Контроль трехфазных электрических сетей. Обрыв фазы двигателя


Признаки обрыва обмоток АД

Ремонт электродвигателей в городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Новосибирск, Самара, Челябинск, Пермь, Казань, Красноярск

Обрыв в обмотке статора

Обмотка соединена в звезду:при обрыве одной фазы ток в ней отсутствует, а в двух других фазах при этом ток завышен, двигатель не запускается;при обрыве в одной параллельной ветви фазы обмотки другие ветви этой фазы перегреются.Если обрыв произойдет во время работы электродвигателя, он перегрузится, что будет сопровождаться усилением гудения.

Обмотка соединена в треугольник:при обрыве одной фазы обмотки, которая находится между двумя проводниками, ток в этих проводниках при работе двигателя будет значительно меньше, чем в третьем проводнике;при обрыве в одной параллельной ветви повысится ток в других ветвях, что приведет к перегреву этих ветвей значительно больше остальных. При этом пуск двигателя возможен, но его мощность значительно снизится.Здесь также, как и при соединении обмотки в звезду, работа двигателя на двух фазах недопустима, так как это приведет к выходу его из строя. Следует помнить, что обмотка заторможенного двигателя на двух фазах перегревается со скоростью примерно 7 °С/с.

Обрыв в обмотке ротора (фазной или короткозамкнутой)

В питающей сети возникнут колебания тока с частотой, равной частоте скольжения и колебания напряжения;обороты ротора снижаются, гудение в двигателе усиливается, может возникнуть вибрация, особенно под нагрузкой;нескольких стержней пуск двигателя становится невозможным;пуск электродвигателя затруднен из-за плохих контактов в фазной обмотке ротора или в короткозамыкающем кольце;при соединении фазной обмотки ротора в звезду нагруженный двигатель снижает частоту вращения примерно в два раза. В таком режиме возможна устойчивая работа двигателя, однако при этом повышается температура обмоток и усиливается гудение.

Если двигатель разгрузить, его частота вращения не изменится, останется пониженной. При изменении сопротивления в цепи фазной обмотки ротора частота вращения не изменится.

Обрыв в фазной обмотке обнаруживают с помощью омметра или амперметра и вольтметра, которым измеряют падение напряжения в катушечных группах обмотки ротора, куда предварительно подают постоянный ток от аккумулятора.

Подробнее об основных причинах выхода из строя асинхронных двигателей читайте здесь.

Источник: Н.К. Мандыч. Ремонт электродвигателей

    Рекомендованные материалы:
  1. Перегрев обмотки статора асинхронного электродвигателя
  2. Перегрев обмотки ротора АД
  3. Искрение щеток машины постоянного тока
  4. Пониженный вращающий момент АД
  5. Причины возникновения повышенного уровня шума в двигателях
  6. Причины вибрации электродвигателя
  7. Неисправности подшипников электрических машин
  8. Подшипниковые токи и способы их устранения
  9. Работы по ТО и ремонту электрических машин

electrichelp.ru

Обрыв - фаза - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Обрыв - фаза

Cтраница 1

Обрыв фазы может быть обнаружен мегомметром или контрольной лампой, если имеется возможность проверить каждую фазу в отдельности. Когда нулевая точка не доступна для проверки, при соединении обмотки в звезду производят прозвонку между фазовыми концами обмотки, а при соединении в треугольник обрыв находят по омическому сопротивлению между выводами обмотки.  [2]

Обрыв фазы ( без падения провода на землю) заметно увеличивает асимметрию сети, создавая тем самым предпосылку для резонансных перенапряжений. Вместе с тем если до обрыва сеть работала с резонансной настройкой, то обрыв фазы, снижая суммарную емкость сети, приводит к нарушению резонансного состояния сети. Поэтому опасен и, следовательно, недопустим режим недокомпенса-ции, так как в этом случае обрыв фазы может привести к резонансной настройке и возникновению опасных перенапряжений на изоляции. Если невозможна резонансная настройка, то допускается перекомпенсация, но ни в коем случае не недокомпенсация.  [4]

Обрыв фазы ( без падения провода на землю) заметно увеличивает асимметрию сети, создавая тем самым предпосылку для резонансных перенапряжений. Вместе с тем если до обрыва сеть работала с резонансной настройкой, то обрыв фазы, снижая суммарную емкость сети, тем самым выводит сеть из резонансного состояния. Поэтому опасен и недопустим режим недокомпенсации, так как в этом случае обрыв фазы может привести к резонансной настройке и возникновению опасных перенапряжений на изоляции.  [6]

