ફેઝ લોસ અને સિંગલ ફેઝ ઓપરેશનના કિસ્સામાં મોટરનું શું થાય છે

તબક્કાના નુકશાન હેઠળ, અમે ત્રણ-તબક્કાની સિસ્ટમના વાહકમાંથી એકના પાવર સપ્લાયને ડિસ્કનેક્ટ કરવાના પરિણામે ઇલેક્ટ્રિક મોટરના ઓપરેશનના સિંગલ-ફેઝ મોડને સમજીએ છીએ.

ઇલેક્ટ્રિક મોટરમાંથી તબક્કો ગુમાવવાના કારણો આ હોઈ શકે છે: વાયરમાંથી એક તોડવું, ફ્યુઝમાંથી એકને બાળી નાખવું; એક તબક્કામાં સંપર્ક નિષ્ફળતા.

જે સંજોગોમાં તબક્કો ખોવાઈ ગયો તેના આધારે, ઇલેક્ટ્રિક મોટરના સંચાલનના વિવિધ મોડ્સ અને આ સ્થિતિઓ સાથેના પરિણામો હોઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં, નીચેના પરિબળોને ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે: ઇલેક્ટ્રિક મોટરના વિન્ડિંગ્સ ("સ્ટાર" અથવા "ડેલ્ટા") ની કનેક્શન યોજના, તબક્કાના નુકસાનની ક્ષણે મોટરની ઓપરેટિંગ સ્થિતિ (તબક્કો નુકશાન થઈ શકે છે. એન્જિન પર સ્વિચ કરતા પહેલા અથવા પછી, લોડ ઓપરેશન દરમિયાન), એન્જિન લોડિંગની ડિગ્રી અને કાર્યકારી મશીનની યાંત્રિક લાક્ષણિકતાઓ, તબક્કાના નુકસાન સાથે કાર્યરત ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સની સંખ્યા અને તેમના પરસ્પર પ્રભાવ.

અહીં તમારે વિચારણા હેઠળના મોડની સુવિધાઓ પર ધ્યાન આપવું જોઈએ. ત્રણ-તબક્કાના મોડમાં, વિન્ડિંગનો દરેક તબક્કો સમયગાળાના એક તૃતીયાંશ દ્વારા સમયસર બદલાતા પ્રવાહ સાથે વહે છે. જ્યારે કોઈ તબક્કો ખોવાઈ જાય છે, ત્યારે બંને વિન્ડિંગ્સ સમાન પ્રવાહમાં વહે છે, ત્રીજા તબક્કામાં કોઈ પ્રવાહ નથી. વિન્ડિંગ્સના છેડા ત્રણ-તબક્કાની સિસ્ટમના બે તબક્કાના વાહક સાથે જોડાયેલા હોવા છતાં, બે વિન્ડિંગ્સમાં પ્રવાહો સમયસર એકરૂપ થાય છે. ઓપરેશનના આ મોડને સિંગલ-ફેઝ કહેવામાં આવે છે.

સિંગલ-ફેઝ કરંટ દ્વારા જનરેટ થયેલું ચુંબકીય ક્ષેત્ર, ત્રણ-તબક્કાના પ્રવાહો, ધબકારા દ્વારા પેદા થતા ફરતા ક્ષેત્રથી વિપરીત. તે સમય સાથે બદલાય છે, પરંતુ સ્ટેટરના પરિઘની આસપાસ ફરતું નથી. આકૃતિ 1a મોટરમાં સિંગલ-ફેઝ મોડમાં બનાવેલ ચુંબકીય પ્રવાહ વેક્ટર દર્શાવે છે. આ વેક્ટર ફરતું નથી, તે માત્ર તીવ્રતા અને ચિહ્નમાં બદલાય છે. ગોળાકાર ક્ષેત્ર સીધી રેખા પર ચપટી છે.

