电动机单相运行：原因、后果和保护方法

电动机单相运行：原因、后果和保护方法

关于任何三相异步电动机的正常工作，其必须连接到额定电压和负载的三相交流电（ac）电源。这些三相电机一旦启动，即使三相供电线路中断，它们也将继续运行。其中一个相供给电流的损失被描述为单相运行。

一艘船配备了数百台发动机，这些发动机负责运行不同的泵、机器和系统。舵机、主机、发电机、锅炉等关键机械都配有三相电机，为其运行一个或另一个主或辅助系统。

440V的三相电机，一般是标准框架鼠笼式感应型，设计为交流440V三相60hz。只有0.4 KW或以下的小容量电机，主要用于照明和其他低功率系统，是220V 60hz的单相电机。

国标单相电机单相运行的原因

在感应电动机情况下，单相运行是电源相关的电气故障。当三相电机的三相电路之一被断开时，它就会发生；因此，剩下的电路会产生过剩的电流。这种单相运行的情况通常发生在：

- 3个备用保险丝的一个或多个断开（如果保险丝是金属丝的，保险丝就会熔化）

- 电机电路有提供电流的接触器。其中一个接触器是打开的。

- 电机上任何保护装置的错误设置或不正确的设置也会导致单相运行。

- 如果接触器例程没有定期执行，它们可能会被覆盖或涂上氧化层，导致单相运行。

- 电机继电器触点损坏或毁坏。

- 电机线路的一根电线坏了。

- 供应系统设备故障。

- 在星形连接或三角连接的电机的一个相位短路。

- 馈线或变压器保险丝熔断。

单相运行的影响

如前所述，三相电机是一种用于三相电源的交流电机。两种电机的结构都是相似的，因为它们都有定子和转子。单相电机没有旋转磁场，但有180度翻转。通常，单相电动机不是自起动的。为此，他们使用了额外的装置，比如开关起始绕组或电容器。

在三相感应电动机上出现的单相问题将产生以下影响：

- 如果电机处于停止状态，则不能作为单相电机启动，也不能作为自起动器（如上所述），此外，还需要三相电机所提供的安全系统，以防止过热。

- 如果在电机运行时出现单相故障，则会继续运行（除非有附加的安全切断系统），因为其余两个相产生的扭矩是根据负载的需求产生的。

- 由于剩下的两个相正在进行一个默认相的额外工作，它们将会过热，可能会导致线圈严重损坏。

- 缺相会导致电流增加2.4倍于其余两个相的平均电流值

- 单相运行会降低电机转速，其转速也将波动。

- 电机的噪音和振动将不正常。这是由其余两个相产生的不均匀扭矩造成的结果。

- 几乎船上所有的电机系统都有备用装置。如果电机是为待机状态，有单相问题就不会导致相关系统出现故障。

- 如果问题没有解决，电机运行继续，由于过热，绕组会熔化，导致短路或接地。

- 在这种情况下，如果一艘船的船员与电机接触，将会受到电击，结果甚至可能是致命的。绕组的过热主要是由负序电流的流动造成的。

- 单相运行可能会导致发电机（即辅助发动机，及其交流发电机）发生过载。

如何保护电机免受单相运行的损坏？

这种情况要求电机有保护装置，以便在电机受到永久损坏之前将其与系统断开。

所有500千瓦以上的电动机都配备有保护装置或设备，以防止因缺相造成的损坏。

上述规则不适用于安装在船上的舵机系统里的电机。只有在检测到缺相时，才会发出警报；然而，由于舵机的持续运转对船舶的安全或推进至关重要，特别是当船舶位于拥堵的水域或正在操纵时，电机不会停止。

最常用的单相运行保护装置是：

1)电磁设备过载保护

在这个装置中，电机的所有三个相都安装了过载继电器。如果电流值增加，则此继电器会自动启动，中止电机运行。

该装置的工作原理是电流产生的电磁效应。

随着电流值的增加，线圈中的磁通量也会增加，从而带动继电器并启动行程继电器，电机停转。

该系统提供时间延迟，因为启动电机时，会产生大量的电流，可以使电机运行。

2)热敏电阻

热敏电阻是一种小型的热设备，它与电磁过载继电器一起使用。热敏电阻被插入电机的三绕组。电流的任何增加都会导致线圈发热，这是由向放大器发送信号的热敏电阻检测到的。

放大器连接到电磁继电器。当热敏电阻或过热器接收到过热信号时，这个放大器就会增加电磁继电器线圈的电流值，从而激活跳闸，使电机停止或跳闸。

3)双金属带

使用这种方法，双金属带能够检测到电路的过热。一旦检测到过热，这种双金属带就会由于两种不同的金属而试图膨胀，因为它们有不同的膨胀系数。该条带试图向具有高膨胀系数的金属弯折，最终完成电路跳闸和电机跳闸。

4)标准电机启动器过载保护。

由三相电机提供，以处理缺相问题。所有的相位都装有过载加热器，以检测相位过载，如果负载远远高于电机的规格，那么加热器就会在电机绕组损坏之前跳闸。

如何检测单相运行故障？

这对船员来说是至关重要的，以了解发动机是否已经单相运行。一种三相异步电动机通常配备有过载检测装置，用于缺相检测。尽管如此，机器在任何时候都可能出错，作为一名经验丰富的轮机员，她/他必须知道电动机通常是如何发出声音、给人的感觉是什么或如何操作的。

当对船舶电机进行检查时，要保持所有的警觉，以检测与缺相有关的问题：

- 来自电机的不寻常的嗡嗡声。

- 电机的振动频率比平常高。

- 高温烧铜的气味（绝缘）。

- 从电机外壳可见轻烟/烟雾。

为排解故障和再次从单相到三相运行电机，应立即停止电机并切换到备用电机。检查机壳上所述的电机的参数，并对电机进行故障排除。

对电机绕组进行适当的目视检查，并检查接地连续性和电阻测试。如果电机没有诊断出故障，还可以对电机进行电源测试，以确定故障的位置。

一旦问题被发现并纠正，就把电机安装起来。在将电机与负载连接之前，先打开电机的控制开关，然后测试运行电机的所有重要参数（如电压、电流、转速、温度等），并与铭牌上的值进行比较。

确保所有的测量值都在铭牌规格内。一旦电机的怠速测试运行完毕，启动负载并监控电机的性能，以确保问题得到纠正，电机目前是以三相在有效运行的。