O que é uma "falha de desequilíbrio de fase" em um motor de indução?

Definição de Falha de Fase Desbalanceada

Em um motor de indução, "falha de desequilíbrio de fase" geralmente se refere à situação em que a amplitude das correntes (ou tensões) trifásicas é inconsistente, e a diferença na amplitude excede o intervalo especificado. Idealmente, o tamanho dos vetores de tensão trifásica deve ser igual e disposto na ordem A, B, C, com um ângulo de 2π/3 entre cada par. No entanto, devido a diversos fatores afetando a operação real, este estado equilibrado pode ser quebrado, levando ao desequilíbrio de fase.

A causa da falha de fase desbalanceada

Tensão Trifásica Desbalanceada: Se a tensão trifásica estiver desbalanceada, haverá corrente reversa e campo magnético reverso no motor, gerando um grande torque reverso, causando um desequilíbrio na distribuição das correntes trifásicas no motor e aumentando a corrente em uma bobina de fase.

Sobrecarga: Quando operando sob condições de sobrecarga, especialmente durante a inicialização, a corrente no estator e rotor do motor aumenta, gerando calor. Se isso persistir por um período ligeiramente mais longo, é muito provável que resulte em um desequilíbrio de correntes nas bobinas.

Falhas nas Bobinas do Estator e Rotor do Motor: Quando a bobina do estator tem curto-circuito entre espiras, aterramento local ou circuito aberto, isso causará corrente excessiva em uma fase ou duas raízes da bobina do rotor, resultando em um desequilíbrio severo de corrente trifásica.

Operação e Manutenção Inadequadas pelo Pessoal: Os operadores não inspecionam e mantêm regularmente os equipamentos elétricos, levando a vazamentos ou perdas de fase nos equipamentos elétricos devido a ações humanas.

Os riscos das falhas de fase desbalanceadas

Aumento das Perdas de Energia Elétrica nas Linhas: Em uma rede de fornecimento de energia trifásica de quatro fios, quando a corrente flui pelos condutores de linha, as perdas de energia elétrica são inevitáveis devido à presença de impedância, e essas perdas são diretamente proporcionais ao quadrado da corrente que flui. Quando a rede de baixa tensão fornece energia em configuração trifásica de quatro fios, os desequilíbrios de carga trifásica são inevitáveis devido à presença de cargas monofásicas. Durante a operação desequilibrada de cargas trifásicas, a linha neutra também carrega corrente. Isso não só resulta em perdas nos condutores de fase, mas também causa perdas na linha neutra, aumentando assim as perdas de linha na rede de energia.

Aumento das perdas de energia nos transformadores de distribuição: Os transformadores de distribuição são o principal equipamento de fornecimento de energia na rede de baixa tensão. Ao operar sob condições de carga trifásica desequilibrada, isso levará a um aumento nas perdas dos transformadores de distribuição.

Redução da Capacidade do Transformador de Distribuição: Ao projetar um transformador de distribuição, sua estrutura de enrolamento é projetada para condições de operação de carga balanceada, com o desempenho do enrolamento sendo geralmente consistente e capacidades nominais iguais para cada fase. A capacidade máxima permitida do transformador de distribuição é limitada pela capacidade nominal de cada fase. Se o transformador de distribuição operar sob condições de carga trifásica desequilibrada, a fase com carga mais leve terá capacidade excedente, resultando em uma redução na saída do transformador. O grau dessa redução está relacionado ao grau de desequilíbrio da carga trifásica. Quanto maior o desequilíbrio da carga trifásica, maior será a redução da capacidade do transformador de distribuição.

Corrente de sequência zero gerada pelo transformador de distribuição: Quando o transformador de distribuição opera sob condições de carga trifásica desequilibrada, ele gerará corrente de sequência zero, que variará com o grau de desequilíbrio da carga trifásica. Quanto maior o desequilíbrio, maior será a corrente de sequência zero.

Conclusão

A "falha de desequilíbrio de fase" nos motores de indução é um problema complexo envolvendo múltiplos fatores. Compreender suas causas e riscos é crucial para garantir o funcionamento normal do motor e prolongar sua vida útil. Implementando manutenção adequada e medidas de proteção apropriadas, a ocorrência de falhas de desequilíbrio de fase pode ser efetivamente reduzida.