Обрыв роторной фазы у двигателей с фазным ротором может произойти вследствие распайки соединений или неисправной работы замыкающего механизма.  [7]

Обрыв фазы работавшего двигателя ведет к уменьшению его вращающего момента я к возрастанию токов неповрежденных фаз. Поведение двигателя после обрыва фазы ( работа с пониженной скоростью или торможение) зависит от величины нагрузки на его валу.  [8]

Обрыв фазы статорной обмотки при включении треугольником; его можно обнаружить, измерив линейные токи, которые при исправной обмотке должны быть примерно одинаковыми.  [9]

Обрыв фазы слабо загруженной цепи, очевидно, не вызовет каких-либо существенных изменений режима в системе. Напротив, такой обрыв в цепи с большим нагрузочным током может привести к весьма существенным изменениям токов и напряжении в системе.  [10]

Если обрыв фазы происходит во время работы двигателя, то последний может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения при этом сильно понижается, а сила тока настолько увеличивается, что при отсутствии надлежащей максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.  [11]

Если обрыв фазы происходит во время работы двигателя, то последний, может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения при этом сильно понижается, а сила тока настолько увеличивается, что при отсутствии надлежащей максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.  [12]

Если обрыв фазы происходит во время работы двигателя, то последний может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения при этом сильно понижается, а сила тока настолько увеличивается, что при отсутствии надлежащей максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора.  [13]

Если обрыв фазы происходит во время работы двигателя, то последний может продолжать работать с номинальным вращающим моментом, но скорость вращения при этом сильно понижается, а сила тока настолько увеличивается, что при отсутствии надлежащей максимальной защиты может перегореть обмотка статора или.  [14]

Контроль обрыва фаз и максимальных перегрузок осуществляется так же, как и в станции БУС-ЗМ.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

К чему приведет обрыв одной из фаз кабеля, питающего асинхронный двигатель?

В том случае, когда потеря фазы произошла до включения двигателя в сеть, на неподвижный ротор действуют два магнитных поля, которые образуют два противоположных по знаку, но равных по величине момента. Их сумма будет равна нулю. Поэтому при пуске двигателя в однофазном режиме он не может развернуться даже при отсутствии нагрузки на валу.

Если потеря фазы произошла в то время, когда ротор двигателя вращался, то на его валу образуется вращающий момент. Это можно объяснить следующим образом. Вращающийся ротор по разному взаимодействует с вращающимися навстречу друг другу полями. Одно из них, вращение которого совпадает с вращением ротора, образует положительный (совпадающий по направлению) момент, другое — отрицательный. В отличие от случая с неподвижным ротором эти моменты будут разными по величине. Их разность будет равна моменту на валу двигателя.

На рисунке 1, в показана механическая характеристика двигателя в однофазном и трехфазном режимах работы. При нулевой скорости момент равен нулю, при появлении вращения в любую сторону на валу двигателя возникает момент.

Если отключение одной из фаз произошло во время работы двигателя, когда его скорость была близка к номинальному значению, вращающий момент часто бывает достаточным для продолжения работы с небольшим снижением скорости. В отличие от трехфазного симметричного режима появляется характерное гудение. В остальном внешние проявления аварийного режима не наблюдаются. Человек, не имеющий опыта работы с асинхронными двигателями, может не заметить изменения характера работы электродвигателя.

Переход электродвигателя в однофазный режим сопровождается перераспределением токов и напряжений между фазами.Если обмотки двигателя соединены по схеме "звезда", то после потери фазы образуется схема, показанная на рисунке 2. Две последовательно соединенные обмотки двигателя оказываются включенными на линейное напряжение Uаb, двигатель при этом оказывается в однофазном режиме работы.

Из соотношения следует, что при потере фазы пусковой ток составляет 86% от величины пускового тока при трехфазном питании. Если учесть, что пусковой ток короткозамкнутого асинхронного двигателя в 6 - 7 раз больше номинального, то получается, что по обмоткам двигателя протекает ток Iiф = 0,86 х 6 = 5,16 Iн, т. е. в пять с лишним раз превышающий номинальный. За короткий промежуток времени такой ток перегреет обмотку.

 

 

studopedia.net

Что происходит с электродвигателем при потере фазы и однофазном режиме работы

Под потерей фазы понимают однофазовый режим работы электродвигателя в итоге отключения питания по одному из проводов трехфазной системы.

Причинами утраты фазы электродвигателем могут быть: обрыв 1-го из проводов, сгорание 1-го из предохранителей; нарушение контакта в одной из фаз.