ચિત્ર 1. ઇન્ડક્શન મોટરની લાક્ષણિકતાઓ સિંગલ-ફેઝ મોડમાં: a — ધબકતા ચુંબકીય ક્ષેત્રની ગ્રાફિકલ રજૂઆત; b — ધબકતા ક્ષેત્રનું બે ફરતા ક્ષેત્રોમાં વિઘટન; ત્રણ-તબક્કા (1) અને સિંગલ-ફેઝ (2) ઓપરેટિંગ મોડમાં ઇન્ડક્શન મોટરની c-મિકેનિકલ લાક્ષણિકતાઓ.

ધબકતું ચુંબકીય ક્ષેત્ર એકબીજા તરફ ફરતા સમાન તીવ્રતાના બે ક્ષેત્રોનો સમાવેશ કરે છે (ફિગ. 1, b). દરેક ક્ષેત્ર રોટર વિન્ડિંગ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને ટોર્ક જનરેટ કરે છે. તેમની સંયુક્ત ક્રિયા મોટર શાફ્ટ પર ટોર્ક બનાવે છે.

મોટર નેટવર્ક સાથે કનેક્ટ થાય તે પહેલાં તબક્કામાં નુકશાન થાય તે ઘટનામાં, બે ચુંબકીય ક્ષેત્રો સ્થિર રોટર પર કાર્ય કરે છે, જે વિપરીત ચિહ્નની બે ક્ષણો બનાવે છે પરંતુ તીવ્રતામાં સમાન છે. તેમનો સરવાળો શૂન્ય હશે.તેથી, જ્યારે તમે સિંગલ-ફેઝ મોડમાં મોટર શરૂ કરો છો, ત્યારે શાફ્ટ પર કોઈ ભાર ન હોવા છતાં પણ તે ઉલટાવી શકતું નથી.

જો મોટર રોટર ફરતી વખતે ફેઝ લોસ થાય છે, તો તેના શાફ્ટ પર ટોર્ક જનરેટ થાય છે. આ નીચે પ્રમાણે સમજાવી શકાય છે. ફરતું રોટર એકબીજા તરફ ફરતા ક્ષેત્રો સાથે વિવિધ રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. તેમાંથી એક, જેનું પરિભ્રમણ રોટરના પરિભ્રમણ સાથે એકરુપ છે, તે હકારાત્મક (દિશામાં એકરુપ) ક્ષણ બનાવે છે, અન્ય - નકારાત્મક. સ્થિર રોટર કેસથી વિપરીત, આ ક્ષણો તીવ્રતામાં અલગ હશે. તેમનો તફાવત મોટર શાફ્ટની ક્ષણ જેટલો હશે.

આકૃતિ 1, c સિંગલ-ફેઝ અને થ્રી-ફેઝ ઓપરેશનમાં મોટરની યાંત્રિક લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે. શૂન્ય ઝડપે, ટોર્ક શૂન્ય છે; જ્યારે તે બંને દિશામાં ફરે છે, ત્યારે મોટર શાફ્ટ પર ટોર્ક થાય છે.

જો મોટર ચાલી રહી હોય ત્યારે તબક્કાઓમાંથી કોઈ એક ડિસ્કનેક્ટ થઈ જાય, જ્યારે તેની ઝડપ રેટેડ મૂલ્યની નજીક હોય, તો ટોર્ક ઘણીવાર ગતિમાં થોડો ઘટાડો સાથે કામગીરી ચાલુ રાખવા માટે પૂરતો હોય છે. ત્રણ-તબક્કાના સપ્રમાણ મોડથી વિપરીત, એક લાક્ષણિકતા હમ દેખાય છે. બાકીના માટે, કટોકટી મોડના કોઈ બાહ્ય અભિવ્યક્તિઓ નથી. અસુમેળ મોટર્સનો કોઈ અનુભવ ન હોય તેવી વ્યક્તિ ઇલેક્ટ્રિક મોટરના સંચાલનની પ્રકૃતિમાં ફેરફારની નોંધ લઈ શકશે નહીં.

