Co to jest jednofazowe silnik? Przyczyny, skutki i metody ochrony- Cixi Waylead Electric Motor Manufacturing Co.,Ltd

Silnik trójfazowy traci jedną fazę zasilania podczas pracy z pełnym obciążeniem. Kręci się nadal, ale prąd w dwóch pozostałych fazach wzrasta mniej więcej dwukrotnie w stosunku do wartości znamionowej, uzwojenia przegrzewają się, a silnik może przepalić się w ciągu kilku minut. Stan ten nazywany jest pracą jednofazową: stan pracy silnika trójfazowego, w którym jedna z trzech faz zasilania zostaje przerwana, podczas gdy silnik nadal pracuje na pozostałych dwóch fazach.

Czym dokładnie jest fazowanie jednofazowe?

Pojedyncza faza jest usterką zasilania, a nie usterką silnika. Występuje, gdy jeden przewód fazowy pomiędzy zasilaniem a silnikiem jest otwarty, podczas gdy pozostałe dwa pozostają pod napięciem. Silnik jest nadal podłączony do trójfazowego punktu zasilania, ale otrzymuje energię tylko przez dwie linie, co powoduje poważną nierównowagę faz, która zmienia pole magnetyczne silnika.

Aby zrozumieć tryb awarii, pomaga przypomnienie jak działa trójfazowy silnik asynchroniczny . Trzy uzwojenia stojana są rozmieszczone wokół stojana w taki sposób, że zrównoważone prądy trójfazowe wytwarzają wirujące pole magnetyczne. Kiedy jedno uzwojenie jest odłączone od zasilania, wirnik nie widzi już czystego pola wirującego. Zamiast tego pojawia się pole pulsujące z silną składową wsteczną, które zmniejsza moment obrotowy, zwiększa poślizg i generuje dodatkowe straty na wirniku.

Pojedyncza faza na postoju

Jeśli silnik znajduje się w stanie spoczynku w przypadku utraty fazy, nie można go uruchomić. Dwa uzwojenia pod napięciem pobierają prąd zablokowanego wirnika kilka razy większy niż prąd znamionowy, a silnik głośno buczy, nie wytwarzając wystarczającego momentu obrotowego, aby się obrócić. W tym stanie temperatura uzwojenia może w ciągu kilku sekund osiągnąć niebezpieczny poziom.

Pojedyncza faza podczas pracy

Jeśli silnik już pracuje, bezwładność utrzymuje wirnik w ruchu, a silnik nadal działa z dwiema fazami. Pozostałe dwa uzwojenia muszą dostarczać całą moc mechaniczną, więc prąd fazowy wzrasta od 1,7 do 2,0 razy w stosunku do wartości znamionowej. Silnik wytwarza wibracje o częstotliwości 100 Hz lub 120 Hz i słyszalną zmianę buczenia, w zależności od lokalnej częstotliwości linii. Zarówno temperatura stojana, jak i wirnika szybko rośnie.

Co powoduje pojedyncze fazy?

Pojedyncza faza ma miejsce przed silnikiem, zwykle w sieci zasilającej, rozdzielnicy, bezpiecznikach lub okablowaniu. Najczęstsze przyczyny to:

Przepalony bezpiecznik na jednej fazie, często z powodu zwarcia, uszkodzonego bezpiecznika lub zbyt dużego bezpiecznika, który maskuje pierwotną usterkę
Luźne lub skorodowane połączenia w listwach zaciskowych, występach styczników lub rozłącznikach
Uszkodzony biegun stycznika magnetycznego spowodowany zużyciem, wżerami lub stycznikiem o nieodpowiednich wymiarach
Uszkodzony przewodnik, uszkodzona izolacja kabla lub słabe połączenie w obwodzie odgałęzienia silnika
Zdarzenie w sieci jednofazowej, takie jak przerwa w linii, zadziałanie bezpiecznika transformatora lub awaria ponownego zamknięcia
Rozłącznik z jedną fazą zablokowaną w pozycji otwartej lub jednym zestawem ostrzy nie zamykających się całkowicie

W rzeczywistych instalacjach w większości przypadków przyczyną są luźne końcówki i przepalone bezpieczniki. Cykle termiczne i wibracje z czasem rozluźniają połączenia, a pojedynczy przegrzany zacisk może spowodować przerwanie fazy bez ostrzeżenia.

