Работа трехфазных асинхронных электродвигателей на двух фазах является наиболее частой причиной выхода их из строя. Потеря одной фазы возможна из-за обрывов провод· ников, нарушений контактов, повреждений аппаратов (поломки, разрегулировки, выгорания контакта в магнитном пускателе), но чаще всего возникает вследствие перегорания плавких вставок в предохранителях. Как показывает опыт, в сетях с трехфазными автоматическими выключателями потери фазы встречаются реже.
Таблица 25
Коэффициент мощности cos φ | Ток в а при напряжении в в | |
220 | 380 | |
1,0 | 2,63 | 1,52 |
0,9 | 2,92 | 1,69 |
0,8 | 3,29 | 1,9 |
0,7 | 3,76 | 2,17 |
0,6 | 4,39 | 2,53 |
0,5 | 5.26 | 3,04 |
При включении двигателя на две фазы он по может запуститься, так как магнитное поле статора в этом случае оказывается не вращающимся, а пульсирующим. Вращающий момент двигателя при этом равен нулю, но из сети потребляется ток, равный 0,866 Iпуск.
Этот ток хотя несколько меньше пускового, соответствующего включению двигателя на три фазы, но значительно больше номинального тока двигателя данного типа. Поэтому, если двигатель некоторое время находится в таком режиме, то его обмотка повреждается.
Исчезновение одной фазы на работающем двигателе и зависимости от его конструкции и величины загрузки приводит к разным результатам. Полностью загруженный двигатель, имеющий кратность максимального момента b > 2, будет продолжать вращаться на двух фазах, а при кратности b < 2 произойдет «опрокидывание» и двигатель остановится.
Рис. 45. Схема контроля напряжения нулевой точки обмотки электродвигателя, соединенной в звезду
ПМ — главные контакты магнитного пускателя; К — катушка магнитного пускателя; Д — электродвигатель;
Р — реле и его н. э. контакты; Вк — блок- контакты магнитного пускателя
Для двигателя с наиболее распространенной кратностью максимального момента b=2 ток опрокидывания в трехфазном режиме равен примерно 3,4 Iном. В двухфазном режиме ток статора такого полностью загруженного двигателя на границе опрокидывания составляет примерно 2,4—2,5 iном, чем больше величина кратности максимального момента b, тем меньше кратность перегрузки двигателя при работе па двух фазах. Она зависит и от нагрузки двигателя.
Известны способы контроля междуфазных и фазных напряжений с помощью удерживающих катушек магнитных пускателей и реле. Здесь многие заблуждаются, полагая, что при потере одной фазы эти напряжения значительно уменьшаются. В действительности напряжение между оборванной фазой и любой из двух других (или фазное напряжение оборванной фазы) снижается до 50% номинального только после остановки двигателя. У вращающегося двигателя это напряжение поддерживается за счет результирующего действия магнитных полей статора и ротора. При холостом ходе двигателя оно практически не отличается от номинального, как если бы не было обрыва одной фазы. Поэтому такой способ не может быть рекомендован, В числе способов защиты электродвигателей от работы на двух фазах встречается схема контроля напряжений пулевой точки обмотки двигателя, соединенной в звезду (рис/ 45).
При отсутствии одной фазы и неподвижном двигателе напряжение на реле Р составляет 0,5 Uфаз. но при работающем двигателе оно намного меньше и зависит от нагрузки. Напряжение срабатывания реле следует выбирать несколько больше напряжения нулевой точки в нормальном трехфазном режиме, обычно имеющегося за счет естественной асимметрии сети и обмоток двигателя. Установить величину этого напряжения и проверить обеспечивается ли срабатывание реле при обрыве любой из трех фаз проще всего практическим путем.
Полноценными являются схемы с использованием минимальных токовых и балансных реле. Одно трехфазное или три однофазных токовых реле настраиваются так, чтобы во всем диапазоне нагрузок двигателя от холостого хода до максимальной нагрузки они находились в положении срабатывания, а при исчезновении тока в любой из фаз контактами реле обеспечивалось бы отключение пускателя или контактора, По сообщению Верхне-Волжского ЦБТИ защита асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах применяется на заводе «Текстильмаш» (г. Кострома).
Согласно схеме при обрыве одного из троллеев обесточивается катушка контактора и его главные контакты отсоединяют троллеи от сети.
В заключение следует указать, что защита от работы на двух фазах, как всякие устройства защиты, требует затрат не только на приобретение, монтаж и наладку, но и на обслуживание в период эксплуатации (периодические проверки и испытания). Поэтому установка их на всех двигателях не может быть оправданна.
Применять такую защиту уместно для двигателей, которые защищены от коротких замыканий предохранителями, не требуют по технологическим условиям защиты от перегрузки и для которых имеется повышенная вероятность потери одной фазы с выходом двигателя из строя. Последнее определяется конкретными местными условиями — режимом работы двигателя, его загрузкой, тяжелым и сложным обслуживанием, отсутствием постоянного наблюдения за работой оборудования и т. д., например, при эксплуатации калориферных установок с электродвигателями для сушки в строящихся объектах, насосов, компрессоров, отдельных электродвигателей бетонно-растворных узлов и им подобных.
