In der modernen Industrie betriebene Drehstrommotoren sind zahlreichen Störungen ausgesetzt, die durch Teilphasenbetrieb oder Spannungsasymmetrie zwischen den Phasen verursacht werden. Diese Phänomene können zu einer übermäßigen Erwärmung des Motors und damit zu dessen Ausfall führen. Ein weiteres erhebliches Problem ist die unbefugte Änderung der Motorphasenfolge, die zu einer Änderung der Drehrichtung und mechanischen Schäden führt. Um Fehler dieser Art zu vermeiden, werden Phasenausfallsensoren und Phasenfolgesensoren eingesetzt.
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Faktoren, die zu Schäden an einem an ein Drehstromnetz angeschlossenen Wechselstromsensor führen, sowie Funktionsprinzip und Spezifität von Spannungsverlust- und Phasenfolgesensoren. Außerdem lernen Sie die Besonderheiten der Messung des tatsächlichen effektiven Spannungswerts bei verzerrten Wellenformen kennen. Außerdem präsentieren wir wirkungsvolle Lösungen der Marke F&F !
Welche Faktoren können einen Motorschaden verursachen?
Statistischen Daten zufolge liegt die Ursache für bis zu 44 % aller Ausfälle von Asynchronmotoren in einer Temperaturerhöhung über den Nennwert, die durch Wirbelströme im Stator und Rotor, Stromfluss in den Wicklungen oder mechanische Reibung entsteht von Lagern. Bereits eine dauerhafte Erhöhung der Motortemperatur um 10 °C über den zulässigen Grenzwert kann die Lebensdauer um bis zu das Zweifache verkürzen.
Das Phänomen der Asymmetrie der Versorgungsspannungen
Die Hauptgefahr für Wechselstrommotoren, die an ein Drehstromnetz angeschlossen sind, ist eine unsymmetrische Strombelastung . Dieses Phänomen führt zum Fluss von Gegensystemströmen und wird durch Asymmetrie der Versorgungsspannungen und bei Spannungsausfall induziert.
Bei einem Spannungsausfall an mindestens einer Phase eines von einem Drehstromnetz gespeisten Motors entsteht im Spannungssystem ein Unterschied zwischen den Effektivwerten der verketteten Spannungen und den Winkelverschiebungen dieser Spannungen. Dies bestimmt das Auftreten einer Asymmetrie zwischen Spannungsvektoren, die unter anormalen Betriebsbedingungen kein gleichseitiges Dreieck bilden.
Ein unsymmetrisches Versorgungsspannungsnetz führt zu zahlreichen ungünstigen Änderungen im Nennbetrieb von Asynchronmotoren. Ein Beispiel kann das Abbremsen der Rotorbewegung durch Gegensystemströme oder ein übermäßiger Anstieg der thermischen Verluste in der Motorwicklung aufgrund einer Stromasymmetrie sein.
Phasenverlustphänomen
Die mit Abstand größte Gefahr für Asynchronmotoren besteht darin, dass sie mit mindestens einer Phase weniger betrieben werden, was als Phasenausfall bezeichnet wird. Der Halbphasenbetrieb liegt vor, wenn ein Spannungsausfall auftritt, der durch eine vollständige Unterbrechung der Stromversorgung einer der drei Phasen des Stromversorgungsnetzes verursacht wird.
Am häufigsten wird das Problem des vollständigen Phasenausfalls durch den Ausfall der Hauptschützkontakte oder Phasenschützkontakte verursacht, der normalerweise durch einen übermäßigen Anstieg des Kontaktwiderstands des Schützes oder dessen Durchbrennen verursacht wird. Der Grund für den Phasenausfall auf mindestens einer der Phasen kann das Durchbrennen einer der Phasenschutzsicherungen sein.
Ein Phasenverlust kann auch als Folge einer Stromunterbrechung in den Drähten oder Wicklungen eines Transformators oder Motors auftreten. Bei einem Phasenausfall auf der Mittelspannungsseite des Transformators (insbesondere im Yd-Verbindungssystem) können die Motorströme auf einzelnen Phasen um 115 %, 115 % und 230 % des Nennwerts ansteigen.
Tritt wiederum ein Phasenausfall an mindestens einer Motorphase auf, erhöhen sich die Ströme der verbleibenden beiden Betriebsphasen sogar um mehr als 70 % des Nennwertes. Das Auftreten einer Asymmetrie der Stromversorgung bei laufendem Motor führt zu einer Verdoppelung des Versorgungsstromverbrauchs (es sei denn, der Motor wird gestoppt), und dies führt zum Durchbrennen seiner Isolierung oder zur Aktivierung von Schutzvorrichtungen.