Dlaczego pojedyncza faza niszczy uzwojenia silnika

Mechanizm niszczący najlepiej wyrazić w watach ciepła. Straty miedzi w uzwojeniu są równe I²R, więc gdy prąd się podwoi, ciepło wytwarzane w tym uzwojeniu wzrośnie czterokrotnie. Przy pełnym obciążeniu znamionowym silnik jednofazowy przepuszcza przez dwie zdrowe fazy prąd znamionowy od 1,7 do 2,0 razy. Ciepło uzwojenia wzrasta trzy lub cztery razy w stosunku do normalnego poziomu, a temperatura izolacji znacznie przekracza limit projektowy.

Izolację silnika klasyfikuje się według maksymalnej temperatury gorącego punktu: klasa B ma temperaturę 130°C, a klasa F – 155°C. Przy dwukrotnie większym prądzie znamionowym limity te osiągane są w ciągu kilku minut. Izolacja ulega degradacji, osłabia się i ostatecznie ulega uszkodzeniu w wyniku zwarcia międzyzwojowego lub zwarcia doziemnego. Silnik jest wówczas zazwyczaj nie do naprawienia.

Cierpi także strona mechaniczna. Pulsujący moment obrotowy powodowany przez niezrównoważone pole powoduje cykliczne naprężenia na sprzęgłach, kołach pasowych i napędzanym sprzęcie. Nawet jeśli silnik przetrwa krótkie zdarzenie jednofazowe, w podłączonych maszynach może nastąpić uszkodzenie zmęczeniowe.

Jak wykryć pojedyncze fazowanie

Najszybszym sposobem potwierdzenia jednofazowości jest pomiar prądu we wszystkich trzech przewodach liniowych. W silniku jednofazowym prąd płynie tylko w dwóch liniach, a trzecia ma wartość prawie zerową. Kontrola napięcia na zaciskach silnika wykazuje, że jedna faza jest równa zeru lub bliska zeru.

Amperomierz cęgowy: odczytaj trzy prądy liniowe; zdrowy silnik pobiera prądy zrównoważone, silnik jednofazowy pobiera prąd tylko w dwóch liniach
Woltomierz: sprawdź L1-L2, L2-L3 i L1-L3 na zaciskach silnika; jeden odczyt będzie bliski zeru
Obrazowanie termowizyjne: obudowa silnika będzie wyraźnie gorętsza w pobliżu uzwojeń przewodzących nadmiar prądu
Dźwięk i wibracje: wyraźny buczenie o podwójnej częstotliwości (100 Hz lub 120 Hz) z silnymi wibracjami to klasyczny objaw
Kontrola urządzeń poprzedzających: pojedynczy przepalony bezpiecznik lub spalony biegun stycznika ujawnia źródło

Dodanie rejestrowania prądu i skanów w podczerwieni do harmonogramu rutynowej konserwacji pomaga wychwycić jednofazowe zjawisko, zanim stanie się ono awarią silnika.

Jak chronić silniki przed pojedynczą fazą

Ochrona silnika przed wystąpieniem jednej fazy oznacza wykrycie utraty fazy i odłączenie silnika, zanim uzwojenie osiągnie granicę termiczną. Solidny system ochrony łączy w sobie kilka elementów:

Przekaźnik monitorujący zanik fazy: stale sprawdza wszystkie trzy napięcia fazowe i wyłącza stycznik w ciągu 0,5 do 2 sekund w przypadku utraty jednej fazy
Trójbiegunowy przekaźnik przeciążeniowy: mierzy prąd we wszystkich trzech fazach; wybierz model z wrażliwością na utratę fazy, aby wyłączyć szybciej w przypadku braku równowagi faz
Prawidłowo skoordynowane bezpieczniki i styczniki: upewnij się, że zwarcie fazowe wyłączy zabezpieczenie, zamiast kontynuować zasilanie przeciążonego silnika
Konserwacja okresowa: dokręcić zaciski, wymienić zużyte styki stycznika i regularnie sprawdzać oprawy bezpieczników

Konstrukcja silnika również przyczynia się do przetrwania. Silnik z dużym marginesem termicznym, wysokiej jakości izolacją i wydajnymi uzwojeniami może wytrzymać krótkie zdarzenia liniowe, które mogłyby zabić silnik zbudowany z minimalnymi tolerancjami. Wielu producentów OEM standaryzuje obecnie maszyny o najwyższej wydajności, takie jak całkowicie zamknięty, trójfazowy silnik o wysokiej wydajności z tego powodu od Waylead Electric.

