Trifaziai asinchroniniai varikliai yra pramoninės įrangos, ŠVOK sistemų ir daugybės kitų sričių „darbo arkliai“. Tai elektros varikliai, varomi trimis kintamosiomis srovėmis, todėl jie yra ypač efektyvūs ir gali atlikti dideles užduotis. Nors jie sukurti taip, kad būtų tvirti, tačiau, kaip ir bet kuri kita įranga, jie turi savo ribas ir gali sugesti, jei nėra tinkamai prižiūrimi ar apsaugoti.
Trifazio asinchroninio variklio veikimo principas
Trifazis asinchroninis variklis yra indukcinis variklis. Jis veikia trimis elektrinėmis fazėmis, kurios nėra sinchronizuojamos viena su kita, sukuriant besisukantį magnetinį lauką.
- Kai trifazis asinchroninis variklis yra prijungtas prie trifazio kintamosios srovės maitinimo šaltinio (kiekvienas su 120 laipsnių elektrinio kampo skirtumu), trifazė statoriaus apvija teka per trifazę magnetovaros jėgą.
- Besisukantis magnetinis laukas turi santykinį pjovimo judesį su rotoriaus laidininku.
- Pagal elektromagnetinės jėgos dėsnį, veikiant indukuotai elektrovaros jėgai, rotoriaus laidininkas generuos indukuotą srovę, kuri iš esmės atitinka indukuotos elektrovaros jėgos kryptį.
- Srovę nešantį rotoriaus laidininką statoriaus sukuriamame magnetiniame lauke veikia elektromagnetinė jėga (jėgos kryptis nustatoma pagal kairiosios rankos taisyklę).
- Elektromagnetinė jėga sudaro variklio rotoriaus veleno elektromagnetinį sukimo momentą, verčia variklio rotorių suktis pagal besisukančio magnetinio lauko kryptį ir išduoda mechaninę energiją, kai variklio velenas yra apkrautas mechanine apkrova.
Kadangi trifazio asinchroninio variklio rotorius ir statorius sukasi ta pačia kryptimi, bet skirtingu sukimosi greičiu, atsiranda slydimo greitis, todėl jis vadinamas trifaziu asinchroniniu varikliu.
Asinchroniniai trifaziai elektros varikliai turi daug pranašumų, tarp kurių visų pirma galima paminėti aukštą našumą ir eksploatacinį patikimumą, sąlyginai nedideles išlaidas variklio remontui ir priežiūrai, taip pat galimybę atlaikyti pakankamai dideles mechanines perkrovas. Visi šie asinchroninių variklių pranašumai yra susiję su tuo, kad šio tipo varikliai yra labai paprastos konstrukcijos.
Apvijų jungimo schemos: „Žvaigždė“ ir „Trikampis“
Trifaziame tinkle tarp fazės ir nulio yra 220V, o tarp fazių - 380V. Varikliai gali būti jungiami dviem pagrindinėmis schemomis:
„Žvaigždės“ jungimas
Visų trijų apvijų sujungimas „žvaigžde“ reiškia trijų statoriaus apvijų sujungimą viename bendrame taške. Į tris laisvus šių trijų apvijų gnybtus galima tiekti trifazę įtampą. Taip iš apvijų gaunama „žvaigždė“, kurios centre yra bendras apvijų sujungimo taškas ir tuo pačiu išskaidytos apvijos su laisvais laidais. Centrinis bendras taškas čia gali būti naudojamas keturių laidų, trijų fazių tinklui prijungti prie nulinio (neutralaus) laido. „Žvaigždė“ su neutraliu laidu - keturių laidų jungtis, kurioje nulinis laidas užtikrina kiekvienos fazės nepriklausomybę viena nuo kitos. Jei fazinė tinklo įtampa 220V, o tarpfazinė 380V, apvijos jungiamos žvaigžde ir tokiu atveju apvija gauna 220V.