Зависимо от событий, при которых произошла утрата фазы, могут быть различные режимы работы электродвигателя и последствия, сопутствующие этим режимам. При всем этом следует принимать во внимание последующие причины: схему соединения обмоток электродвигателя («звезда» либо «треугольник»), рабочее состояние мотора в момент утраты фазы (утрата фазы может произойти до либо после включения мотора, во время работы под нагрузкой), степень загрузки мотора и механическую характеристику рабочей машины, число электродвигателей, работающих при потере фазы, и их обоюдное воздействие.

Тут следует направить внимание на особенность рассматриваемого режима. В трехфазном режиме любая фаза обмотки обтекается током, сдвинутым во времени на одну третья часть периода. При потере фазы две обмотки обтекаются одним и этим же током, в третьей фазе ток отсутствует. Невзирая на то, что концы обмоток присоединены к 2-мя фазным проводам трехфазной системы, токи в обеих обмотках совпадают по времени. Таковой режим работы именуется однофазовым.

Магнитное поле, образованное однофазовым током, в отличие от вращающегося поля, образованного трехфазной системой токов, является пульсирующим. Оно меняется во времени, но не перемещается по окружности статора. На рисунке 1, а показан вектор магнитного потока, создаваемого в движке при однофазовом режиме. Этот вектор не крутится, а только меняется по величине и знаку. Радиальное поле сплющивается до прямой полосы.

Набросок 1. Свойства асинхронного мотора в однофазовом режиме: а — графическое изображение пульсирующего магнитного поля; б — разложение пульсирующего поля на два крутящихся; в — механические свойства асинхронного мотора в трехфазном (1) и однофазовом (2) режимах работы.

Пульсирующее магнитное поле можно рассматривать состоящим из 2-ух крутящихся навстречу друг дружке равных по величине полей (рис. 1, б). Каждое поле ведет взаимодействие с обмоткой ротора и образует крутящий момент. Их суммарное действие делает крутящий момент на валу мотора.

В этом случае, когда утрата фазы произошла до включения мотора в сеть, на недвижный ротор действуют два магнитных поля, которые образуют два обратных по знаку, но равных по величине момента. Их сумма будет равна нулю. Потому при пуске мотора в однофазовом режиме он не может развернуться даже при отсутствии нагрузки на валу.

Если потеря фазы произошла в то время, когда ротор мотора крутился, то на его валу появляется крутящий момент. Это можно разъяснить последующим образом. Крутящийся ротор по различному ведет взаимодействие с вращающимися навстречу друг дружке полями. Одно из их, вращение которого совпадает с вращением ротора, образует положительный (совпадающий по направлению) момент, другое — отрицательный. В отличие от варианта с недвижным ротором эти моменты будут различными по величине. Их разность будет равна моменту на валу мотора.

На рисунке 1, в показана механическая черта мотора в однофазовом и трехфазном режимах работы. При нулевой скорости момент равен нулю, при возникновении вращения в всякую сторону на валу мотора появляется момент.

Если отключение одной из фаз вышло во время работы мотора, когда его скорость была близка к номинальному значению, крутящий момент нередко бывает достаточным для продолжения работы с маленьким понижением скорости. В отличие от трехфазного симметричного режима возникает свойственное гудение. В остальном наружные проявления аварийного режима не наблюдаются. Человек, не имеющий опыта работы с асинхронными движками, может не увидеть конфигурации нрава работы электродвигателя.

Переход электродвигателя в однофазовый режим сопровождается перераспределением токов и напряжений меж фазами. Если обмотки мотора соединены по схеме «звезда», то после утраты фазы появляется схема, показанная на рисунке 2. Две поочередно соединенные обмотки мотора оказываются включенными на линейное напряжение Uаb, движок при всем этом оказывается в однофазовом режиме работы.

Создадим маленький расчет, определим токи, протекающие по обмоткам мотора и сравним их с токами при трехфазном питании.

Набросок 2. Соединение обмоток мотора по схеме «звезда» после потерн фазы

Потому что сопротивления Zа и Zв соединены поочередно, напряжения на фазах А и В будут равны половине линейного:

Приближенно величину тока можно найти исходя из последующих суждений.

Пусковой ток фазы А при потере фазы

Пусковой ток фазы А при трехфазном режиме

где Uao — фазовое напряжение сети.

Отношение пусковых токов:

Из соотношения следует, что при потере фазы пусковой ток составляет 86% от величины пускового тока при трехфазном питании. Если учитывать, что пусковой ток короткозамкнутого асинхронного мотора в 6 — 7 раз больше номинального, то выходит, что по обмоткам мотора протекает ток Iiф = 0,86 х 6 = 5,16 Iн, т. е. в 5 с излишним раз превосходящий номинальный. За маленький просвет времени таковой ток перегреет обмотку.