OEM Three-Phase Totally Enclosed High-Efficiency Motor Suppliers, Company - Cixi

Dostawcy trójfazowych, całkowicie zamkniętych, wysokowydajnych silników OEM, firma - Cixi Waylead Electric Motor Manufacturing Co., Ltd to chińscy dostawcy trójfazowych, całkowicie zamkniętych, wysokowydajnych silników OEM i firma, szczegółowe informacje... Zobacz produkt →

Normalna praca a pojedyncza faza: porównanie bezpośrednie

Poniższa tabela porównuje zachowanie silnika trójfazowego przy zrównoważonym zasilaniu i podczas jednofazowego przy pełnym obciążeniu znamionowym.

Podstawowe parametry pracy silnika trójfazowego przy zasilaniu zrównoważonym i przy zasilaniu jednofazowym
Parametr	Normalna praca	Pojedyncza faza
Linie zasilające pod napięciem	3	2
Prąd liniowy	Wartość znamionowa	Ocena 1,7 do 2,0 razy lub więcej
Temperatura uzwojenia	Stabilny w klasie izolacji	Szybko wzrasta powyżej limitu znamionowego
Moment obrotowy	Stałe i gładkie	Pulsuje z dwukrotnie większą częstotliwością sieci
Wibracje i hałas	Niski, stały szum	Silne wibracje i nietypowy szum
Ryzyko wypalenia	Niski z odpowiednią ochroną	Wysoki, chyba że zadziałają zabezpieczenia

Często zadawane pytania

Czy silnik jednofazowy może wytrzymać działanie jednofazowe?

Nie. Jednofazowość to termin odnoszący się szczególnie do silników trójfazowych. Silnik jednofazowy może doświadczyć podobnego problemu z przegrzaniem, jeśli jego uzwojenie początkowe ulegnie awarii lub otworzy się kondensator roboczy, ale przyczyna i podejście do zabezpieczenia są inne.

Jak długo silnik może pracować na zasilaniu jednofazowym?

Przy pełnym obciążeniu silnik może osiągnąć granicę temperatury uzwojenia w ciągu zaledwie dwóch do pięciu minut. Przy niewielkim obciążeniu może pracować godzinami bez wyłączania się, ale utrzymujące się ciepło powoli uszkadza izolację i skraca żywotność silnika. Każdy przedłużający się stan jednofazowy należy traktować jako poważny.

Czy standardowy przekaźnik przeciążeniowy chroni przed pojedynczą fazą?

Nie zawsze. Dwubiegunowy przekaźnik przeciążeniowy nie może wykryć utraty fazy w niezabezpieczonej linii, więc może się nie wyłączyć. Przekaźnik trójbiegunowy jest bardziej skuteczny, szczególnie przy wrażliwości na utratę fazy, ale przy częściowym obciążeniu może nadal reagować powoli. Dedykowany przekaźnik zaniku fazy zapewnia najszybszą i najbardziej niezawodną ochronę.

Wybór silnika, który radzi sobie z rzeczywistymi warunkami dostaw

Pojedyncza faza jest usterką po stronie zasilania, ale komponentem, który za to płaci, jest silnik. Najbardziej opłacalną strategią jest zapobieganie usterkom poprzez zastosowanie przekaźnika zaniku fazy, trójbiegunowego zabezpieczenia przed przeciążeniem oraz regularną kontrolę połączeń i bezpieczników przed silnikiem.

W przypadku nowych instalacji silnik o solidnej konstrukcji termicznej zapewnia dodatkowy margines bezpieczeństwa w przypadku złych warunków zasilania. Waylead Electric produkuje silniki trójfazowe do zastosowań wymagających pracy ciągłej w pompach, sprężarkach, wentylatorach i obrabiarkach. The trójfazowy silnik o ułamkowej mocy o najwyższej sprawności pokrywa mniejszy zakres mocy w całkowicie zamkniętej obudowie, natomiast Silnik o najwyższej sprawności IEC IE3 oferuje najwyższą klasę efektywności dla urządzeń zgodnych ze standardem IEC. Możesz zwiedzać pełna gama silników trójfazowych na stronie internetowej firmy.