Elektros varikliai, kurių apvijos sujungtos „žvaigžde“, veikia sklandžiau ir minkščiau. Tačiau reikia pažymėti, kad sujungus apvijas „žvaigžde“, elektros variklis negali išvystyti pilnos (maksimalios) savo galios.
„Trikampio“ jungimas
Trifazio variklio apvijų sujungimas pagal „trikampio“ (delta) schemą reiškia trijų apvijų galų sujungimą tarsi „trikampio“ viršūnėse. Tai yra, gaunami trys taškai, kuriuose trys statoriaus apvijos yra sujungtos nuosekliai, po du sujungimo taškus kiekvienai iš trijų apvijų. Čia nėra vidurinio išvado. Trifazė įtampa tiekiama trikampio viršūnėms. „Trikampis“ yra trijų laidų jungtis. Jis daugiausia naudojamas, norint gauti maksimalų variklio sukimo momentą ir maksimalią galią esant pastoviems apsisukimams. Trikampis jungimas visada bus 380V, nes tai tarpfazinis jungimas.
Kai apvijos sujungiamos pagal „trikampio“ schemą, elektros variklis veikia visa maksimalia galia (kuri yra 1,5 karto didesnė galia, nei sujungus su „žvaigžde“), tačiau tuo pačiu metu jis turi labai aukštas pradines paleidimo srovių reikšmes. Todėl, norint sumažinti pradines sroves, patartina (ypač didesnės galios elektros varikliams) prijungti pagal kombinuotą „žvaigždės-trikampio“ schemą.
Jei variklis skirtas trifazei 380 voltų įtampai, o jo apvijos tam yra sujungtos „žvaigžde“ ir jį reikia prijungti prie tinklo, kurio įtampa yra 220 voltų, tada apvijos perjungiamos nuo „žvaigždės“ į „trikampio“ sujungimo schemą.
Jungimo ypatumai ir laidininkų sujungimas
Jei ant variklio parašyta trikampis/žvaigždė - 220/380V, jo jokiu būdu negalima jungti trikampiu ir jungti į 380V, nes tokio variklio elektromagnetai yra 220V. Tokių variklių yra dauguma. Trikampis jungimas negali būti 220V, trikampis visada bus 380V, nes tai tarpfazinis jungimas.
Trifaziame variklyje panaudota trijų fazių elektromagnetinė simetrija. Ten dėl simetrijos N laidas nebūtinas, nes jo funkcija vienfazės sistemos atžvilgiu pasiskirsto tarp kitų dviejų fazių, todėl iš esmės reikia tik PE laidą jungti prie korpuso. Žvaigždės centro nereikia jungti niekur.
Tinklo TN-C-S atveju (L1, L2, L3, N, PE), jungiant asinchroninį variklį žvaigžde, L1, L2, L3 jungiasi prie atitinkamų gnybtų, PE laidas jungiasi į korpusą, o N laido jungti niekur nereikia. Nors elektros įrenginių įrengimo taisyklės neleidžia sujungti PE ir N laidų kartu, variklio atveju N laidas nereikalingas, nes trifazio variklio apkrova yra simetrinė. Net jei apvijų induktyvumas ir varža šiek tiek skiriasi, dėl simetrijos reiškinio nusistovi savaiminis balansas. N laido funkcija pasiskirsto tarp kitų dviejų fazių.
Dėl N ir PE laidų jungimo į krūvą, patikimesnis variklio korpuso įžeminimas gaunasi, ypač jei įrenginys stacionariai neįžemintas. Tačiau pagal taisykles N ir PE neleidžiama jungti į vieną krūvą, nes jei šalia prie tos pačios linijos dirbama su vienfaziu prietaisu, nulis (o tuo pačiu ir variklio korpusas) jau turi potencialą.
