결상 및 단상 운전 시 모터는 어떻게 됩니까?

위상 손실에서 우리는 3상 시스템의 도체 중 하나의 전원 공급이 차단된 결과로 전기 모터의 단상 작동 모드를 이해합니다.

전기 모터에서 위상이 손실되는 이유는 다음과 같습니다. 전선 중 하나를 끊고 퓨즈 중 하나를 태우십시오. 단계 중 하나에서 접촉 실패.

위상 손실이 발생한 상황에 따라 전기 모터의 작동 모드와 이러한 모드에 수반되는 결과가 다를 수 있습니다. 이 경우 다음 요소를 고려해야합니다. 전기 모터 권선의 연결 방식 ( "스타"또는 "델타"), 위상 손실 순간 모터의 작동 상태 (위상 손실이 발생할 수 있음) 엔진을 켜기 전후, 부하 작동 중), 엔진 부하 정도 및 작업 기계의 기계적 특성, 위상 손실로 작동하는 전기 모터의 수 및 상호 영향.

여기에서 고려 중인 모드의 기능에 주의를 기울여야 합니다. 3상 모드에서 권선의 각 위상은 주기의 1/3만큼 시간 이동된 전류로 흐릅니다. 위상이 손실되면 두 권선 모두 거의 동일한 전류가 흐르고 세 번째 위상에는 전류가 없습니다. 권선의 끝이 3상 시스템의 2상 도체에 연결되어 있음에도 불구하고 두 권선의 전류는 시간적으로 일치합니다. 이 작동 모드를 단상이라고 합니다.

3상 전류 시스템에 의해 생성된 회전 필드와 달리 단상 전류에 의해 생성된 자기장은 맥동합니다. 시간이 지남에 따라 변하지만 고정자 둘레를 따라 움직이지는 않습니다. 그림 1a는 단상 모드에서 모터에서 생성된 자속 벡터를 보여줍니다. 이 벡터는 회전하지 않고 크기와 부호만 변경됩니다. 원형 필드는 직선으로 평평해집니다.

그림 1. 유도 전동기의 특성 단상 모드에서: a — 맥동 자기장의 그래픽 표현; b - 맥동 필드를 두 개의 회전 필드로 분해; 3상(1) 및 단상(2) 작동 모드에서 유도 전동기의 c-기계적 특성.

맥동 자기장 서로를 향해 회전하는 동일한 크기의 두 필드로 구성된 것으로 간주할 수 있습니다(그림 1, b). 각 필드는 로터 권선과 상호 작용하여 토크를 생성합니다. 결합된 동작은 모터 샤프트에 토크를 생성합니다.

모터가 네트워크에 연결되기 전에 위상 손실이 발생하는 경우 두 개의 자기장이 고정 회전자에 작용하여 크기는 같지만 부호는 반대인 두 모멘트를 형성합니다. 합계는 0이 됩니다.따라서 단상 모드에서 모터를 기동하면 샤프트에 부하가 없어도 역전되지 않습니다.

모터 로터가 회전하는 동안 위상 손실이 발생하면 샤프트에 토크가 발생합니다. 이는 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 회전하는 로터는 서로를 향해 회전하는 필드와 다양한 방식으로 상호 작용합니다. 그 중 하나는 회 전자의 회전과 일치하는 회전이 양의 (방향이 일치하는) 모멘트를 형성하고 다른 하나는 음의 모멘트를 형성합니다. 고정 로터의 경우와 달리 이러한 모멘트는 크기가 다릅니다. 그들의 차이는 모터 샤프트의 모멘트와 같습니다.

그림 1, c는 단상 및 3상 작동에서 모터의 기계적 특성을 보여줍니다. 속도가 0일 때 토크는 0입니다. 어느 방향으로든 회전하면 모터 샤프트에 토크가 발생합니다.

모터가 작동하는 동안 위상 중 하나가 분리되면 속도가 정격 값에 가까울 때 토크가 충분하여 약간의 속도 감소로 작동을 계속할 수 있습니다. 3상 대칭 모드와 달리 특유의 험(hum)이 나타납니다. 나머지는 비상 모드의 외부 표현이 없습니다. 비동기 모터에 대한 경험이 없는 사람은 전기 모터 작동 특성의 변화를 알아차리지 못할 수 있습니다.