Из приведенного расчета видно, что рассматриваемый режим работы очень небезопасен для мотора и в случае его появления защита должна отключить с малозначительной выдержкой времени.

Утрата фазы может произойти и после включения мотора, когда его ротор будет иметь скорость вращения, подобающую рабочему режиму. Разглядим токи и напряжения обмоток в случае перехода в однофазовый режим при вращающемся роторе.

Величина Za находится в зависимости от скорости вращения. При пуске, когда скорость вращения ротора равна нулю, она схожа как для трехфазного, так и для однофазового режима. В рабочем режиме зависимо от нагрузки и механической свойства мотора скорость вращения может быть разной. Потому для анализа токовых нагрузок нужен другой подход.

Будем считать, что как в трехфазном, так и в однофазовом режиме движок развивает. схожую мощность. Независимо от схемы включения электродвигателя рабочая машина просит ту же самую мощность, которая нужна для выполнения технологического процесса.

Полагая мощности на валу мотора равными для обоих режимов, будем иметь:

при трехфазном режиме

при однофазовом режиме

где Ua — фазовое напряжение сети; Uao — напряжение на фазе А в однофазовом режиме, cos φ3 и cos φ1 — коэффициенты мощности при трехфазном и однофазовом режимах соответственно.

Опыты с асинхронным движком демонстрируют, что практически ток растет практически в два раза. С неким припасом можно считать I1a / I2a = 2.

Для того чтоб судить о степени угрозы однофазового режима работы, необходимо также знать загрузку мотора.

В первом приближении будем считать ток электродвигателя в трехфазном режиме пропорциональным его нагрузке на валу. Такое допущение справедливо при нагрузках более 50% от номинального значения. Тогда можно написать Iф = Kз х Iн, где Kз — коэффициент загрузки мотора, Iн — номинальный ток мотора.

Ток при однофазовом режиме I1ф = 2Kзх Iн, т. е. ток при однофазовом режиме будет зависеть от загрузки мотора. При номинальной нагрузке он равен двойному номинальному току. При нагрузке наименее 50% утрата фазы при соединении обмоток мотора в «звезду» не делает небезопасного для обмоток превышения тока. Почти всегда коэффициент загрузки мотора меньше единицы. При его значениях порядка 0,6 — 0,75 следует ждать маленького превышения тока (на 20— 50%) по сопоставлению с номинальным. Это значительно для работы защиты, потому что конкретно в этой области перегрузок она действует недостаточно верно.

Для анализа неких методов защиты следует знать напряжение на фазах мотора. При заторможенном роторе напряжение на фазах А и В будет равно половине линейного напряжения Uab, а напряжение на фазе С будет равно нулю.

По другому распределяется напряжение при вращающемся роторе. Дело в том, что его вращение сопровождается образованием вращающегося магнитного поля, которое, действуя на обмотки статора, наводит в их электродвижущую силу. Величина и фаза этой электродвижущей силы таковы, что при скорости вращения, близкой к синхронной, на обмотках восстанавливается симметричная система трехфазного напряжения, а напряжение нейтрали звезды (точка 0) становится равным нулю. Таким макаром, при изменении скорости вращения ротора от нуля до синхронной в однофазовом режиме работы напряжение на фазах А и В меняется от значения, равного половине линейного, до значения, равного фазовому напряжению сети. К примеру, в системе напряжения 380/220 В напряжение на фазах А и В меняется в границах 190 — 220 В. Напряжение Uco меняется от нуля при заторможенном роторе до фазового напряжения 220 В при синхронной скорости. Что все-таки касается напряжения в точке 0, то оно меняется от значения Uab/2 — до нуля при синхронной скорости.

Если обмотки мотора соединены по схеме «треугольник», то после утраты фазы мы будем иметь схему соединений, показанную на рисунке 3. В данном случае обмотка мотора с сопротивлением Zab оказывается включенной на линейное напряжение Uab, а обмотка с сопротивлениями Zfc и Zbc — соединенной поочередно и включенной на то же самое линейное напряжение.

Набросок 3. Соединение обмоток электродвигателя по схеме «треугольник» после утраты фазы

В пусковом режиме по обмоткам АВ будет протекать таковой же ток, как и при трехфазном варианте, а по обмоткам АС и ВС будет протекать ток вдвое наименьший, потому что эти обмотки соединены поочередно.

