В чем опасность пропадания одной фазы для трехфазного двигателя

Современное производство неразрывно связано с применением трехфазных асинхронных электродвигателей, питаемых от трехфазной электрической сети 380 В, 50 Гц. Это простой и наиболее доступный способ получения крутящего момента для любого технологического оборудования, правда, особенностью трехфазных асинхронных двигателей является высокая критичность к ситуациям, когда происходят обрывы фаз.

Причинами пропадания фазы могут быть:

• элементарный обрыв одного из фазных проводов;
• перегорание плавкого предохранителя;
• выход из строя контактной группы пускателя схемы включения.

Но по каким бы причинам не происходило исчезновение одной из фаз, трехфазный двигатель переходит в однофазный режим работы.

Нештатная ситуация может происходить при разных эксплуатационных условиях:

• фаза может исчезнуть при отключенном двигателе или в момент вращения ротора;
• двигатель может работать в недогруженном состоянии или на полную мощность;
• электродвигатель может быть подключен по схеме «звезда» или «треугольник».

Рассмотрим, что происходит при этом в работе трехфазных электродвигателей и чем это может для них обернуться.

Чем грозит пропадание фазы?

В нормальном трехфазном режиме во всех трех обмотках статора текут фазные токи, одинаковые по значению, но сдвинутые относительно друг друга на 120°, это создает вращающееся магнитное поле, обеспечивающее вращение ротора. В случае обрыва одной из фаз сбалансированная система нарушается и происходит перераспределение токов и напряжений, при этом в случае соединения «звездой» две обмотки оказываются включенными последовательно и по ним протекает общий ток, в третьей обмотке ток отсутствует.

Магнитное поле в такой ситуации просто меняет свой знак чего для запуска электродвигателя недостаточно, такое возможно в случае подключения трехфазных двигателей «звездой» с нулевой точкой, присоединенной к нейтрали, однако успех запуска будет зависеть от величины нагрузки. Если нагрузка не обеспечивает вращения вала, это приводит к быстрому перегреву обмоток статоров за счет возрастающих пусковых токов, разрушению изоляции и выходу трехфазных двигателей из строя.

Не меньшую опасность двигателю несет отключение фазы в момент работы электродвигателя. Не зависимо от схемы подключения асинхронного двигателя в однофазном режиме ему обычно хватает крутящего момента для продолжения работы, правда в отличие от режима с трехфазным питанием скорость вращения на валу двигателя несколько падает, а его работа сопровождается характерным гулом. Работа двигателя в таком режиме часто остается незамеченной малоопытным персоналом, а продолжительный нагрев работающих обмоток приводит к их перегреву с последующей поломкой электромотора.

Способы защиты

Асинхронный электродвигатель один из самых надежных представителей электрооборудования, при соответствующем обращении сохраняющий свою работоспособность десятилетиями, хотя неумолимая статистика показывает, что от случайной потери одной из фаз гибнет более половины электромоторов. Для защиты асинхронных двигателей от подобных неприятностей разработаны различные схемы подключения, обеспечивающие отключения электродвигателя в аварийных ситуациях.

Тепловая защита электродвигателя инерционна и не всегда успевает сработать при токовых перегрузках, более эффективны многочисленные схемы релейной защиты, которые срабатывают практически мгновенно при исчезновении одной из фаз. Как правило, контакты реле размыкают цепи питания магнитных пускателей, а контакты магнитных пускателей разрывают цепь питания двигателя. Надежную защиту обеспечивает применение реле контроля фаз.