Czym jest asymetria elektryczna? Asymetria faz w silnikach • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników Czym jest asymetria elektryczna? Asymetria faz w silnikach • Przenośny wyważacz, analizator drgań "Balanset" do dynamicznego wyważania kruszarek, wentylatorów, mulczerów, ślimaków w kombajnach, wałów, wirówek, turbin i wielu innych wirników

Czym jest asymetria elektryczna? Asymetria faz w silnikach

Opublikowane przez admin w dniu

Zrozumienie asymetrii elektrycznej

Definicja: Czym jest asymetria elektryczna?

Nierównowaga elektryczna (nazywane również asymetrią faz, asymetrią napięć lub asymetrią prądu) to stan w trójfazowych układach elektrycznych, w którym napięcia lub prądy w trzech fazach nie są równe co do wartości lub nie są oddzielone dokładnie o 120 stopni elektrycznych. Ta asymetria w zasilaniu elektrycznym lub uzwojeniach silnika powoduje niesymetryczne siły elektromagnetyczne, nadmierne nagrzewanie się uzwojeń silnika, prądy o kolejności przeciwnej, pulsacje momentu obrotowego i charakterystyczne wibracja z częstotliwością dwukrotnie wyższą od częstotliwości linii.

Nawet niewielkie wahania napięcia (2-3%) mogą powodować znaczne wahania prądu (6-10x) i zmniejszać sprawność oraz żywotność silnika. Nierównowaga elektryczna jest częstym problemem w obiektach przemysłowych i może wynikać z problemów z zasilaniem, słabej dystrybucji energii lub defektów uzwojeń silnika.

Rodzaje asymetrii elektrycznej

1. Asymetria napięcia

Nierówne napięcia międzyprzewodowe lub międzyprzewodowe i neutralne:

  • Pomiar: Zmierz napięcie pomiędzy każdą parą faz (AB, BC, CA)
  • Obliczenie: % Asymetria napięcia = (Maksymalne odchylenie od średniej / średnia) × 100
  • Przykład: Pomiar faz 477 V, 480 V, 483 V → Średnia 480 V, maksymalne odchylenie 3 V → 0,6251 Niezrównoważenie TP3T
  • Do przyjęcia: < 1% zgodnie z NEMA, < 2% zgodnie z IEC

2. Nierównowaga prądowa

Nierównomierny prąd w trzech fazach:

  • Pomiar: Zmierz prąd w każdej fazie (IA, IB, IC)
  • Obliczenie: % Niezrównoważenie prądu = (Maksymalne odchylenie od średniej / średnia) × 100
  • Powoduje: Nierównowaga napięciowa, usterki uzwojeń, złe połączenia
  • Wzmocnienie: Niewielkie nierównowaga napięcia powoduje większą nierównowagę prądu (mnożnik 6-10×)

3. Nierównowaga kąta fazowego

  • Fazy nie są rozdzielone dokładnie o 120°
  • Tworzy pulsujący moment obrotowy i ogrzewanie
  • Rzadziej spotykane niż nierównowaga wielkościowa
  • Wymaga analizatora jakości zasilania w celu wykrycia

Przyczyny nierównowagi elektrycznej

Problemy z dostawami mediów

  • Problemy z transformatorem: Transformatory rozdzielcze niesymetryczne
  • Obciążenia jednofazowe: Duże obciążenia jednofazowe przy tym samym zasilaniu powodują asymetrię
  • Problemy z linią przesyłową: Nierówna impedancja w trzech fazach
  • Warunki awarii sieci: Zakłócenia systemu

Dystrybucja obiektów

  • Słabe połączenia: Połączenia o dużej rezystancji w jednej fazie
  • Przepalone bezpieczniki: Częściowa utrata jednej fazy (poważne niezrównoważenie)
  • Nierówne długości kabli: Różne impedancje w przewodach fazowych
  • Jednofazowe: Całkowita utrata jednej fazy (skrajne niezrównoważenie)

Przyczyny wewnętrzne silnika

  • Wady uzwojenia: Krótkie szorty zmniejszające liczbę efektywnych skrętów w jednej fazie
  • Asymetria kręta: Różnice w rezystancjach uzwojeń wynikające z produkcji
  • Problemy z połączeniem: Słabe połączenia terminali
  • Uszkodzone uzwojenia: Częściowe zwarcia lub obwody otwarte

Wpływ na sprawność motoryczną

Przegrzanie

Najpoważniejsze konsekwencje:

  • Prądy o ujemnej sekwencji wytwarzają dodatkowe ciepło
  • Jedna faza przenosi większy prąd niż zaprojektowano
  • Wzrost temperatury znacznie większy niż sugerowałaby to asymetria napięcia
  • Praktyczna zasada: Nierównowaga napięcia 3% może spowodować wzrost temperatury 18-25%
  • Przyspieszone starzenie się i awaria izolacji

