة عبر لفات المحرك ونقارنها بالتيارات ذات الإمداد ثلاثي الطور.

الشكل 2. وصلة نجمية لملفات المحرك بعد فقد الطور

نظرًا لأن المقاومة za و Zb متصلة في سلسلة ، فإن الفولتية في المرحلتين A و B ستكون مساوية لنصف المرحلة الخطية:

يمكن تحديد القيمة التقريبية للتيار بناءً على الاعتبارات التالية.

تدفق التيار من المرحلة A عند فقدان المرحلة

بدء تيار المرحلة أ في وضع ثلاث مراحل

حيث Uao - جهد الطور للشبكة.

نسبة تدفق التيار:

من النسبة ، يتبع ذلك في حالة فقدان الطور ، يكون تيار البدء هو 86 ٪ من تيار البدء في العرض ثلاثي الطور. إذا أخذنا في الاعتبار أن تيار البدء للمحرك التعريفي على شكل قفص السنجاب أعلى 6-7 مرات من المحرك الاسمي ، فقد اتضح أن تيارًا يتدفق عبر لفات المحرك Iif = 0.86 x 6 = 5.16 Azn ، أي ، أكثر من خمسة أضعاف الاسمي. في فترة قصيرة من الزمن ، مثل هذا التيار سوف يسخن الملف.

من الحساب أعلاه ، يمكن ملاحظة أن طريقة التشغيل المدروسة تشكل خطورة كبيرة على المحرك ، وإذا حدث ، فيجب إيقاف تشغيل الحماية في وقت قصير.

يمكن أن يحدث فقد الطور أيضًا بعد تشغيل المحرك ، عندما يكون لسرعة دوران الدوار الخاص به سرعة تناظر وضع التشغيل. ضع في اعتبارك التيارات والفولتية للملفات في حالة الانتقال إلى الوضع أحادي الطور بدوار دوار.

تعتمد قيمة Za على سرعة الدوران. عند بدء التشغيل ، عندما تكون سرعة الدوار صفرًا ، تكون هي نفسها لكل من الوضعين أحادي الطور وثالث الطور. في وضع التشغيل ، اعتمادًا على الحمل والخصائص الميكانيكية للمحرك ، قد تختلف سرعة الدوران.لذلك ، هناك حاجة إلى نهج مختلف لتحليل الأحمال الحالية.

سنفترض أن المحرك يعمل في وضع ثلاثي الطور وطور واحد. نفس القوة. بغض النظر عن مخطط توصيل المحرك الكهربائي ، تتطلب آلة العمل نفس الطاقة اللازمة لتنفيذ العملية التكنولوجية.

بافتراض أن قوة عمود المحرك هي نفسها لكلا الوضعين ، سيكون لدينا:

في وضع ثلاث مراحل

في وضع أحادي الطور

حيث Uа - جهد الطور للشبكة ؛ Uаo - جهد الطور A في الوضع أحادي الطور ، ومعاملات القدرة cos 3 و cos φ1 للأنماط ثلاثية الطور وحيدة الطور ، على التوالي.

تظهر التجارب باستخدام محرك تحريضي أن التيار يتضاعف في الواقع. مع بعض الهامش يمكن اعتبار I1a / I2a = 2.

لتقييم درجة خطر التشغيل أحادي الطور ، يجب أن تعرف أيضًا الحمل على المحرك.

كتقدير أولي ، سننظر في تيار المحرك الكهربائي في وضع ثلاثي الطور يتناسب مع حمله على العمود. هذا الافتراض صالح للأحمال التي تزيد عن 50٪ من القيمة المقدرة. ثم يمكنك كتابة Azf = Ks NS Azn ، حيث Ks - عامل تحميل المحرك ، Azn - التيار المقدر للمحرك.

التيار أحادي الطور I1f = 2KsNS Azn ، أي أن التيار في وضع أحادي الطور سيعتمد على حمل المحرك. عند الحمل المقنن ، يساوي ضعف التيار المقنن. عند حمل أقل من 50٪ ، فإن فقدان الطور عند توصيل لفات المحرك بـ «نجم» لا ينتج عنه تيار زائد خطير على اللفات. في معظم الحالات ، يكون عامل حمل المحرك أقل من واحد. مع قيمها من 0.6 - 0.75 ، يجب توقع زيادة طفيفة في التيار (بنسبة 20-50٪) مقارنة بالقيمة الاسمية.هذا أمر ضروري لعمل الحماية ، حيث أنها لا تعمل بشكل واضح بما فيه الكفاية في منطقة الحمل الزائد هذه.

لتحليل بعض طرق الحماية ، من الضروري معرفة جهد أطوار المحرك. عندما يكون الجزء المتحرك مغلقًا ، سيكون جهد المرحلتين A و B مساويًا لنصف جهد الشبكة Uab ، وسيكون جهد الطور C صفرًا.