전기 모터를 단상 모드로 전환하면 위상 간 전류 및 전압의 재분배가 수반됩니다. 모터 권선이 "스타"방식에 따라 연결되면 위상 손실 후 그림 2와 같이 회로가 형성됩니다. 두 개의 직렬 연결된 모터 권선이 라인 전압 Uab에 연결되면 모터는 단일 위상 작동.

약간의 계산을 해보고 모터 권선을 통해 흐르는 전류를 결정하고 이를 3상 전원의 전류와 비교해 봅시다.

그림 2. 위상 손실 후 모터 권선의 스타 연결

저항 Za와 Zb가 직렬로 연결되기 때문에 위상 A와 B의 전압은 선형 전압의 절반과 같습니다.

전류의 대략적인 값은 다음 고려 사항에 따라 결정될 수 있습니다.

결상 시 A상의 돌입 전류

3상 모드에서 위상 A의 시작 전류

여기서 Uao — 네트워크의 위상 전압.

돌입 전류 비율:

비율에서 위상 손실의 경우 시작 전류는 3상 공급에서 시작 전류의 86%입니다. 농형 유도 전동기의 시동 전류가 공칭 전류보다 6-7 배 높다는 점을 고려하면 모터 권선을 통해 전류가 흐르는 것으로 나타났습니다. Iif = 0.86 x 6 = 5.16 Azn, 즉, 공칭의 5배 이상. 단기간에 이러한 전류는 코일을 과열시킵니다.

위의 계산에서 고려한 작동 모드는 모터에 매우 위험하며 발생하면 단시간에 보호 장치를 꺼야 함을 알 수 있습니다.

위상 손실은 모터가 켜진 후에도 로터가 작동 모드에 해당하는 회전 속도를 가질 때 발생할 수 있습니다. 회전하는 회 전자를 사용하여 단상 모드로 전환하는 경우 권선의 전류와 전압을 고려하십시오.

Za의 값은 회전 속도에 따라 다릅니다. 시동 시 회전자 속도가 0이면 3상 모드와 단상 모드 모두 동일합니다. 작동 모드에서 엔진의 부하 및 기계적 특성에 따라 회전 속도가 다를 수 있습니다.따라서 현재 부하를 분석하기 위해서는 다른 접근 방식이 필요합니다.

모터가 3상 모드와 단상 모드 모두에서 작동한다고 가정합니다. 같은 힘. 전기 모터의 연결 방식에 관계없이 작업 기계에는 기술 프로세스를 수행하는 데 필요한 동일한 전력이 필요합니다.

모터 샤프트 동력이 두 모드에서 동일하다고 가정하면 다음과 같습니다.

3상 모드에서

단상 모드에서

여기서 Uа - 네트워크의 위상 전압; Uаo - 단상 모드에서 위상 A의 전압, cos φ3 및 cos φ1-각각 3상 및 단상 모드에 대한 전력 계수.

유도 모터를 사용한 실험은 실제로 전류가 거의 두 배가 된다는 것을 보여줍니다. 약간의 마진이 있으면 I1a / I2a = 2를 고려할 수 있습니다.

단상 작동의 위험 정도를 평가하려면 모터의 부하도 알아야 합니다.

첫 번째 근사치로 샤프트의 부하에 비례하는 3상 모드의 전기 모터 전류를 고려할 것입니다. 이 가정은 정격 값의 50%를 초과하는 부하에 유효합니다. 그런 다음 Azf = Ks NS Azn을 쓸 수 있습니다. 여기서 Ks는 모터의 부하 계수, Azn은 모터의 정격 전류입니다.

단상 전류 I1f = 2KsNS Azn, 즉 단상 모드의 전류는 모터 부하에 따라 달라집니다. 정격 부하에서 정격 전류의 두 배와 같습니다. 50% 미만의 부하에서 모터 권선을 «별»에 연결할 때 위상 손실은 권선에 위험한 과전류를 생성하지 않습니다. 대부분의 경우 모터 부하율은 1보다 작습니다. 0.6 ~ 0.75 정도의 값을 사용하면 공칭에 비해 전류가 약간 초과(20 ~ 50%)될 것으로 예상됩니다.이것은 과부하 영역에서 명확하게 작동하지 않기 때문에 보호 기능에 필수적입니다.