ઇલેક્ટ્રિક મોટરનું સિંગલ-ફેઝ મોડમાં સંક્રમણ તબક્કાઓ વચ્ચેના પ્રવાહો અને વોલ્ટેજના પુનઃવિતરણ સાથે છે. જો મોટર વિન્ડિંગ્સ "સ્ટાર" સ્કીમ અનુસાર જોડાયેલ હોય, તો તબક્કાના નુકશાન પછી, એક સર્કિટ રચાય છે, જે આકૃતિ 2 માં બતાવેલ છે. બે શ્રેણી-જોડાયેલ મોટર વિન્ડિંગ્સ લાઇન વોલ્ટેજ Uab સાથે જોડાયેલા હોય છે, તો મોટર સિંગલ-માં હોય છે. તબક્કાની કામગીરી.

ચાલો થોડી ગણતરી કરીએ, મોટર વિન્ડિંગ્સમાંથી વહેતા પ્રવાહોને નિર્ધારિત કરીએ અને ત્રણ-તબક્કાના પુરવઠા સાથેના પ્રવાહો સાથે તેમની તુલના કરીએ.

આકૃતિ 2. તબક્કાના નુકશાન પછી મોટર વિન્ડિંગ્સનું સ્ટાર કનેક્શન

પ્રતિકાર Za અને Zb શ્રેણીમાં જોડાયેલા હોવાથી, તબક્કા A અને B ના વોલ્ટેજ રેખીય એકના અડધા જેટલા હશે:

વર્તમાનનું અંદાજિત મૂલ્ય નીચેની બાબતોના આધારે નક્કી કરી શકાય છે.

તબક્કો નુકશાન પર તબક્કા A ના પ્રવાહ પ્રવાહ

ત્રણ-તબક્કાના મોડમાં તબક્કા A નો વર્તમાન પ્રવાહ

જ્યાં Uao — નેટવર્કનું ફેઝ વોલ્ટેજ.

ઇનરશ વર્તમાન ગુણોત્તર:

ગુણોત્તર પરથી, તે અનુસરે છે કે તબક્કાના નુકશાનના કિસ્સામાં પ્રારંભિક પ્રવાહ ત્રણ-તબક્કાના પુરવઠામાં પ્રારંભિક પ્રવાહના 86% છે. જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ કે ખિસકોલી-કેજ ઇન્ડક્શન મોટરનો પ્રારંભિક પ્રવાહ નજીવા કરતા 6-7 ગણો વધારે છે, તો તે તારણ આપે છે કે મોટર વિન્ડિંગ્સ Iif = 0.86 x 6 = 5.16 Azn, એટલે કે, મોટર વિન્ડિંગ્સમાંથી પ્રવાહ વહે છે. નજીવા કરતાં પાંચ ગણા કરતાં વધુ. ટૂંકા ગાળામાં, આવા પ્રવાહ કોઇલને વધુ ગરમ કરશે.

ઉપરોક્ત ગણતરીમાંથી, તે જોઈ શકાય છે કે મોટર માટે ઓપરેશનનું માનવામાં આવતું મોડ ખૂબ જોખમી છે, અને જો તે થાય છે, તો ટૂંકા સમયમાં સંરક્ષણ બંધ કરવું આવશ્યક છે.

મોટર ચાલુ થયા પછી તબક્કો ખોટ પણ થઈ શકે છે, જ્યારે તેના રોટરમાં ઓપરેટિંગ મોડને અનુરૂપ રોટેશન સ્પીડ હશે. ફરતી રોટર સાથે સિંગલ-ફેઝ મોડમાં સંક્રમણના કિસ્સામાં વિન્ડિંગ્સના પ્રવાહો અને વોલ્ટેજને ધ્યાનમાં લો.

Za નું મૂલ્ય પરિભ્રમણની ઝડપ પર આધારિત છે. સ્ટાર્ટ-અપ સમયે, જ્યારે રોટરની ગતિ શૂન્ય હોય છે, ત્યારે તે ત્રણ-તબક્કા અને સિંગલ-ફેઝ મોડ બંને માટે સમાન હોય છે. ઓપરેટિંગ મોડમાં, લોડ અને એન્જિનની યાંત્રિક લાક્ષણિકતાઓના આધારે, પરિભ્રમણની ઝડપ અલગ હોઈ શકે છે.તેથી, વર્તમાન લોડનું વિશ્લેષણ કરવા માટે એક અલગ અભિગમની જરૂર છે.

