Was ist ein "Phasenungleichgewichtsfehler" in einem Drehstrommotor?

Definition des Ungleichgewichtsfehlers in einer Phase

Bei einem Drehstromasynchronmotor bezieht sich der Begriff "Ungleichgewichtsfehler in einer Phase" normalerweise auf die Situation, in der die Amplituden der Drehstromströme (oder Spannungen) nicht konsistent sind und die Differenz der Amplituden den vorgegebenen Bereich überschreitet. Ideal sollten die Größen der Drehstromspannungsvektoren gleich sein und in der Reihenfolge A, B, C angeordnet sein, mit einem Winkel von 2π/3 zwischen jedem Paar. Aufgrund verschiedener Faktoren, die den tatsächlichen Betrieb beeinflussen, kann dieser ausgeglichene Zustand jedoch gestört werden, was zu einem Ungleichgewicht in einer Phase führt.

Ursachen für Ungleichgewichtsfehler in einer Phase

Ungleichgewichtige Drehstromspannung: Wenn die Drehstromspannung ungleichmäßig ist, entstehen im Motor Gegenströme und Gegenfelder, was eine große Gegendrehmoment erzeugt, was zu einem Ungleichgewicht in der Verteilung der Drehstromströme im Motor führt und den Strom in einer Phasenwicklung erhöht.

Überlast: Bei Betrieb unter Überlastbedingungen, insbesondere beim Start, steigen die Ströme in Stator und Rotor des Motors, was zur Erzeugung von Wärme führt. Wenn dies über einen längeren Zeitraum anhält, ist es sehr wahrscheinlich, dass es zu einem Ungleichgewicht der Wickelströme kommt.

Fehler in den Wicklungen des Stators und Rotors des Motors: Wenn es im Statorwicklung zu Kurzschlüssen zwischen Umläufen, lokalen Erdungen oder Offenleitern kommt, wird dies zu einem übermäßigen Strom in einer Phase oder zwei Windungen des Rotors führen, was zu einem schwerwiegenden Ungleichgewicht der Drehstromströme führt.

Unangemessenes Bedienen und Warten durch das Personal: Die Bediener überprüfen und warten die elektrischen Anlagen nicht regelmäßig, was zu menschengemachten Leckagen oder Phasenverlusten in den elektrischen Anlagen führt.

Die Gefahren von Ungleichgewichtsfehlern in einer Phase

Erhöhte Verluste in der Energieleitung: In einem Drehstrom-Netzwerk mit vier Leitern fließt bei Stromdurchgang durch die Leiterleitungen unvermeidbar Energie verloren, da Impedanzen vorhanden sind, und diese Verluste sind direkt proportional zum Quadrat des fließenden Stroms. Beim Versorgung mit Drehstrom in einer vierleitigen Konfiguration sind Ungleichgewichte in der Drehstrombelastung aufgrund der Anwesenheit von Einphasenbelastungen unvermeidbar. Während des ungleichmäßigen Betriebs der Drehstrombelastung trägt auch die Neutralleitung Strom, was nicht nur zu Verlusten in den Phasenleitern, sondern auch zu Verlusten in der Neutralleitung führt, was die Netzverluste erhöht.

Erhöhte Energieverluste in Verteiltransformatoren: Verteiltransformatoren sind die wichtigste Versorgungsausrüstung im Niederspannungsnetz. Bei Betrieb unter ungleichmäßigen Drehstrombelastungsbedingungen führt dies zu einem Anstieg der Verluste in den Verteiltransformatoren.

Reduzierte Kapazität der Verteiltransformatoren: Bei der Auslegung eines Verteiltransformators wird seine Wicklungsstruktur für den Betrieb unter ausgewogenen Belastungsbedingungen konzipiert, wobei die Wickelleistung im Allgemeinen gleichmäßig und die Nennleistung jeder Phase gleich ist. Die maximale zulässige Kapazität des Verteiltransformators ist durch die Nennleistung jeder Phase begrenzt. Wenn der Verteiltransformator unter ungleichmäßigen Drehstrombelastungsbedingungen betrieben wird, hat die leichter belastete Phase eine überschüssige Kapazität, was zu einer Reduktion der Transformatorausgabe führt. Der Umfang dieser Reduktion hängt vom Grad des Ungleichgewichts der Drehstrombelastung ab. Je größer das Ungleichgewicht der Drehstrombelastung, desto stärker reduziert sich die Kapazität des Verteiltransformators.

Nullfolgenstrom, der von Verteiltransformatoren erzeugt wird: Wenn Verteiltransformatoren unter ungleichmäßigen Drehstrombelastungsbedingungen betrieben werden, erzeugen sie Nullfolgenstrom, der mit dem Grad des Ungleichgewichts der Drehstrombelastung variiert. Je größer das Ungleichgewicht, desto größer der Nullfolgenstrom.

Fazit

Der "Ungleichgewichtsfehler in einer Phase" in Asynchronmotoren ist ein komplexes Thema, das mehrere Faktoren umfasst. Das Verständnis seiner Ursachen und Gefahren ist entscheidend, um den normalen Betrieb des Motors sicherzustellen und dessen Lebensdauer zu verlängern. Durch die Implementierung angemessener Wartungs- und Schutzmaßnahmen kann die Auftretenshäufigkeit von Ungleichgewichtsfehlern in einer Phase effektiv reduziert werden.