Токи в линейных проводах I’a=I’b будут равны сумме токов в параллельных ветвях: I‘А = I‘ab + I‘bc = 1,5 Iab

Таким макаром, в рассматриваемом случае при потере фазы пусковой ток в одной из фаз будет равен пусковому току при трехфазном питании, а линейный ток растет наименее активно.

Для расчета токов в случае утраты фазы после включения мотора в работу применим тот же способ, что и для схемы «звезда». Будем считать, что как в трехфазном, так и в однофазовом режимах движок развивает схожую мощность.

В этом режиме работы ток в более нагруженной фазе при потере фазы возрастает в два раза по сопоставлению с током при трехфазном питании. Ток в линейном проводе будет равен I’А = 3Iab, а при трехфазном питании Ia = 1,73 Iab.

Тут принципиально отметить, что в то время как фазовый ток растет в 2 раза, линейный ток возрастает исключительно в 1,73 раза. Это значительно, потому что токовая защита реагирует на линейные токи. Расчеты и выводы относительно воздействия коэффициента загрузки на ток однофазового режима при соединении «звезда» остаются в силе и для варианта схемы «треугольник».

Напряжения на фазах АС и ВС будут зависеть от скорости вращения ротора. При заторможенном роторе Uac’ = Ubc‘ = Uab/2

При скорости вращения, равной синхронной, восстанавливается симметричная система напряжений, т. е. Uac’ = Ubc‘ = Uab.

Таким макаром, напряжения на фазах АС и ВС при конфигурациях скорости вращения от нуля до синхронной будут изменяться от значения, равного половине линейного, до значения, равного линейному напряжению.

Токи и напряжения на фазах мотора при однофазовом режиме зависят также и от числа движков.

Нередко обрыв фазы происходит из-за перегорания 1-го из предохранителей на питающем фидере подстанции либо распределительного устройства. В итоге в однофазовом режиме оказывается группа потребителей, взаимно влияющих друг на друга. Рассредотачивание токов и напряжений находится в зависимости от мощности отдельных движков и их нагрузки. Тут вероятны разные варианты. Если мощности электродвигателей равны, а их нагрузка схожа (к примеру, группа вытяжных вентиляторов), то всю группу движков можно поменять одним эквивалентным.

Аварийные режимы асинхронных электродвигателей и методы их защиты

elektrica.info

Контроль трехфазных электрических сетей

  ОБРЫВ ФАЗЫ

Обрыв фазы может привести к тому, что двигатели перестанут запускаться или будут забирать необходимый ток из других фаз. Такая ситуация приводит к неравномерным нагрузкам на обмотку двигателя и может вы­звать его поломку.

ПОВЫШЕННОЕ И ПОНИЖЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Длительная эксплуатация электрооборудова­ ния, включенного в сеть с напряжением, выхо­ дящим за пределы допустимого, может привес­ ти к нежелательным последствиям. Повышенное напряжение приводит к нагреву подключенного оборудования. Если своевременно не обнару­ жить перенапряжение, то оно может привести к повреждению или даже разрушению обору­ дования.

Пониженное напряжение приводит к воз­ никновению нестабильного состояния в работе оборудования. При пониженном напряжении не гарантируется надежный пуск двигателей. Если на катушку контактора подается пониженное на­ пряжение, контакты могут неправильно работать при переключении (занимают неопределенное положение).

АСИММЕТРИЯ

Если из-за неравномерного распределения нагрузки в трехфазной сети напряжение питания двигателя становится несимметричным, часть энергии двигателя превращается в реактивную мощность. Производительность падает, кроме того, двигатель подвергается повышенной теп­ ловой нагрузке и может выйти из строя, если в устройствах тепловой защиты электродвигателя нет функции контроля асимметрии фаз.

ОБРЫВ НЕЙТРАЛЬНОГО ПРОВОДА

Окажет или нет влияние на работу оборудо­вания обрыв нейтрального провода, зависит от того, симметричная или асимметричная нагрузка в сети. Примерами симметричной нагрузки яв­ ляются электродвигатели или трехфазные обог реватели. В большинстве других случаев подключаемое оборудова­ ние представляет собой асимметричную нагрузку для электрической сети. В случае симметричной нагрузки обрыв нейтрального провода не оказывает никакого влияния на сеть. При обрыве нейтрального провода в сети с ассиметричной нагрузкой в отдельных фазах возни­ кают колебания напряжения, способные нанести значительный ущерб подключенному оборудованию. В этом случае необходимо принять соответствующие меры защиты, как это показано ниже, в примере «Обнаружение обрыва нулевого провода».

