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电动机单相运行:原因、后果和保护方法
编辑:ca88手机版入口 发布日期:2019-09-27

电动机单相运行:原因、后果和保护方法
关于任何三相异步电动机的正常工作,其必须连接到额定电压和负载的三相交流电(ac)电源。

这些三相电机一旦启动,即使三相供电线路中断,它们也将继续运行。其中一个相供给电流的损失被描述为单相运行。
一艘船配备了数百台发动机,这些发动机负责运行不同的泵、机器和系统。舵机、主机、发电机、锅炉等关键机械都配有三相电机,为其运行一个或另一个主或辅助系统。
440V的三相电机,一般是标准框架鼠笼式感应型,设计为交流440V三相60hz。只有0.4 KW或以下的小容量电机,主要用于照明和其他低功率系统,是220V 60hz的单相电机。
国标单相电机单相运行的原因
在感应电动机情况下,单相运行是电源相关的电气故障。当三相电机的三相电路之一被断开时,它就会发生;因此,剩下的电路会产生过剩的电流。这种单相运行的情况通常发生在:
- 3个备用保险丝的一个或多个断开(如果保险丝是金属丝的,保险丝就会熔化)
- 电机电路有提供电流的接触器。其中一个接触器是打开的。
- 电机上任何保护装置的错误设置或不正确的设置也会导致单相运行。
- 如果接触器例程没有定期实行,它们可能会被覆盖或涂上氧化层,导致单相运行。
- 电机继电器触点损坏或毁坏。
- 电机线路的一根电线坏了。
- 供应系统设备故障。
- 在星形连接或三角连接的电机的一个相位短路。
- 馈线或变压器保险丝熔断。
单相运行的影响
如前所述,三相电机是一种用于三相电源的交流电机。两种电机的结构都是相似的,因为它们都有定子和转子。单相电机没有旋转磁场,但有180度翻转。通常,单相电动机不是自起动的。为此,他们使用了额外的装置,比如开关起始绕组或电容器。
在三相感应电动机上出现的单相问题将产生以下影响:
- 如果电机处于停止状态,则不能作为单相电机启动,也不能作为自起动器(如上所述),此外,还需要三相电机所提供的安全系统,以防止过热。
- 如果在电机运行时出现单相故障,则会继续运行(除非有附加的安全切断系统),因为其余两个相产生的扭矩是根据负载的需求产生的。
- 由于剩下的两个相正在进行一个默认相的额外工作,它们将会过热,可能会导致线圈严重损坏。
- 缺相会导致电流增加2.4倍于其余两个相的平均电流值
- 单相运行会降低电机转速,其转速也将波动。
- 电机的噪音和振动将不正常。这是由其余两个相产生的不均匀扭矩造成的结果。
- 几乎船上所有的电机系统都有备用装置。如果电机是为待机状态,有单相问题就不会导致相关系统出现故障。
- 如果问题没有解决,电机运行继续,由于过热,绕组会熔化,导致短路或接地。
- 在这种情况下,如果一艘船的船员与电机接触,将会受到电击,结果甚至可能是致命的。绕组的过热主要是由负序电流的流动造成的。
- 单相运行可能会导致发电机(即辅助发动机,及其交流发电机)发生过载。
如何保护电机免受单相运行的损坏?
这种情况要求电机有保护装置,以便在电机受到永久损坏之前将其与系统断开。
所有500千瓦以上的电动机都配备有保护装置或设备,以防止因缺相造成的损坏。
上述规则不适用于安装在船上的舵机系统里的电机。只有在检测到缺相时,才会发出警报;然而,由于舵机的持续运转对船舶的安全或推进至关重要,特别是当船舶位于拥堵的水域或正在操纵时,电机不会停止。
最常用的单相运行保护装置是:
1)电磁设备过载保护
在这个装置中,电机的所有三个相都安装了过载继电器。如果电流值增加,则此继电器会自动启动,中止电机运行。
该装置的工作原理是电流产生的电磁效应。
随着电流值的增加,线圈中的磁通量也会增加,从而带动继电器并启动行程继电器,电机停转。
该系统提供时间延迟,因为启动电机时,会产生大量的电流,可以使电机运行。三相异步电动机一般应配有故障保护装置,如热保护装置、电动机电子保护器等,并根据电动机铭牌电流调整保护装置的整定值选择。如电动机负载较稳定,为了更好地保护电动机,可按电动机的实际工作电流来调整保护装置的整定值。
2)热敏电阻
热敏电阻是一种小型的热设备,它与电磁过载继电器一起使用。三相异步电动机一般应配有故障保护装置,如热保护装置、电动机电子保护器等,并根据电动机铭牌电流调整保护装置的整定值选择。如电动机负载较稳定,为了更好地保护电动机,可按电动机的实际工作电流来调整保护装置的整定值。热敏电阻被插入电机的三绕组。电流的任何增加都会导致线圈发热,这是由向放大器发送信号的热敏电阻检测到的。
放大器连接到电磁继电器。当热敏电阻或过热器接收到过热信号时,这个放大器就会增加电磁继电器线圈的电流值,从而激活跳闸,使电机停止或跳闸。
3)双金属带
使用这种方法,双金属带能够检测到电路的过热。一旦检测到过热,这种双金属带就会由于两种不同的金属而试图膨胀,因为它们有不同的膨胀系数。该条带试图向具有高膨胀系数的金属弯折,最终完成电路跳闸和电机跳闸。
4)标准电机启动器过载保护。
由三相电机提供,以处理缺相问题。所有的相位都装有过载加热器,以检测相位过载,如果负载远远高于电机的规格,那么加热器就会在电机绕组损坏之前跳闸。
如何检测单相运行故障?
这对船员来说是至关重要的,以了解发动机是否已经单相运行。一种三相异步电动机通常配备有过载检测装置,用于缺相检测。尽管如此,机器在任何时候都可能出错,作为一名经验丰富的轮机员,她/他必须知道电动机通常是如何发出声音、给人的感觉是什么或如何操作的。
当对船舶电机进行检查时,要保持所有的警觉,以检测与缺相有关的问题:
- 来自电机的不寻常的嗡嗡声。
- 电机的振动频率比平常高。
- 高温烧铜的气味(绝缘)。
- 从电机外壳可见轻烟/烟雾。
为排解故障和再次从单相到三相运行电机,应马上停止电机并切换到备用电机。检查机壳上所述的电机的参数,并对电机进行故障排除。
对电机绕组进行适当的目视检查,并检查接地连续性和电阻测试。如果电机没有诊断出故障,还可以对电机进行电源测试,以确定故障的位置。
一旦问题被发现并纠正,就把电机安装起来。在将电机与负载连接之前,先打开电机的控制开关,然后测试运行电机的所有重要参数(如电压、电流、转速、温度等),并与铭牌上的值进行比较。
确保所有的测量值都在铭牌规格内。一旦电机的怠速测试运行完毕,启动负载并监控电机的性能,以确保问题得到纠正,电机目前是以三相在有效运行的。

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