Norint prijungti naują trifazį variklį ant trifazio įvado, prie tų trijų gnybtų, kurie nesujungti kaladėle, jungiamos trys fazės. Jei kaladėlės jau sujungtos žvaigžde, o tinklas yra 380V tarp fazių, jungiama tiesiogiai, jei nėra poreikio keisti jungimo schemos.
Trifazio variklio valdymas ir apsauga
Trifaziai varikliai yra atsparūs, tačiau nėra neįveikiami. Jie gali perkaisti, nustoti suktis arba tiesiog perdegti. Štai dažniausiai pasitaikančios priežastys, dėl kurių šie varikliai sugenda, ir kaip jų išvengti:
Kaip pašalinti 3 fazių variklio triktis naudojant multimetrą (3 fazių variklio bandymas) Apvijų varžos bandymas omais
Pagrindinės variklio gedimo priežastys ir prevencija
- Perkaitimas: Dažniausia variklio gedimo priežastis. Laikykite variklį švarų, užtikrinkite gerą vėdinimą ir niekada neviršykite vardinės apkrovos.
- Vienos fazės praradimas: Kai nutrūksta viena iš trijų maitinimo fazių, variklis sunaudoja daugiau srovės per likusias fazes. Tai sukelia netolygų apkrovos pasiskirstymą ir perkaitimą, galiausiai sukeliantį perdegimą. Įdiekite fazių gedimo reles, kad aptiktumėte ir apsaugotumėte variklį nuo veikimo tokiomis sąlygomis.
- Įtampos disbalansas: Dėl 1-2% įtampos disbalanso variklis gali imti per didelę srovę, todėl gali padidėti šilumos ir izoliacijos gedimas. Reguliariai stebėkite įtampą ir užtikrinkite subalansuotą maitinimą.
- Nepakankama perkrovos apsauga: Jei variklyje nėra tinkamų perkrovos relių ar šiluminės apsaugos, jis gali veikti virš saugių ribų ir laikui bėgant perdegti. Naudokite šiluminės perkrovos apsaugas, saugiklius ir grandinės pertraukiklius. Apsauga - šiluminė relė, tik jos srovės stiprumas turi tiksliai atitikti variklio srovę.
- Tarša ir užterštumas: Dulkės, nešvarumai ir šiukšlės gali užkimšti aušinimo angas, pažeisti izoliaciją arba paveikti guolius. Suplanuokite įprastus techninės priežiūros patikrinimus. Išvalykite variklio korpusą, patikrinkite, ar nėra laisvų jungčių ir, jei reikia, sutepkite guolius.
- Guolių gedimas: Susidėvėję arba netinkamai sutepti guoliai sukelia mechaninį įtempimą, dėl kurio atsiranda nesutapimas, perkaitimas ir galiausiai variklio perdegimas. Naudokite aukštos kokybės guolius ir periodiškai sutepkite juos pagal gamintojo rekomendacijas.
- Nuolatinė perkrova: Varikliui veikiant nuolat perkrova, gali sugesti apvijos izoliacija, o tai gali sukelti trumpąjį jungimą ir perdegimą. Visada suderinkite variklio galią su apkrova. Jei reikia daugiau galios, apsvarstykite galimybę padidinti variklio dydį.
- Dažnas paleidimas: Kiekvienas paleidimas naudoja didelę įsijungimo srovę. Per daug paleidimų per trumpą laiką sukelia pernelyg didelį įkaitimą, blogina variklio apvijas. Apribokite dažną važiavimą dviračiu arba naudokite minkštuosius paleidiklius ir VFD (kintamo dažnio pavaras), kad sumažintumėte poveikį.
- Harmonikos: Netiesinės apkrovos, ypač iš VFD arba keitiklių, gali sukurti harmoniką maitinimo šaltinyje, o tai turi įtakos variklio veikimui ir eksploatavimo trukmei. Naudokite harmoninius filtrus arba įsitikinkite, kad VFD yra suderinamas ir tinkamai sureguliuotas naudoti variklyje.