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Двигатель с рекуперацией энергии

(двигатель, способный генерировать энергию в сеть)

Обрыв фазы работающего трехфазного двигателя может быть четко зафиксирован при помощи реле контроля асимметрии фаз. В номинальном режиме сразу после подачи напряжения питания реле контроля фиксирует правильность чередования фаз L 1- L 2- L 3 и соответствие всех напряжений диапазону U мин./ U макс. Тем самым гарантируется отсутствие перенапряжений, пониженного напряжения и обрыва фазы (рис. За). Только после этого двигатель запускается.

При обрыве фазы (в примере, фаза Ц) фазный ток IL2 становится равным 0, а фазное напряжение UL2 уменьшается на величину ДЦ Величина остаточного напряжения UL2 может составлять до 95% от номинального, в зависимости от типа используемого двигателя, на­ грузки и других факторов. Приборы контроля фаз и пониженного напряжения контролируют пропадание фаз только до 60 % от но­ минального напряжения. Таким образом, обрыв фазы работающего двигателя нельзя с достаточной уверенностью определить при по­мощи реле контроля фазы или пониженного напряжения. Надежное определение данной неисправности может гарантировать только контроль асимметрии фаз. При обнаружении асимметрии фаз реле контроля асимметрии отключает двигатель, чтобы предотвратить его повреждение (рис. 36).

ОБНАРУЖЕНИЕ ОБРЫВА НУЛЕВОГО ПРОВОДА

Как уже говорилось выше, последствия обрыва нулевого прово­ да зависят от вида нагрузки в трехфазной сети. Ток, протекающий через нулевой провод IN , согласно закону Кирхгофа, определяется как сумма всех фазных токов.

www.energycenter.ru

Контроль трехфазных электрических сетей - Control Engineering Russia

Одно- и многофункциональные устройства для контроля параметров электрических сетей.

Работоспособность электрических установок стала одним из ключевых факторов промышленного производства. Сбои в подаче электроэнергии часто являются причиной срыва производства, влияют на последующие стадии производственного процесса и приводят к дополнительным затратам на дорогостоящий ремонт. Поэтому очень важно контролировать параметры электрических сетей.

Контроль параметров трехфазных электрических сетей может быть реализован с минимальными усилиями и затратами при помощи электронных реле контроля. Эти приборы заблаговременно обнаруживают ошибки и позволяют отключать неисправные компоненты, прежде чем произойдет дальнейшая поломка оборудования.

Трехфазные реле контроля АББ

Параметры трехфазной сети

Трехфазные реле контроля позволяют контролировать следующие параметры:

Последовательность фаз

Нарушение последовательности фаз при работе двигателя или неправильное подключение фаз до пуска приводит к изменению направления вращения подключенного оборудования. Генераторы, насосы или вентиляторы вращаются в неверном направлении, что приводит к неправильной работе оборудования. Своевременное обнаружение ошибок в чередовании фаз имеет большое значение, особенно для машин с вращающимися и движущимися частями.

Обрыв фазы

Обрыв фазы может привести к тому, что двигатели перестанут запускаться или будут забирать необходимый ток из других фаз. Такая ситуация приводит к неравномерным нагрузкам на обмотку двигателя и может вызвать его поломку.

Повышенное и пониженное напряжение

Повышенное напряжение приводит к нагреву подключенного оборудования. Если своевременно не обнаружить перенапряжение, оно может привести к разрушению оборудования.

Пониженное напряжение приводит к возникновению неопределенного состояния в работе оборудования. Если на катушку контактора подается пониженное напряжение, контакты могут неправильно работать при переключении.

Асимметрия

При несимметричном напряжении питания двигателя часть энергии двигателя превращается в реактивную мощность. Производительность падает; кроме того, двигатель подвергается повышенной тепловой нагрузке и может выйти из строя.

Обрыв нейтрального провода

В случае симметричной нагрузки в сети обрыв нейтрального провода не оказывает никакого влияния на сеть. При обрыве нейтрального провода в сети с ассиметричной нагрузкой в отдельных фазах возникают колебания напряжения, способные нанести значительный ущерб подключенному оборудованию.

Примеры использования

Двигатель с рекуперацией энергии (двигатель, способный генерировать энергию в сеть).

Обрыв фазы работающего трехфазного двигателя может быть четко зафиксирован при помощи реле контроля асимметрии фаз.

В номинальном режиме, сразу после подачи напряжения питания, реле контроля фиксирует правильность чередования фаз L1-L2-L3 и соответствие всех напряжений диапазону Uмин./Uмакс. Тем самым гарантируется отсутствие перенапряжений, пониженного напряжения и обрыва фазы. Только после этого двигатель запускается.