અમે એમ ધારીશું કે મોટર ત્રણ-તબક્કા અને સિંગલ-ફેઝ મોડમાં ચાલે છે. સમાન શક્તિ. ઇલેક્ટ્રિક મોટરની કનેક્શન યોજનાને ધ્યાનમાં લીધા વિના, કાર્યકારી મશીનને તે જ શક્તિની જરૂર છે જે તકનીકી પ્રક્રિયા હાથ ધરવા માટે જરૂરી છે.

એમ ધારી રહ્યા છીએ કે મોટર શાફ્ટ પાવર બંને સ્થિતિઓ માટે સમાન છે, અમારી પાસે હશે:

ત્રણ તબક્કાના મોડમાં

સિંગલ-ફેઝ મોડમાં

જ્યાં Uа — નેટવર્કનો તબક્કો વોલ્ટેજ; Uаo — સિંગલ-ફેઝ મોડમાં તબક્કા A નો વોલ્ટેજ, અનુક્રમે ત્રણ-તબક્કા અને સિંગલ-ફેઝ મોડ્સ માટે cos φ3 અને cos φ1-પાવર ગુણાંક.

ઇન્ડક્શન મોટર સાથેના પ્રયોગો દર્શાવે છે કે વાસ્તવમાં વર્તમાન લગભગ બમણું થાય છે. કેટલાક માર્જિન સાથે I1a / I2a = 2 ધ્યાનમાં લેવાનું શક્ય છે.

સિંગલ-ફેઝ ઓપરેશનના જોખમની ડિગ્રીનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, તમારે મોટર પરના ભારને પણ જાણવું આવશ્યક છે.

પ્રથમ અંદાજ તરીકે, અમે ત્રણ-તબક્કાના મોડમાં ઇલેક્ટ્રિક મોટર પ્રવાહને શાફ્ટ પરના તેના લોડના પ્રમાણસર ધ્યાનમાં લઈશું. આ ધારણા રેટ કરેલ મૂલ્યના 50% થી વધુ લોડ માટે માન્ય છે. પછી તમે Azf = Ks NS Azn લખી શકો છો, જ્યાં Ks — મોટરનું લોડ ફેક્ટર, Azn — મોટરનો રેટ કરેલ વર્તમાન.

સિંગલ-ફેઝ કરંટ I1f = 2KsNS Azn, એટલે કે સિંગલ-ફેઝ મોડમાં વર્તમાન મોટર લોડ પર નિર્ભર રહેશે. રેટ કરેલ લોડ પર, તે રેટ કરેલ વર્તમાન કરતા બમણા બરાબર છે. 50% થી ઓછા લોડ પર, મોટર વિન્ડિંગ્સને "સ્ટાર" સાથે જોડતી વખતે તબક્કામાં થતી ખોટ વિન્ડિંગ્સ માટે જોખમી ઓવરકરન્ટ બનાવતી નથી. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, મોટર લોડ પરિબળ એક કરતા ઓછું હોય છે. 0.6 - 0.75 ના ક્રમના તેના મૂલ્યો સાથે, નજીવીની તુલનામાં વર્તમાનની થોડી વધુ (20 - 50% દ્વારા) અપેક્ષા રાખવી જોઈએ.સંરક્ષણની કામગીરી માટે આ આવશ્યક છે, કારણ કે તે ઓવરલોડના આ ક્ષેત્રમાં ચોક્કસપણે છે કે તે સ્પષ્ટ રીતે પૂરતું કાર્ય કરતું નથી.