Sprawność i współczynnik mocy

  • Niższa wydajność prądów obiegowych
  • Zredukowany współczynnik mocy
  • Zwiększone zużycie energii
  • Typowa strata sprawności: 1-2% przy umiarkowanym niewyważeniu

Pulsacje momentu obrotowego

  • Pulsujący moment obrotowy przy częstotliwości linii 2×
  • Tworzy drgania skrętne w układzie napędowym
  • Może wzbudzać rezonanse skrętne
  • Zmniejsza płynność działania

Wibracje

  • 2× Częstotliwość linii: Składowa drgań 120 Hz (60 Hz) lub 100 Hz (50 Hz)
  • Pochodzenie elektromagnetyczne: Pulsujące siły magnetyczne
  • Amplituda: Proporcjonalnie do stopnia niewyważenia
  • Dezorientacja: Można pomylić z usterki stojana lub przyciąganie magnetyczne

Skrócona żywotność

  • Zwiększone naprężenie cieplne skraca żywotność izolacji
  • Wymagane obniżenie mocy silnika (zmniejszona pojemność)
  • Nierównowaga napięcia 3% może skrócić żywotność silnika o 50%

Wykrywanie i pomiar

Pomiar napięcia

  • Pomiar napięć międzyfazowych (VAB, VBC, VCA) przy silniku pracującym pod obciążeniem
  • Oblicz średnią i odchylenie procentowe
  • Wykonaj na zaciskach silnika (nie na panelu zasilania), aby uwzględnić spadek napięcia
  • Dokumentowanie i trendowanie w czasie

Pomiar prądu

  • Zmierz prąd w każdej fazie za pomocą miernika cęgowego
  • Oblicz procent nierównowagi
  • Nierównowaga prądu często 6-10× nierównowaga napięcia
  • Rosnąca nierównowaga prądu wskazuje na rozwijający się problem motoryczny

Analiza drgań

  • Podwyższona składowa częstotliwości linii 2×
  • Porównaj amplitudę z linią bazową
  • Rozróżnij od mechanicznego 2× (niewspółosiowość) według częstotliwości (120/100 Hz w porównaniu z 2× prędkością biegu)

Monitorowanie termiczne

  • Pomiar temperatury uzwojeń lub temperatury ramy silnika
  • Nierównowaga temperaturowa między fazami
  • Całkowita temperatura wyższa niż oczekiwano dla obciążenia

Metody korekcji

W przypadku nierównowagi po stronie podaży

  • W przypadku braku równowagi na wejściu do sieci należy skontaktować się z dostawcą usług.
  • Sprawdź i dokręć wszystkie połączenia w systemie dystrybucji
  • Sprawdź, czy bezpieczniki i wyłączniki są nienaruszone
  • Zrównoważenie obciążeń jednofazowych w trzech fazach
  • Sprawdź ustawienia odczepów transformatora

W przypadku problemów związanych z motoryzacją

  • Sprawdź i wyczyść połączenia zacisków silnika
  • Sprawdź szczelność i czystość połączeń kablowych
  • Badanie uszkodzeń uzwojeń (rezystancja izolacji, analiza sygnatury prądowej)
  • W przypadku potwierdzenia usterki wewnętrznej należy przewinąć silnik lub go wymienić

Obniżanie wartości

  • Jeżeli nie można skorygować braku równowagi, należy zmniejszyć obciążenie silnika.
  • NEMA zaleca obniżenie wartości znamionowej 1% przy każdym nierównowadze napięcia 1% powyżej 1%
  • Dokładnie monitoruj temperaturę

Zapobieganie i monitorowanie

Instalacja

  • Przed włączeniem silnika sprawdź równowagę napięć na zaciskach silnika.
  • Stosuj przewody o odpowiednim rozmiarze (minimalizuj spadki napięcia)
  • Upewnij się, że wszystkie połączenia są czyste i szczelne
  • Sprawdź poprawność połączenia silnika (gwiazda czy trójkąt)

Działanie

  • Okresowy pomiar napięcia i prądu
  • Trendy w celu wykrywania rozwijających się problemów
  • Monitoruj przepalone bezpieczniki lub wyzwolone wyłączniki
  • Badania jakości energii elektrycznej w obiektach z nawracającymi problemami z silnikiem

Asymetria elektryczna to częsty, ale często pomijany problem z silnikiem, który znacząco wpływa na jego stan, wydajność i żywotność. Zrozumienie związku między asymetrią napięcia a asymetrią prądu, rozpoznanie sygnatury drgań o częstotliwości 2x oraz utrzymanie zrównoważonego zasilania elektrycznego poprzez prawidłową instalację i monitorowanie są kluczowe dla optymalnej wydajności i niezawodności silnika.

← Powrót do indeksu głównego

Kategorie:
WhatsApp