Apa yang terjadi pada motor jika terjadi kehilangan fasa dan operasi satu fasa

Di bawah kehilangan fase, kami memahami mode operasi satu fase dari motor listrik sebagai akibat dari pemutusan catu daya salah satu konduktor dari sistem tiga fase.

Alasan hilangnya fase dari motor listrik dapat berupa: memutus salah satu kabel, membakar salah satu sekring; kegagalan kontak di salah satu fase.

Bergantung pada keadaan di mana terjadi kehilangan fasa, mungkin ada mode operasi motor listrik yang berbeda dan konsekuensi yang menyertai mode ini. Dalam hal ini, faktor-faktor berikut harus diperhitungkan: skema sambungan belitan motor listrik ("bintang" atau "delta"), keadaan pengoperasian motor pada saat kehilangan fasa (kehilangan fasa dapat terjadi sebelum atau sesudah menyalakan mesin, selama operasi beban), tingkat beban mesin dan karakteristik mekanis dari mesin yang bekerja, jumlah motor listrik yang beroperasi dengan kehilangan fasa dan pengaruh timbal baliknya.

Di sini Anda harus memperhatikan fitur mode yang dimaksud. Dalam mode tiga fase, setiap fase dari belitan mengalir dengan arus yang bergeser dalam waktu sepertiga periode. Ketika fase hilang, kedua belitan mengalir dengan arus yang sama, tidak ada arus di fase ketiga. Terlepas dari kenyataan bahwa ujung belitan dihubungkan ke dua konduktor fase dari sistem tiga fase, arus di kedua belitan bertepatan dalam waktu. Mode operasi ini disebut fase tunggal.

Medan magnet yang dihasilkan oleh arus fase tunggal, tidak seperti medan putar yang dihasilkan oleh sistem arus tiga fase, berdenyut. Itu berubah seiring waktu, tetapi tidak bergerak di sekitar lingkar stator. Gambar 1a menunjukkan vektor fluks magnet yang dibuat di motor dalam mode fase tunggal. Vektor ini tidak berputar, hanya berubah besar dan tandanya. Bidang lingkaran diratakan menjadi garis lurus.

Gambar 1. Karakteristik motor induksi dalam mode fase tunggal: a — representasi grafis dari medan magnet yang berdenyut; b — penguraian bidang pulsasi menjadi dua medan putar; karakteristik c-mekanis motor induksi dalam mode operasi tiga fase (1) dan satu fase (2).

Berdenyut Medan gaya dapat dianggap terdiri dari dua bidang dengan besaran yang sama berputar satu sama lain (Gbr. 1, b). Setiap bidang berinteraksi dengan belitan rotor dan menghasilkan torsi. Aksi gabungan mereka menciptakan torsi pada poros motor.

Jika terjadi kehilangan fasa sebelum motor dihubungkan ke jaringan, dua medan magnet bekerja pada rotor stasioner, yang membentuk dua momen dengan tanda berlawanan tetapi besarnya sama. Jumlah mereka akan menjadi nol.Oleh karena itu, saat Anda menghidupkan motor dalam mode fase tunggal, motor tidak dapat mundur meskipun tidak ada beban pada poros.

Jika kehilangan fasa terjadi saat rotor motor berputar, maka torsi dihasilkan pada porosnya. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut. Rotor yang berputar berinteraksi dalam berbagai cara dengan bidang yang berputar satu sama lain. Salah satunya, yang rotasinya bertepatan dengan rotasi rotor, membentuk momen positif (sesuai arah), yang lainnya - negatif. Berbeda dengan case rotor stasioner, momen-momen ini akan berbeda besarnya. Perbedaannya akan sama dengan momen poros motor.

Gambar 1, c menunjukkan karakteristik mekanis motor dalam operasi satu fasa dan tiga fasa. Pada kecepatan nol, torsinya nol; ketika berputar di kedua arah, torsi terjadi pada poros motor.

Jika salah satu fase terputus saat motor berjalan, saat kecepatannya mendekati nilai pengenal, torsi seringkali cukup untuk melanjutkan operasi dengan sedikit penurunan kecepatan. Berbeda dengan mode simetris tiga fase, dengungan karakteristik muncul. Selebihnya, tidak ada manifestasi eksternal dari mode darurat. Seseorang yang tidak memiliki pengalaman dengan motor asinkron mungkin tidak melihat perubahan sifat pengoperasian motor listrik.

Peralihan motor listrik ke mode fase tunggal disertai dengan redistribusi arus dan tegangan antar fase. Jika belitan motor dihubungkan sesuai dengan skema "bintang", setelah kehilangan fasa, sebuah rangkaian terbentuk, ditunjukkan pada gambar 2. Dua belitan motor yang terhubung seri dihubungkan ke tegangan saluran Uab, maka motor dalam mode single- operasi fase.