- Aplinkos veiksniai: Vanduo, dulkės ar chemikalai gali pažeisti variklio izoliaciją ir sukelti trumpąjį jungimą bei elektros gedimus. Naudokite sandarius variklius (IP reitingas) ir sumontuokite apsauginius dangčius arba gaubtus atšiaurioje aplinkoje.
Trifazio variklio valdymas iš dviejų vietų
Valdyti trifazį variklį per atstumą naudojamas magnetinis paleidiklis, kuris aktyvuojamas mygtuku ir taip sujungiami kontaktai paleidžia variklį. Šiluminė relė - tai bimetalinė plokštelė, kaitinama specialiu elementu. Plokštelė išlinksta dėl skirtingų metalų šiluminio plėtimosi koeficientų ir išjungia automatą, išjungimo laikas priklauso nuo kaitinimo elemento srovės.
Norint automatizuoti asinchroninio variklio minkšto paleidimo procesą, sumažinant paleidimo sroves, naudojamos specialios paleidimo relės, kurios palaiko nustatytą uždelsimo laiką, tada perjungia apvijas iš vienos schemos į kitą, apsaugo nuo kylančių lankų susidarymo ir trumpojo jungimo. Tačiau prieš paleidžiant elektros variklį, būtina įvertinti, kokia susidarys veleno apkrova, nes „žvaigždės“ jungties atveju susilpnėja sukimo momentas.
Jei variklis jungiamas per dažnio keitiklį, griežtai jokių relių ar dar ko nors tarp keitiklio ir variklio nereikia.
Trifazio variklio veikimas, kai išsilydė vienos fazės saugiklis
Vienfazė yra tylus variklio žudikas, atsirandantis, kai viena fazė nutrūksta.
- Darbo metu: Variklis praras savo darbinę jėgą. Variklis suksis, bet neturės jėgos ir ims kaisti. Variklis ir toliau dirbs dviem fazėmis, sukeldamas nesubalansuotą srovę, perkaitimą ir galiausiai perdegimą.
- Paleidimo momentu: Variklis gali išvis nepasileisti arba, jei pasileis, suksis labai silpnai neturėdamas jėgos.
Kada variklis greičiau suges dingus vienai fazei - ar su įnulintu žvaigždės centru, ar su neįnulintu - atskiras klausimas (pavojus kyla tik jei fazė dingsta varikliui besisukant; jei variklį bandai paleisti be vienos fazės, jis tiesiog „neužsikuria“).
Nuotėkio relės veikimas: „kiek išeina fazės(-ių), tiek turi grįžti per nulį“. Pajungus trifazį variklį, per nulį negrįš niekas ir relė atjungs maitinimą. Fazių apkrova gali būti skirtinga, jei nėra nuotėkio relės, ji nemeta.
Gedimų diagnostika ir sprendimai
Nepaisant visų pastangų, variklio perdegimas vis tiek gali įvykti. Štai ką daryti, kai ištinka blogiausias scenarijus:
- Nekeiskite variklio ir paskambinkite profesionalui: Kreipkitės į profesionalą, kad nustatytų pagrindinę priežastį - ar tai būtų perkrova, vienfazė ar kažkas kita. Šis žingsnis yra labai svarbus, kad naujasis variklis neištiktų tokio paties likimo.
- Taisyti ar keisti: Jei žala nedidelė, o variklis palyginti naujas, gali būti prasminga pervynioti arba taisyti. Bet jei jis senas arba labai pažeistas, pakeisti dažnai yra protingesnis pasirinkimas. Palyginkite remonto išlaidas su naujo, energiją taupančio modelio kaina. Kartais geriausia išeitis yra pakeisti.
Geros naujienos? Variklio perdegimo galima išvengti, jei laikysitės tinkamos praktikos. Reguliari priežiūra, tinkamas apkrovos valdymas ir budrumas yra labai svarbūs.