При обрыве фазы (в примере, фаза L2, рис. 1.), фазный ток IL2 становится равным 0, а фазное напряжение UL2 уменьшается на величину Д1Т. Величина остаточного напряжения Ul2 может составлять до 95% от номинального, в зависимости от типа используемого двигателя. Приборы контроля фаз и пониженного напряжения контролируют пропадание фаз только до 60 % от номинального напряжения. Таким образом, обрыв фазы работающего двигателя нельзя с достаточной уверенностью определить при помощи реле контроля фазы. Надежное определение данной неисправности может гарантировать только контроль асимметрии фаз. При обнаружении асимметрии фаз, реле контроля асимметрии отключает двигатель, чтобы предотвратить его повреждение (рис. 2).

Рис. 1. Трехфазный двигатель с рекуперацией и реле контроля перед отключением из-за обрыва фазы: электрическая схема, эквивалентная схема двигателя, кривые тока и напряжения

Рис. 2. Трехфазный двигатель с обрывом фазы в L2 после срабатывания реле контроля: электрическая схема, эквивалентная схема двигателя, кривые тока и напряжения

Обнаружение обрыва нулевого провода

При симметричной нагрузке обрыв нулевого провода не влияет на работу оборудования, так как фазные токи IL1, IL2 и IL3 равны по величине и сдвинуты относительно друг друга на 120°.

Ток, протекающий через нулевой провод In согласно закону Кирхгофа, определяется как сумма всех фазных токов и в любой момент времени равен нулю и контроля обрыва нулевого провода не требуется.

В сетях с несимметричной нагрузкой — фазные токи IL1 IL2 и IL3 имеют разные значения и разную величину фазного угла, а фазные напряжения UL1, UL2 и UL3 относительно Un -одинаковые. Вследствие разницы фазных токов, через нулевой провод протекает компенсирующий ток In. При обрыве нулевого провода ток In становится равным 0, при этом сдвигается нейтральная точка звезды, и, следовательно, происходит перераспределение фазных напряжений по отдельным фазам (рис. 3). Это означает, что фазное напряжение в цепи с пониженной нагрузкой снижается, а в цепи с повышенной нагрузкой — повышается. Таким образом, в одной из цепей появляется перенапряжение, которое может привести к выходу из строя подключенного оборудования. В другой цепи, наоборот, происходит падение напряжения, которое может привести к различным последствиям в зависимости от нагрузки. Если нагрузка — например, работающий двигатель — продолжает потреблять из сети такую же мощность, которую он потреблял до обрыва нулевого провода, ток в данной цепи повышается и вызывает нагрев нагрузки и может привести к ее разрушению. В контакторах из-за падения напряжения могут возникнуть «нестабильные» состояния в работе (произвольное включение — выключение). Это приводит к непредсказуемым переключениям подключенной нагрузки и возникновению опасных ситуаций для оборудования.

Рис. 3. Обрыв нейтрального провода в трехфазной сети

Реле контроля трехфазного тока с функцией контроля нулевого провода обеспечивают безопасную и надежную защиту от обрыва нулевого провода. Эти реле подключаются к трем фазам сети электропитания и нулевому проводу, как показано на рисунке 4. Внутри реле моделируется соединение «звездой», а нагрузка подключается к нулевому проводу.

Рис. 4. Подключение трехфазного реле контроля нейтрального провода

При подключении нулевого провода возникает компенсирующий ток In, который вызывает падение напряжения Urn. При обрыве нулевого провода ток In равен нулю. Напряжение Urn при этом также равно нулю и выходное реле сообщает об обрыве нулевого провода.

Заключение

Примеры, рассмотренные выше, показывают целесообразность и важность контроля параметров в трехфазных сетях. При минимальных затратах обеспечивается безопасная работа оборудования, сохраняется процесс производства и предотвращаются поломки.

Ключевые характеристики, которые компания АББ стремится придать всем реле контроля, — это простота в эксплуатации и универсальность. При своих небольших размерах многофункциональные реле имеют полный набор функций и при изменении параметров процесса реле можно с легкостью перенастроить, выбрав необходимую функцию.

Одним из таких устройств является многофункциональное реле CM-MPS. Это реле обеспечивает контроль всех параметров фаз: последовательности фаз, обрыва фаз, перепадов напряжения и асимметрии. Для питания этого реле не требуется дополнительных цепей, т.к. оно может осуществляться от контролируемой сети.

Также в номенклатуре реле компании АББ есть и более простые устройства, контролирующие только определенный параметр, что позволяет осуществлять экономичный контроль трехфазных сетей.