Der Phasenausfallsensor und der Phasenfolgekontrollsensor werden normalerweise auf dem Montageclip der TH-35-Schiene montiert, der Phasenausfallsensor kann jedoch auch direkt am Boden montiert werden.
Phasenausfallsensoren sind in Versionen für den Einbau in Drehstromnetzen mit oder ohne Neutralleiter erhältlich. Das Vorhandensein eines Neutralleiters, der einen bestimmten Sensor unterstützt, ist beim Arbeiten mit einem Generator äußerst nützlich.
Phasenverlustsensoren und Phasenfolgesensoren. Was sollten Sie über sie wissen?
Um Unregelmäßigkeiten in den Stromversorgungsparametern von Drehstrommotoren zu vermeiden und die Maschinen bei Phasenverlust sofort abzuschalten, werden Mess- und Kontrollinstrumente, sogenannte Phasenverlustsensoren (CZF), eingesetzt. Um wiederum das Risiko einer falschen Phasenanschlussreihenfolge zu verringern, werden CKF-Phasenausfall- und Phasenfolgesensoren eingesetzt.
CZF-Phasenausfallsensoren kontrollieren nur den Phasenspannungspegel und vergleichen ihn mit den Nenneinstellungen. Der Phasenverlustsensor überprüft nicht die Anschlussreihenfolge und Phasenasymmetrie. Aus diesem Grund wird der CZF-Phasenverlustsensor hauptsächlich in elektrischen Maschinen und Geräten eingesetzt, bei denen eine Änderung der Drehrichtung keine Gefahr einer Beschädigung oder eines Ausfalls der Anlage darstellt.
Der Phasenverlust- und Sequenzsensor wiederum ist ein vielseitigeres Messgerät, das als Phasenverlustsensor fungiert, der die Höhe der Phasenspannungen steuert und die Reihenfolge der Phasenanschlüsse überwacht. Dadurch schützt dieser Sensortyp Elektromotoren umfassend vor Asymmetrie und einem Anlauf in die falsche Richtung.
Funktionsprinzip von Phasenverlustsensoren
CZF-Phasenverlustsensoren und CKF-Phasenverlust- und Sequenzsensoren messen kontinuierlich Phasenspannungen. Wenn ein Phasenverlustsensor falsche Stromversorgungsparameter und eine Spannungsasymmetrie erkennt, die größer als zulässig ist, steuert er die Kontakte des Motorsteuerungsschützes, schaltet die Stromversorgung der Maschine ab und schützt sie vor Zerstörung.
Bei den Basisprodukten der Serie der Phasenausfallsensoren (Modelle CKF-B und CZF-B) ist es nicht möglich, den Wert der Asymmetriespannung und die Aktivierungszeit des Sensors einzustellen, da die Produktparameter „starr“ eingestellt sind Herstellerangaben - in der Regel auf einen Wert von 55 V.
Eine Reihe fortschrittlicherer Produkte (Modelle CZF-BT und CKF-BT ) ermöglichen eine präzise Regulierung der Spannungsasymmetrie und der Aktivierungszeit, nach der die Stromversorgung abgeschaltet wird.
Auf dem Markt sind auch Arten von Sensoren erhältlich, die nicht nur als Phasenausfallsensoren fungieren, sondern auch im Falle einer Beschädigung der den Motor steuernden Schütze reagieren. Ein solcher Sensor ist beispielsweise das Modell CZF2-B , das die Möglichkeit bietet, Netzwerkparameter zu messen und den Zustand der Schützkontakte zu überwachen.
Echte RMS-Messung
Um die Stromversorgungsparameter elektrischer Geräte präzise zu steuern , werden Geräte verwendet, um den tatsächlichen effektiven Spannungswert für verzerrte Wellenformen zu messen. Dieser Gerätetyp ist der True RMS-Sensor. Dieser Sensor misst den momentanen Spannungswert jeder Periode der Versorgungsspannung. Dadurch ist der True RMS-Sensor in der Lage, den Effektivwert der Spannung unabhängig von der Verzerrung der Signalwellenform und externen Störungen, die die Form der Sinuswelle beeinflussen, genau zu überprüfen.
Echte RMS-Sensoren ermöglichen die Messung echter RMS-Spannungswerte in jedem Stromversorgungsnetz und können mit Stromgeneratoren zusammenarbeiten, die im Nennbetrieb viele Störungen erzeugen, die den Betrieb von Relais stören können, ohne echte RMS-Werte zu messen.