Mari kita lakukan sedikit perhitungan, tentukan arus yang mengalir melalui belitan motor dan bandingkan dengan arus dengan suplai tiga fasa.

Gambar 2. Sambungan bintang belitan motor setelah kehilangan fasa

Karena resistansi Za dan Zb dihubungkan secara seri, tegangan fase A dan B akan sama dengan setengah tegangan linier:

Nilai perkiraan arus dapat ditentukan berdasarkan pertimbangan berikut.

Arus lonjakan fase A pada kehilangan fase

Memulai arus fase A dalam mode tiga fase

dimana Uao — tegangan fasa jaringan.

Rasio arus masuk:

Dari perbandingan tersebut, dapat disimpulkan bahwa dalam kasus kehilangan fasa, arus pengasutan adalah 86% dari arus pengasutan dalam suplai tiga fasa. Jika kita memperhitungkan bahwa arus asutan motor induksi sangkar-tupai 6-7 kali lebih tinggi dari arus nominal, ternyata arus mengalir melalui belitan motor Iif = 0,86 x 6 = 5,16 Azn, yaitu, lebih dari lima kali nominalnya. Dalam waktu singkat, arus seperti itu akan membuat koil terlalu panas.

Dari perhitungan di atas terlihat bahwa mode operasi yang dipertimbangkan sangat berbahaya bagi motor, dan jika terjadi maka proteksi harus dimatikan dalam waktu singkat.

Kehilangan fase juga dapat terjadi setelah motor dihidupkan, ketika rotornya memiliki kecepatan putaran yang sesuai dengan mode operasi. Pertimbangkan arus dan tegangan belitan dalam kasus transisi ke mode fase tunggal dengan rotor yang berputar.

Nilai Za tergantung pada kecepatan putaran. Saat start-up, ketika kecepatan rotor nol, itu sama untuk mode tiga fase dan satu fase. Dalam mode pengoperasian, tergantung pada beban dan karakteristik mekanis mesin, kecepatan putarannya mungkin berbeda.Oleh karena itu, diperlukan pendekatan yang berbeda untuk menganalisis beban saat ini.

Kami akan mengasumsikan bahwa motor bekerja dalam mode tiga fase dan satu fase. kekuatan yang sama. Terlepas dari skema koneksi motor listrik, mesin yang bekerja membutuhkan daya yang sama dengan yang dibutuhkan untuk melakukan proses teknologi.

Asumsikan bahwa daya poros motor sama untuk kedua mode, kita akan mendapatkan:

dalam mode tiga fase

dalam mode fase tunggal

dimana Ua — tegangan fasa jaringan; Uаo — tegangan fasa A dalam mode fasa tunggal, cos φ3 dan cos φ1 koefisien daya masing-masing untuk mode tiga fasa dan fasa tunggal.

Eksperimen dengan motor induksi menunjukkan bahwa sebenarnya arusnya hampir dua kali lipat. Dengan margin tertentu dimungkinkan untuk mempertimbangkan I1a / I2a = 2.

Untuk menilai tingkat bahaya operasi satu fasa, Anda juga harus mengetahui beban pada motor.

Sebagai perkiraan pertama, kami akan mempertimbangkan arus motor listrik dalam mode tiga fase sebanding dengan bebannya pada poros. Asumsi ini berlaku untuk beban di atas 50% dari nilai pengenal. Kemudian Anda dapat menulis Azf = Ks NS Azn, di mana Ks — faktor beban motor, Azn — nilai arus motor.

Arus satu fasa I1f = 2KsNS Azn, yaitu arus dalam mode satu fasa akan bergantung pada beban motor. Pada beban pengenal, itu sama dengan dua kali arus pengenal. Pada beban kurang dari 50%, kehilangan fasa saat menghubungkan belitan motor ke "bintang" tidak menimbulkan arus berlebih yang berbahaya bagi belitan. Dalam kebanyakan kasus, faktor beban motor kurang dari satu. Dengan nilainya di urutan 0,6 — 0,75, diharapkan ada sedikit kelebihan arus (sebesar 20 — 50%) dibandingkan dengan nominal.Ini penting untuk berfungsinya perlindungan, karena justru di area kelebihan beban inilah yang tidak bekerja dengan cukup jelas.

Untuk menganalisis beberapa metode proteksi, perlu diketahui tegangan fasa motor. Ketika rotor terkunci, tegangan fasa A dan B akan sama dengan setengah dari tegangan jaringan Uab, dan tegangan fasa C akan menjadi nol.

