Почему обмотка трехфазного двигателя перегорает при обрыве одной из фаз?

Насколько большим может быть ток при соединении звездой и треугольником?

Любой двигатель относительно безопасен, пока фактический рабочий ток не превышает номинального. При превышении номинального тока обмотка двигателя может перегореть. Среди неисправностей трёхфазных двигателей обрыв фазы является довольно распространённым типом неисправности. Однако с появлением устройств защиты двигателя от перегрузки подобные проблемы стали более эффективно предотвращаться.

Однако, как только в трёхфазном двигателе возникает проблема с дефицитом фазы, это проявляется в виде регулярного перегорания обмотки в течение очень короткого периода времени. Для разных способов соединения правила перегорания обмотки различаются. Для двигателя с соединением по схеме «треугольник» при возникновении проблемы с дефицитом фазы перегорает одна фазная обмотка, в то время как две другие остаются практически неповреждёнными; для двигателя с соединением по схеме «звезда» перегорают две фазные обмотки, а третья фаза практически цела.

Основная причина перегорания обмоток заключается в том, что ток, который они выдерживают, превышает номинальный. Но вопрос о том, насколько велик этот ток, очень волнует многих пользователей сети. Все пытаются получить количественное представление с помощью специальных расчетных формул. Многие эксперты также провели специальный анализ этого аспекта. Однако в различных расчетах и ​​анализах всегда присутствуют неучтенные факторы, которые могут привести к значительному отклонению тока, что также стало предметом бесконечных споров.

При пуске и нормальной работе двигателя трёхфазный переменный ток представляет собой симметричную нагрузку, а токи трёх фаз равны по величине и меньше или равны номинальному значению. При обрыве одной фазы ток в одном или двух фазных проводах становится равным нулю, а ток в остальных фазных проводах увеличивается. Принимаем нагрузку в процессе работы электродвигателя за номинальную и качественно анализируем текущую ситуацию, исходя из соотношения распределения сопротивления обмотки и крутящего момента после обрыва фазы.

Для двигателя, соединенного треугольником, при нормальной работе на номинальном значении фазный ток каждой группы обмоток составляет 1/1,732 номинального тока (линейного тока) двигателя. При отключении одной фазы, то есть при последовательном соединении двухфазных обмоток с другой фазой, возникает ситуация, когда ток обмотки, находящейся под линейным напряжением, превышает номинальный ток более чем в 2,5 раза, что приводит к ее быстрому перегоранию. Токи других двухфазных обмоток относительно невелики, и они, как правило, находятся в хорошем состоянии.

В двигателе с соединением по схеме «звезда» при отключении одной из фаз остальные двухфазные обмотки подключаются к источнику питания последовательно. При неизменной нагрузке ток отключенной фазы равен нулю, а ток остальных двухфазных обмоток увеличивается более чем в два раза от номинального, что приводит к перегреву и перегоранию двухфазных обмоток.

Однако при анализе всего процесса дефицита фазы, различные факторы, такие как различные обмотки, различное состояние обмоток и фактическое положение нагрузки, приводят к относительно сложному изменению тока. Его невозможно рассчитать и проанализировать с помощью простой формулы. Можно лишь провести грубый анализ, используя некоторые крайние состояния и идеальные модели.