Дисбаланс напряжения
Дисбаланс напряжения может быть более пагубным, чем изменение напряжения двигателя и ресурса двигателя. Когда линейные напряжения, приложенные к многофазному асинхронному двигателю, не равны по величине и фазовому углу, результатом будут несимметричные токи в обмотках статора.
Влияние дисбаланса напряжения на работу двигателя NEMA (на фото: взрывозащищенный двигатель Baldor с отличной экономией энергии благодаря эффективному электрическому дизайну NEMA Premium, кредит: feedandgrain.com)
Небольшой дисбаланс напряжения в процентах приведет к значительному дисбалансу тока в процентах !
Некоторые из причин дисбаланса напряжения следующие:
Причина №1
Обрыв цепи в первичной системе распределения.
Причина № 2
Комбинация однофазных и трехфазных нагрузок в одной и той же распределительной системе с однофазными нагрузками неравномерно распределена.
Причина № 3
Открытая система уай-дельта.
a) Изменение импеданса заземления
Увеличение первичного импеданса земли увеличивает балансы напряжения и тока. Максимальный дисбаланс происходит с перегруженными трансформаторами, а большая однофазная нагрузка находится в фазе запаздывания. Мотор служит для балансировки напряжения системы лучше, когда двигатель загружен, чем при его разгрузке.
b) Нагрузка трансформатора варьировала от 50 до 150%
Наибольший дисбаланс возникает, когда меньший трансформатор слегка загружен и перегружен большой трансформатор.
Если однофазная нагрузка изменяется в широком диапазоне, лучше поставить эту фазу с помощью более крупного трансформатора на ведущей фазе.
c) Импеданс линий для однофазных нагрузок
Коэффициенты дисбаланса напряжения и тока увеличиваются с сопротивлением линии. Опять же, коэффициенты дисбаланса уменьшаются по мере того, как двигатель загружается более сильно.
d) Импеданс линии подачи на двигатель
Коэффициенты дисбаланса напряжения и тока уменьшаются с увеличением импеданса линии к двигателю. Однако это приводит к более низкому напряжению на двигателе и уменьшению крутящего момента и скорости двигателя.
e) Другие параметры
Вариации величины импедансов трансформатора, коэффициента мощности однофазных нагрузок и импедансов первичных линий оказывают незначительные эффекты (не более 3%) на фазовые токи и коэффициенты дисбаланса.
Причина № 4
Открытая дельта-дельта-система:
Когда два трансформатора снабжаются трехфазными проводниками, единственным отличием является отсутствие нейтрального импеданса. Поэтому при обычных условиях открытая дельта-дельта-конфигурация будет демонстрировать превосходные характеристики конфигурации открытого треугольника-треугольника.
Однако, когда есть неравные линейные импедансы или необычно длинные линии питания, есть дополнительные наблюдения.
- Существуют смешанные эффекты с изменением линий, обеспечивающих однофазные нагрузки.
- Увеличение общего импеданса линии первичной подачи приводит к увеличению дисбаланса напряжения и тока.
Несбалансированные линейные напряжения вводят отрицательные напряжения последовательности в многофазном двигателе. Это отрицательное напряжение последовательности создает поток воздушного зазора, вращающийся в направлении, противоположном ротору, таким образом создавая большие токи в двигателе. Небольшое отрицательное напряжение последовательности может создавать токи двигателя, значительно превышающие те, которые присутствуют в условиях сбалансированного напряжения.
Стандарт NEMA MG1 определяет отрицательный дисбаланс напряжения следующим образом:
Эти неуравновешенные напряжения приведут к несимметричным токам порядка 6-10 раз по сравнению с дисбалансом напряжения. Следовательно, повышение температуры двигателя, работающего при определенном дисбалансе нагрузки и напряжения, будет больше, чем для двигателя, работающего в тех же условиях со сбалансированным напряжением. Кроме того, большой дисбаланс токов двигателя приведет к неравномерным температурам в обмотках двигателя.
Пример влияния небалансных напряжений на производительность показан в таблице 1 для двигателя мощностью 5 л.с., 1725 об / мин, 230 В, трехфазного, 60 Гц.
ТАБЛИЦА 1 - Влияние дисбаланса напряжения на характеристики двигателя
| Характеристики | Представление | ||
| Среднее напряжение | 230 | 230 | 230 |
| Процентное несбалансированное напряжение | 0, 3 | 2, 3 | 5, 4 |
| Процент несбалансированного тока | 0, 4 | 17, 7 | 40, 0 |
| Повышение температуры, ° C | 0 | 30 | 40 |
Напряжения должны быть равномерно сбалансированы как можно ближе.
Не рекомендуется использовать двигатель с дисбалансом напряжения выше 5%. Даже при дисбалансе напряжения 5% может существовать дисбаланс тока двигателя порядка 40%.
Признавая отрицательное влияние небалансного линейного напряжения на характеристики электродвигателя, NEMA Standard MG1 рекомендует снизить мощность двигателей, которые применяются к несбалансированным системам, в соответствии с рисунком 1 (NEMA MG1-14.35):
Когда применяется коэффициент снижения номинальной мощности, выбор и настройка устройства перегрузки должны учитывать комбинацию коэффициента снижения номинальной мощности, применяемого к двигателю, и увеличения тока, возникающего в результате несбалансированного напряжения.
Это сложная проблема, связанная с изменением тока двигателя в зависимости от дисбаланса нагрузки и напряжения в дополнение к характеристикам устройства перегрузки относительно I максимума или I среднего значения.
При отсутствии конкретной информации рекомендуется, чтобы устройства перегрузки были выбраны и / или отрегулированы с минимальным значением, которое не приводит к отключению для коэффициента ослабления и дисбаланса напряжения, который применяется. Когда ожидаются несимметричные напряжения, рекомендуется, чтобы устройства перегрузки были выбраны так, чтобы реагировать на I максимум по сравнению с устройствами перегрузки в зависимости от среднего значения I. *
Рисунок 1 - Фактор снижения коэффициента несбалансированного напряжения на многофазных асинхронных двигателях
На порядок величины дисбаланса тока влияет не только дисбаланс напряжения в системе, но и сопротивление системы, характер нагрузок, вызывающих дисбаланс, и рабочая нагрузка на двигатель.
На рисунке 2 показан диапазон несимметричных токов для различных условий нагрузки двигателя и дисбаланса напряжения в системе.
Рисунок 2 - Влияние дисбаланса напряжения на токи многофазного асинхронного двигателя
Влияние на другие характеристики электродвигателя можно резюмировать следующим образом:
- Torques - Моменты запертого ротора и пробоя уменьшаются. Если дисбаланс напряжения должен быть чрезвычайно суровым, крутящие моменты могут оказаться недостаточными для применения.
- Скорость полной загрузки - скорость полной загрузки немного снижается.
- Ток блокированного ротора. Ток блокированного ротора будет неуравновешенным в той же степени, что напряжения будут неуравновешенными, но киловольт-ампер с заблокированным ротором будет незначительно увеличиваться.
- Шум и вибрация - Несбалансированное напряжение может вызвать увеличение шума и вибрации. Вибрация может быть особенно сильной на двигателях мощностью 3600 об / мин.
Ссылка // Энергоэффективные электродвигатели Марлина О. Турстона; Отдел электротехники Государственный университет штата Огайо Колумбус, Огайо