일부 보호 방법을 분석하려면 모터 위상의 전압을 알아야 합니다. 회전자가 잠기면 위상 A와 B의 전압은 네트워크 전압 Uab의 절반과 같고 위상 C의 전압은 0이 됩니다.

그렇지 않으면 로터가 회전할 때 전압이 분배됩니다. 사실 회전에는 고정자 권선에 작용하는 회전 자기장이 형성되어 기전력이 발생합니다. 이 기전력의 크기와 위상은 동기에 가까운 회전 속도에서 대칭 3상 전압 시스템이 권선에서 복원되고 스타 중립 전압(지점 0)이 0이 되도록 합니다. 따라서 단상 작동 모드에서 회 전자 속도가 0에서 동기로 변경되면 위상 A와 B의 전압은 라인의 절반에 해당하는 값에서 네트워크의 위상 전압과 동일한 값으로 변경됩니다. 예를 들어, 전압이 380/220V인 시스템에서 위상 A와 B의 전압은 190 - 220V 내에서 변합니다. 전압 Uco는 회전자가 잠긴 상태에서 0에서 위상 전압이 동기 속도인 220V로 변경됩니다. 포인트 0의 전압은 Uab / 2 값에서 동기 속도로 0으로 변경됩니다.

모터 권선이 델타로 연결되면 위상 손실 후 그림 3과 같은 연결 다이어그램이 표시됩니다. 이 경우 저항 Zab이 있는 모터 권선은 라인 전압 Uab에 연결되고 저항이 있는 권선은 Zfc와 Zpr.이 있습니다.- 직렬로 연결되고 동일한 라인 전압에 연결됨.

그림 3. 위상 손실 후 모터 권선의 델타 연결

시동 모드에서는 3상 버전에서와 같이 권선 AB를 통해 동일한 전류가 흐르고 권선 AC 및 BC는 직렬로 연결되어 있으므로 전류의 절반이 흐릅니다.

선형 도체의 전류 I'a =I'b는 병렬 분기의 전류 합계와 같습니다. I'A = I'ab + I'bc = 1.5 Iab

따라서 고려중인 경우 위상 손실이있는 경우 위상 중 하나의 시작 전류는 3 상 전원의 시작 전류와 같으며 라인 전류는 덜 집중적으로 증가합니다.

모터 시동 후 위상 손실이 발생한 경우 전류를 계산하기 위해 "스타" 회로와 동일한 방법이 사용됩니다. 모터가 3상 모드와 단상 모드 모두에서 동일한 전력을 발생한다고 가정합니다.

이 작동 모드에서 위상 손실이 있는 가장 부하가 큰 위상의 전류는 3상 공급 전류에 비해 두 배가 됩니다. 라인 컨덕터의 전류는 Ia 'A = 3Iab이고 3상 전원 Ia = 1.73 Iab입니다.

여기에서 위상 전류는 2배 증가하지만 라인 전류는 1.73배만 증가한다는 점에 유의해야 합니다. 과전류 보호가 라인 전류에 반응하기 때문에 이것은 필수적입니다. «스타» 연결이 있는 단상 전류에 대한 부하 계수의 영향에 관한 계산 및 결론은 «델타» 회로의 경우에도 유효합니다.

AC 및 BC 위상 전압은 회전자 속도에 따라 달라집니다. 로터가 잠겨 있을 때 Uac '= Ub° C' = Uab / 2

동기와 동일한 회전 속도에서 전압의 대칭 시스템이 복원됩니다. 즉, ac '= Ub° C' = Uab.

따라서 AC 및 BC 상 전압은 회전 속도가 0에서 동기로 변경될 때 선간 전압의 절반에 해당하는 값에서 선간 전압과 동일한 값으로 변경됩니다.

단상 작동에서 모터 위상의 전류 및 전압도 모터 수에 따라 달라집니다.

위상 손실은 종종 변전소 또는 스위치기어 전원 공급 장치의 퓨즈 중 하나가 끊어졌을 때 발생합니다. 결과적으로 사용자 그룹은 서로 상호 작용하는 단상 모드에 있습니다. 전류와 전압의 분포는 개별 모터의 전력과 부하에 따라 다릅니다. 여기에서 다양한 옵션이 가능합니다. 전기 모터의 전력이 동일하고 부하가 동일하면(예: 배기 팬 그룹) 전체 모터 그룹을 동등한 것으로 교체할 수 있습니다.

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