કેટલીક સંરક્ષણ પદ્ધતિઓનું વિશ્લેષણ કરવા માટે, મોટર તબક્કાઓના વોલ્ટેજને જાણવું જરૂરી છે. જ્યારે રોટર લૉક કરવામાં આવે છે, ત્યારે A અને B તબક્કાઓનું વોલ્ટેજ નેટવર્ક વોલ્ટેજ Uab ના અડધા જેટલું હશે અને તબક્કા Cનું વોલ્ટેજ શૂન્ય હશે.

નહિંતર, રોટર ફરે છે તેમ વોલ્ટેજ વિતરિત થાય છે. હકીકત એ છે કે તેનું પરિભ્રમણ ફરતી ચુંબકીય ક્ષેત્રની રચના સાથે છે, જે, સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સ પર કાર્ય કરીને, તેમાં ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળનું કારણ બને છે. આ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સની તીવ્રતા અને તબક્કો એવો છે કે સિંક્રનસની નજીક રોટેશનલ સ્પીડ પર, વિન્ડિંગ્સ પર સપ્રમાણ ત્રણ-તબક્કાની વોલ્ટેજ સિસ્ટમ પુનઃસ્થાપિત થાય છે અને સ્ટાર ન્યુટ્રલ વોલ્ટેજ (બિંદુ 0) શૂન્ય બને છે. આમ, જ્યારે ઓપરેશનના સિંગલ-ફેઝ મોડમાં રોટર સ્પીડ શૂન્યથી સિંક્રનસમાં બદલાય છે, ત્યારે તબક્કા A અને B નો વોલ્ટેજ લાઇનના અડધા જેટલા મૂલ્યથી નેટવર્કના તબક્કા વોલ્ટેજના સમાન મૂલ્યમાં બદલાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 380/220 V ના વોલ્ટેજવાળી સિસ્ટમમાં, તબક્કા A અને B નું વોલ્ટેજ 190 - 220 V ની અંદર બદલાય છે. વોલ્ટેજ Uco લૉક કરેલ રોટર સાથે શૂન્યથી સિંક્રનસ ઝડપ સાથે 220 V ના તબક્કાના વોલ્ટેજમાં બદલાય છે. બિંદુ 0 પરના વોલ્ટેજ માટે, તે મૂલ્ય Uab/2 — થી સિંક્રનસ ઝડપે શૂન્યમાં બદલાય છે.

જો મોટર વિન્ડિંગ્સ ડેલ્ટામાં જોડાયેલ હોય, તો ફેઝ લોસ પછી આપણી પાસે આકૃતિ 3 માં દર્શાવેલ કનેક્શન ડાયાગ્રામ હશે. આ કિસ્સામાં, પ્રતિકાર ઝબ સાથે મોટર વાઇન્ડિંગ લાઇન વોલ્ટેજ Uab સાથે જોડાયેલ હોવાનું બહાર આવ્યું છે, અને વિન્ડિંગ પ્રતિકાર સાથે Zfc અને Zpr છે.— શ્રેણીમાં જોડાયેલ છે અને સમાન લાઇન વોલ્ટેજ સાથે જોડાયેલ છે.

આકૃતિ 3. તબક્કાના નુકશાન પછી મોટર વિન્ડિંગ્સનું ડેલ્ટા જોડાણ

પ્રારંભિક મોડમાં, ત્રણ તબક્કાના સંસ્કરણની જેમ વિન્ડિંગ્સ ABમાંથી સમાન પ્રવાહ વહેશે, અને અડધો પ્રવાહ વિન્ડિંગ્સ AC અને BC દ્વારા વહેશે, કારણ કે આ વિન્ડિંગ્સ શ્રેણીમાં જોડાયેલા છે.

રેખીય વાહક I'a =I'b માં પ્રવાહો સમાંતર શાખાઓમાં પ્રવાહોના સરવાળા સમાન હશે: I'A = I'ab + I'bc = 1.5 Iab

આમ, વિચારણા હેઠળના કિસ્સામાં, તબક્કાના નુકશાન સાથે, એક તબક્કામાં પ્રારંભિક પ્રવાહ ત્રણ-તબક્કાના પુરવઠા સાથેના પ્રારંભિક પ્રવાહની સમાન હશે, અને રેખા પ્રવાહ ઓછા સઘન રીતે વધે છે.