Jika tidak, tegangan didistribusikan saat rotor berputar. Faktanya adalah bahwa rotasinya disertai dengan pembentukan medan magnet yang berputar, yang bekerja pada belitan stator, menyebabkan gaya gerak listrik di dalamnya. Besaran dan fase gaya gerak listrik ini sedemikian rupa sehingga pada kecepatan rotasi mendekati sinkron, sistem tegangan tiga fase simetris dipulihkan pada belitan dan tegangan netral bintang (titik 0) menjadi nol. Jadi, ketika kecepatan rotor berubah dari nol ke sinkron dalam mode operasi fase tunggal, tegangan fase A dan B berubah dari nilai yang sama dengan setengah saluran menjadi nilai yang sama dengan tegangan fase jaringan. Misalnya, dalam sistem dengan tegangan 380/220 V, tegangan fasa A dan B bervariasi antara 190 — 220 V. Tegangan Uco berubah dari nol dengan rotor terkunci menjadi tegangan fasa 220 V dengan kecepatan sinkron. Adapun tegangan pada titik 0, berubah dari nilai Uab / 2 — menjadi nol pada kecepatan sinkron.

Jika belitan motor dihubungkan secara delta, setelah kehilangan fasa kita akan mendapatkan diagram koneksi yang ditunjukkan pada Gambar 3. Dalam hal ini, belitan motor dengan resistansi Zab ternyata dihubungkan ke tegangan saluran Uab, dan belitan dengan resistansi Zfc dan Zpr.adalah.— terhubung secara seri dan terhubung ke tegangan saluran yang sama.

Gambar 3. Sambungan delta belitan motor setelah kehilangan fasa

Dalam mode awal, arus yang sama akan mengalir melalui belitan AB seperti pada versi tiga fase, dan setengah arus akan mengalir melalui belitan AC dan BC, karena belitan ini dihubungkan secara seri.

Arus dalam konduktor linier I'a =I'b akan sama dengan jumlah arus di cabang paralel: I'A = I'ab + I'bc = 1,5 Iab

Jadi, dalam kasus yang dipertimbangkan, dengan kehilangan fasa, arus awal di salah satu fasa akan sama dengan arus awal dengan suplai tiga fasa, dan arus saluran meningkat kurang intensif.

Untuk menghitung arus jika terjadi kehilangan fasa setelah menghidupkan motor, metode yang sama digunakan untuk rangkaian "bintang". Kami akan berasumsi bahwa motor mengembangkan daya yang sama dalam mode tiga fase dan satu fase.

Dalam mode operasi ini, arus dalam fasa yang paling banyak dibebani dengan kehilangan fasa menjadi dua kali lipat dibandingkan dengan arus dengan suplai tiga fasa. Arus dalam konduktor lin adalah Ia 'A = 3Iab, dan dengan suplai tiga fasa Ia = 1,73 Iab.

Penting untuk dicatat di sini bahwa sementara arus fasa meningkat dengan faktor 2, arus saluran hanya meningkat dengan faktor 1,73. Ini penting karena proteksi arus berlebih bereaksi terhadap arus saluran. Perhitungan dan kesimpulan mengenai pengaruh faktor beban pada arus satu fasa dengan sambungan "bintang" tetap berlaku untuk kasus rangkaian "delta".

Tegangan fase AC dan BC akan tergantung pada kecepatan rotor. Saat rotor terkunci Uac '= Ub° C' = Uab / 2

Pada kecepatan rotasi yang sama dengan sinkron, sistem tegangan simetris dipulihkan, yaitu ac '= Ub° C' = Uab.

Dengan demikian, tegangan fasa AC dan BC, ketika kecepatan putaran diubah dari nol ke sinkron, akan berubah dari nilai yang sama dengan setengah tegangan saluran menjadi nilai yang sama dengan tegangan saluran.

Arus dan tegangan fasa motor dalam operasi satu fasa juga bergantung pada jumlah motor.

Kehilangan fasa sering terjadi ketika salah satu sekring pada gardu induk atau pasokan listrik switchgear putus. Akibatnya, sekelompok pengguna berada dalam mode fase tunggal yang berinteraksi satu sama lain. Distribusi arus dan tegangan tergantung pada kekuatan masing-masing motor dan bebannya. Opsi berbeda dimungkinkan di sini. Jika tenaga motor listrik sama dan bebannya sama (misalnya, sekelompok kipas angin), maka seluruh kelompok motor dapat diganti dengan yang setara.

Mode darurat motor listrik asinkron dan metode perlindungannya