خلاف ذلك ، يتم توزيع الجهد بينما يدور الدوار. والحقيقة هي أن دورانها مصحوب بتكوين مجال مغناطيسي دوار ، والذي يعمل على لفات الجزء الثابت ، مما يؤدي إلى قوة دافعة كهربائية فيها. إن حجم هذه القوة الدافعة الكهربائية وطورها بحيث أنه عند سرعة دوران قريبة من التزامن ، يتم استعادة نظام جهد متماثل ثلاثي الطور على اللفات ويصبح الجهد المحايد للنجم (النقطة 0) صفرًا. وهكذا ، عندما تتغير سرعة الدوار من صفر إلى متزامن في وضع التشغيل أحادي الطور ، يتغير جهد المرحلتين A و B من قيمة تساوي نصف الخط إلى قيمة مساوية لجهد الطور للشبكة. على سبيل المثال ، في نظام بجهد 380/220 فولت ، يتغير جهد المرحلتين A و B في حدود 190-220 فولت. يتغير الجهد Uco من صفر بدوار مغلق إلى جهد طور 220 فولت مع سرعة متزامنة. أما بالنسبة للجهد عند النقطة 0 ، فإنه يتغير من القيمة Uab / 2 - إلى الصفر عند سرعة التواقت.

إذا تم توصيل لفات المحرك في دلتا ، فبعد فقدان الطور ، سيكون لدينا مخطط التوصيل الموضح في الشكل 3. في هذه الحالة ، يتضح أن لف المحرك بالمقاومة Zab يكون متصلاً بخط الجهد Uab ، والملف بالمقاومات Zfc و Zpr. هو.- متصل على التوالي ومتصل بنفس جهد الخط.

الشكل 3. وصلة دلتا لملفات المحرك بعد فقد الطور

في وضع البداية ، سوف يتدفق التيار نفسه عبر الملفات AB كما في الإصدار ثلاثي الطور ، وسيتدفق نصف التيار عبر الملفين AC و BC ، نظرًا لأن هذه الملفات متصلة في سلسلة.

تيارات الموصلات الخطية

وبالتالي ، في الحالة قيد النظر ، مع فقدان الطور ، سيكون تيار البدء في إحدى المراحل مساويًا لتيار البداية بإمداد ثلاثي الطور ، ويزداد تيار الخط بشكل أقل كثافة.

لحساب التيارات في حالة فقد الطور بعد بدء تشغيل المحرك ، يتم استخدام نفس الطريقة المستخدمة في الدائرة "النجمية". سنفترض أن المحرك يطور نفس القوة في كل من الوضع ثلاثي الطور والمرحلة الواحدة.

في وضع التشغيل هذا ، يتم مضاعفة التيار في المرحلة الأكثر تحميلًا مع خسارة الطور مقارنة بالتيار مع إمداد ثلاثي الطور. سيكون التيار في موصل الخط Ia 'A = 3Iab ، وبإمداد ثلاثي الطور Ia = 1.73 Iab.

من المهم أن نلاحظ هنا أنه بينما يزيد تيار الطور بمعامل 2 ، فإن تيار الخط يزيد فقط بعامل 1.73. هذا ضروري لأن حماية التيار الزائد تتفاعل مع التيارات الخطية. تظل الحسابات والاستنتاجات المتعلقة بتأثير عامل التحميل على التيار أحادي الطور بوصلة «نجمة» صالحة لحالة دارة «دلتا».

تعتمد جهود طور AC و BC على سرعة الدوار. عندما يكون الدوار مغلقًا Uac '= Ub ° C' = Uab / 2

عند سرعة دوران تساوي المتزامن ، تتم استعادة النظام المتماثل للجهد ، أي ac '= Ub ° C' = Uab.

وبالتالي ، فإن الفولتية AC و BC ، عندما تتغير سرعة الدوران من صفر إلى متزامن ، ستتغير من قيمة تساوي نصف جهد الخط إلى قيمة مساوية لجهد الخط.

تعتمد التيارات والفولتية لمراحل المحرك في عملية أحادية الطور أيضًا على عدد المحركات.

غالبًا ما تحدث خسارة الطور عندما ينفجر أحد الصمامات الموجودة في المحطة الفرعية أو مصدر التيار الكهربائي. ونتيجة لذلك ، فإن مجموعة من المستخدمين في وضع أحادي الطور يتفاعلون مع بعضهم البعض. يعتمد توزيع التيارات والفولتية على قوة المحركات الفردية وحملها. خيارات مختلفة ممكنة هنا. إذا كانت قوة المحركات الكهربائية متساوية وحملها هو نفسه (على سبيل المثال ، مجموعة من مراوح العادم) ، فيمكن استبدال مجموعة المحركات بأكملها بأخرى مكافئة.

أوضاع الطوارئ للمحركات الكهربائية غير المتزامنة وطرق حمايتها