મોટર શરૂ કર્યા પછી તબક્કાના નુકશાનની ઘટનામાં પ્રવાહોની ગણતરી કરવા માટે, "સ્ટાર" સર્કિટ માટે સમાન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. અમે ધારીશું કે મોટર ત્રણ-તબક્કા અને સિંગલ-ફેઝ મોડ બંનેમાં સમાન શક્તિ વિકસાવે છે.

ઓપરેશનના આ મોડમાં, ત્રણ તબક્કાના પુરવઠા સાથેના પ્રવાહની તુલનામાં તબક્કાના નુકશાન સાથે સૌથી વધુ લોડ થયેલ તબક્કામાં પ્રવાહ બમણો થાય છે. લાઇન કંડક્ટરમાં વર્તમાન Ia 'A = 3Iab હશે, અને ત્રણ-તબક્કાના સપ્લાય સાથે Ia = 1.73 Iab હશે.

અહીં એ નોંધવું અગત્યનું છે કે જ્યારે તબક્કો પ્રવાહ 2 ના પરિબળથી વધે છે, ત્યારે રેખા પ્રવાહ ફક્ત 1.73 ના પરિબળથી વધે છે. આ આવશ્યક છે કારણ કે ઓવરકરન્ટ પ્રોટેક્શન લાઇન કરંટ પર પ્રતિક્રિયા આપે છે. "સ્ટાર" કનેક્શન સાથે સિંગલ-ફેઝ કરંટ પર લોડ ફેક્ટરના પ્રભાવને લગતી ગણતરીઓ અને તારણો "ડેલ્ટા" સર્કિટના કિસ્સામાં માન્ય રહે છે.

AC અને BC તબક્કાના વોલ્ટેજ રોટરની ગતિ પર નિર્ભર રહેશે. જ્યારે રોટર લૉક થાય છે Uac '= Ub° C' = Uab / 2

સિંક્રનસની સમાન પરિભ્રમણ ગતિએ, વોલ્ટેજની સપ્રમાણ સિસ્ટમ પુનઃસ્થાપિત થાય છે, એટલે કે '= Ub° C' = Uab.

આમ, AC અને BC તબક્કાના વોલ્ટેજ, જ્યારે પરિભ્રમણની ઝડપ શૂન્યમાંથી સિંક્રનસમાં બદલાય છે, ત્યારે તે અડધા રેખા વોલ્ટેજના મૂલ્યથી રેખા વોલ્ટેજની સમાન મૂલ્યમાં બદલાશે.

સિંગલ-ફેઝ ઓપરેશનમાં મોટર તબક્કાઓના પ્રવાહો અને વોલ્ટેજ પણ મોટર્સની સંખ્યા પર આધારિત છે.

જ્યારે સબસ્ટેશન અથવા સ્વીચગિયર મેઈન સપ્લાય પરના ફ્યુઝમાંથી કોઈ એક ફૂંકાઈ જાય ત્યારે ફેઝ લોસ ઘણીવાર થાય છે. પરિણામે, વપરાશકર્તાઓનું જૂથ સિંગલ-ફેઝ મોડમાં એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. પ્રવાહો અને વોલ્ટેજનું વિતરણ વ્યક્તિગત મોટર્સની શક્તિ અને તેમના લોડ પર આધારિત છે. અહીં વિવિધ વિકલ્પો શક્ય છે. જો ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સની શક્તિ સમાન હોય અને તેમનો ભાર સમાન હોય (ઉદાહરણ તરીકે, એક્ઝોસ્ટ ચાહકોનું જૂથ), તો પછી મોટર્સના સમગ્ર જૂથને સમકક્ષ દ્વારા બદલી શકાય છે.

અસુમેળ ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સના ઇમરજન્સી મોડ્સ અને તેમના રક્ષણની પદ્ધતિઓ