LERNZIELE:
- Erklären Sie den Zweck von Phasenausfallrelais.
- Liste der Gefahren von Phasenausfall und Phasenumkehr.
Wenn zwei der Leitungen, die einen Drehstrommotor mit Strom versorgen, vertauscht sind, führt dies dazu, dass der Motor die Drehrichtung umkehrt. Dies kann bei einigen Gerätetypen ein ernstes Problem sein. Eine unbeabsichtigte Richtungsumkehr kann dazu führen, dass die Zahnräder scheren, Ketten brechen und das Laufrad von Tauchpumpen das Ende der Motorwelle abschraubt. Es kann nicht nur Schäden an Geräten verursachen, sondern auch Bediener oder Personal in der Nähe der Maschine verletzen.
Ein Phasenausfall tritt auf, wenn eine der Leitungen, die einen Drehstrommotor mit Strom versorgen, mit Strom versorgt wird. Der Motor arbeitet weiter, zieht jedoch zu viel Strom. In diesem Zustand sollte das Überlastrelais dazu führen, dass der Motorstarter den Motor von der Stromleitung trennt, wenn die Überlastrelais richtig dimensioniert wurden. Einphasig bewirkt, dass die beiden Phasen, die in einem Drehstrommotor unter Spannung bleiben, den Strom um durchschnittlich 173% erhöhen.
Auswirkungen von Spannungsschwankungen auf Motoren
Motoren sind betroffen, wenn sie mit einer anderen als der Nennspannung des Typenschilds betrieben werden. NEMA-Motoren sind für den Betrieb mit plus oder minus 10% ihrer Nennspannung ausgelegt. Fgr. 1 zeigt die ungefähre Änderung des Volllaststroms und des Anlaufstroms für typische Elektromotoren bei Betrieb über ihrer Nennspannung (110%) und unter ihrer Nennspannung (90%). Motoren werden in Systemen mit symmetrischer Spannung betrieben (die Spannung ist zwischen allen Phasen gleich). Unsymmetrische Spannung ist eine der Hauptursachen für Motorausfälle.
Unsymmetrische Spannung wird im Allgemeinen verursacht, wenn einphasige Lasten von dreiphasigen Systemen versorgt werden.
Bestimmung der Höhe der Spannung Unwucht
Spannung Variation — Volllaststrom — Anlaufstrom
110% –7% — 10-12% Erhöhung
90% — 11% — 10-12% Abnahme
Fgr. 1 Stromänderung bei Elektromotoren bei Betrieb über oder unter Nennspannung.
Vgl. 1 bezieht sich auf die Spannung an den Phasenleitern eines symmetrischen Dreiphasensystems, gemessen zwischen den Phasen AB, BC und AC. Mit anderen Worten, die Tabelle gibt die Auswirkung auf den Motorstrom an, wenn die Spannung in einem symmetrischen System größer oder kleiner als die Motortypenschildbewertung ist. Größerer Schaden wird verursacht, wenn die Spannungen unsymmetrisch sind. NEMA empfiehlt, dass die unsymmetrische Spannung plus oder minus 1% nicht überschreitet. Die folgenden Schritte veranschaulichen, wie der Prozentsatz der Spannungsunsymmetrie in einem Dreiphasensystem ermittelt werden kann:
1. Nehmen Sie Spannungsmessungen zwischen allen Phasen vor. In diesem Beispiel wird die Spannung zwischen AB _ 496 Volt, BC _ 460 Volt und AC _ 472 Volt angenommen.
2. Finden Sie die durchschnittliche Spannung.
496 460 472
– – –
1428 —> 1428/3 = 476 V
3. Subtrahieren Sie die durchschnittliche Spannung von dem Spannungswert, der die größte Differenz ergibt.
496 – 476 = 20 V
4. Bestimmen Sie den prozentualen Unterschied.
100 x Größte Spannungsdifferenz / Mittlere Spannung
100×20 /476= 4,2% Spannungsunsymmetrie
Hitzeanstieg
Der durch die Spannungsunsymmetrie verursachte prozentuale Wärmeanstieg im Motor entspricht dem Doppelten des Quadrats in Prozent.
2 x (prozentuale Spannungsunsymmetrie)^2
2 x 4,2 x 4,2 = 35,28% Temperaturerhöhung in der Wicklung mit dem höchsten Strom.
Ein Halbleiterphasenüberwachungsrelais ist in Fgr dargestellt. 2. Dieses Relais bietet Schutz im Falle einer Spannungsunsymmetrie oder einer Phasenumkehr. Das Gerät wird automatisch zurückgesetzt, nachdem die korrekten Spannungsbedingungen zurückgekehrt sind. Eine Anzeigeleuchte zeigt an, wenn das Relais aktiviert ist.
Fgr. 2 Solid-state phase überwachung relais.
QUIZ:
1. Ein Drehstrommotor hat einen Nennstrom von 56 Ampere. Wenn eine Phase verloren geht und der Motor einphasig beginnt, wie hoch wäre die durchschnittliche Strommenge, die in den beiden verbleibenden Phasen fließt?
2. NEMA-Motoren sind für den Betrieb mit welchem Prozentsatz ihrer Nennspannung ausgelegt?
3. Ein Drehstrommotor ist für den Betrieb mit 208 Volt ausgelegt. Die folgenden Spannungsmessungen werden durchgeführt: A-B 177, A-C 187, B-C 156. Wie hoch ist der prozentuale Temperaturanstieg in der Phase mit der höchsten Stromaufnahme?