Трехфазные реле контроля компании АББ

Трехфазные реле контроля компании АББ обеспечивают контроль всех важных параметров трехфазных цепей. Они распознают ошибки на ранней стадии, помогая избежать отключения всей установки. В случае серьезных ошибок реле производят безопасное отключение подключенных устройств и двигателей, предохраняя установку от поломок.

Благодаря этому, трехфазные реле контроля сохраняют безопасную работу оборудования с максимальной эксплуатационной готовностью и являются важным вкладом в экономику.

controlengrussia.com

Контроль трехфазных электрических сетей

  ОБРЫВ ФАЗЫ

Обрыв фазы может привести к тому, что двигатели перестанут запускаться или будут забирать необходимый ток из других фаз. Такая ситуация приводит к неравномерным нагрузкам на обмотку двигателя и может вы­звать его поломку.

ПОВЫШЕННОЕ И ПОНИЖЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Длительная эксплуатация электрооборудова­ ния, включенного в сеть с напряжением, выхо­ дящим за пределы допустимого, может привес­ ти к нежелательным последствиям. Повышенное напряжение приводит к нагреву подключенного оборудования. Если своевременно не обнару­ жить перенапряжение, то оно может привести к повреждению или даже разрушению обору­ дования.

Пониженное напряжение приводит к воз­ никновению нестабильного состояния в работе оборудования. При пониженном напряжении не гарантируется надежный пуск двигателей. Если на катушку контактора подается пониженное на­ пряжение, контакты могут неправильно работать при переключении (занимают неопределенное положение).

АСИММЕТРИЯ

Если из-за неравномерного распределения нагрузки в трехфазной сети напряжение питания двигателя становится несимметричным, часть энергии двигателя превращается в реактивную мощность. Производительность падает, кроме того, двигатель подвергается повышенной теп­ ловой нагрузке и может выйти из строя, если в устройствах тепловой защиты электродвигателя нет функции контроля асимметрии фаз.

ОБРЫВ НЕЙТРАЛЬНОГО ПРОВОДА

Окажет или нет влияние на работу оборудо­вания обрыв нейтрального провода, зависит от того, симметричная или асимметричная нагрузка в сети. Примерами симметричной нагрузки яв­ ляются электродвигатели или трехфазные обог реватели. В большинстве других случаев подключаемое оборудова­ ние представляет собой асимметричную нагрузку для электрической сети. В случае симметричной нагрузки обрыв нейтрального провода не оказывает никакого влияния на сеть. При обрыве нейтрального провода в сети с ассиметричной нагрузкой в отдельных фазах возни­ кают колебания напряжения, способные нанести значительный ущерб подключенному оборудованию. В этом случае необходимо принять соответствующие меры защиты, как это показано ниже, в примере «Обнаружение обрыва нулевого провода».

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Двигатель с рекуперацией энергии

(двигатель, способный генерировать энергию в сеть)

Обрыв фазы работающего трехфазного двигателя может быть четко зафиксирован при помощи реле контроля асимметрии фаз. В номинальном режиме сразу после подачи напряжения питания реле контроля фиксирует правильность чередования фаз L 1- L 2- L 3 и соответствие всех напряжений диапазону U мин./ U макс. Тем самым гарантируется отсутствие перенапряжений, пониженного напряжения и обрыва фазы (рис. За). Только после этого двигатель запускается.

При обрыве фазы (в примере, фаза Ц) фазный ток IL2 становится равным 0, а фазное напряжение UL2 уменьшается на величину ДЦ Величина остаточного напряжения UL2 может составлять до 95% от номинального, в зависимости от типа используемого двигателя, на­ грузки и других факторов. Приборы контроля фаз и пониженного напряжения контролируют пропадание фаз только до 60 % от но­ минального напряжения. Таким образом, обрыв фазы работающего двигателя нельзя с достаточной уверенностью определить при по­мощи реле контроля фазы или пониженного напряжения. Надежное определение данной неисправности может гарантировать только контроль асимметрии фаз. При обнаружении асимметрии фаз реле контроля асимметрии отключает двигатель, чтобы предотвратить его повреждение (рис. 36).

ОБНАРУЖЕНИЕ ОБРЫВА НУЛЕВОГО ПРОВОДА

Как уже говорилось выше, последствия обрыва нулевого прово­ да зависят от вида нагрузки в трехфазной сети. Ток, протекающий через нулевой провод IN , согласно закону Кирхгофа, определяется как сумма всех фазных токов.

www.energycenter.ru