Dlaczego uzwojenie silnika trójfazowego ulega przepaleniu, gdy występuje niedobór fazy?
Jaka może być wartość prądu przy połączeniu w gwiazdę i trójkąt?
W przypadku każdego silnika, dopóki rzeczywisty prąd roboczy nie przekracza prądu znamionowego, jest on względnie bezpieczny. Gdy prąd przekracza prąd znamionowy, uzwojenie silnika jest narażone na przepalenie. Spośród usterek silników trójfazowych, niedobór fazy jest stosunkowo częstym rodzajem usterki. Jednak wraz z pojawieniem się zabezpieczeń pracy silników, problemy te są lepiej unikane.
Jednakże, gdy w silniku trójfazowym wystąpi problem niedoboru fazy, objawem usterki będzie regularne przepalanie uzwojenia w bardzo krótkim czasie. Dla różnych metod podłączenia, zasady przepalania uzwojenia są różne. W przypadku uzwojenia silnika połączonego w trójkąt, gdy wystąpi problem niedoboru fazy, jedno uzwojenie fazy ulegnie przepaleniu, podczas gdy pozostałe dwie fazy pozostaną względnie nienaruszone; w przypadku uzwojenia połączonego w gwiazdę, uzwojenia dwufazowe ulegną przepaleniu, a druga faza pozostanie zasadniczo nienaruszona.
W przypadku przepalonych uzwojeń, podstawową przyczyną jest to, że prąd, który przenoszą, przekracza prąd znamionowy. Jednak to, jak duży jest ten prąd, jest pytaniem, które nurtuje wielu internautów. Wszyscy starają się uzyskać ilościowe zrozumienie tego zjawiska, korzystając ze specjalnych wzorów obliczeniowych. Wielu ekspertów przeprowadziło również specjalistyczne analizy tego aspektu. Jednak w różnych obliczeniach i analizach zawsze występują pewne niemierzalne czynniki, które powodują duże odchylenia prądu, co również stało się przedmiotem niekończących się debat.
Podczas normalnego rozruchu i pracy silnika, trójfazowy prąd przemienny stanowi obciążenie symetryczne, a prądy trójfazowe są równe co do wartości i mniejsze lub równe wartości znamionowej. W przypadku awarii jednej fazy, prąd w jednym lub dwóch przewodach fazowych spada do zera, a prąd w pozostałych przewodach fazowych wzrasta. Obciążenie podczas pracy silnika elektrycznego przyjmujemy jako obciążenie znamionowe i jakościowo analizujemy sytuację prądową na podstawie zależności rozkładu rezystancji uzwojenia i momentu obrotowego po awarii.
W przypadku silnika połączonego w trójkąt, gdy pracuje on normalnie z napięciem znamionowym, prąd fazowy każdej grupy uzwojeń jest równy 1/1,732-krotności prądu znamionowego (prądu liniowego) silnika. Po odłączeniu jednej fazy, czyli w sytuacji, gdy uzwojenia dwufazowe są połączone szeregowo, a następnie równolegle z drugą fazą, prąd w samym uzwojeniu przewodzącym napięcie liniowe osiągnie ponad 2,5-krotność prądu znamionowego, co spowoduje przepalenie tego uzwojenia w bardzo krótkim czasie. Prądy pozostałych uzwojeń dwufazowych są stosunkowo niewielkie i generalnie są w dobrym stanie.
W przypadku silnika połączonego w gwiazdę, po odłączeniu jednej fazy, pozostałe uzwojenia dwufazowe są połączone szeregowo z zasilaniem. Przy niezmienionym obciążeniu prąd w odłączonej fazie wynosi zero, a prąd w pozostałych uzwojeniach dwufazowych wzrasta ponad dwukrotnie, przekraczając prąd znamionowy, co powoduje przegrzanie i przepalenie uzwojeń dwufazowych.
Jednakże, biorąc pod uwagę cały proces niedoboru fazy, różne czynniki, takie jak różne uzwojenia, różne stany jakościowe uzwojeń oraz rzeczywista sytuacja obciążenia, prowadzą do stosunkowo złożonej zmiany prądu. Nie da się jej obliczyć i przeanalizować za pomocą prostego wzoru. Możemy jedynie przeprowadzić pobieżną analizę, uwzględniając pewne stany ekstremalne i modele idealne.