تستخدم المحركات ثلاثية الطور، كمعدات طاقة مهمة في نظام الطاقة الكهربائية، على نطاق واسع في مختلف التطبيقات الصناعية والمدنية. ومع ذلك، عندما يكون الجهد الكهربائي ثلاثي الأطوار غير متوازن، فإن هذه المشكلة الكهربائية التي تبدو بسيطة قد تؤدي إلى سلسلة من العواقب الوخيمة على المحرك. ستناقش هذه الورقة بالتفصيل الأسباب والتأثيرات والتدابير المضادة لعدم توازن جهد المحرك ثلاثي الأطوار.

أولاً، تعريف وأسباب عدم توازن الجهد الكهربائي ثلاثي المراحل

يشير عدم اتزان الجهد ثلاثي الأطوار إلى أن سعة الجهد ثلاثي الأطوار أو فرق الطور ليس هو 120 درجة القياسي أو كليهما. وتشمل أسبابه الرئيسية عدم توازن الحمل وعدم توازن معاوقة النظام. يحدث اختلال توازن الأحمال بشكل رئيسي بسبب الأحمال أحادية الطور مثل القاطرات الكهربائية وآلات اللحام وما إلى ذلك، في حين أن اختلال معاوقة النظام قد يكون ناتجًا عن اختلال معاوقة خط الإمداد. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي المحول الذي يعمل في حالة عدم توازن الأحمال إلى حمل كامل لجهد الطور، والمرحلتين المتبقيتين ليستا بحمل كامل، مما يؤثر على توازن الجهد ثلاثي الأطوار.

ثانيًا، تأثير أداء المحرك

1. تقليل كفاءة المحرك: عدم توازن جهد الطور، فإن لف الجزء الثابت للمحرك سينتج تيارات غير متوازنة وبالتالي يتسبب في أن عزم دوران المحرك غير متوازن، بحيث تكون سرعة المحرك غير مستقرة، يتم تقليل كفاءة التشغيل. على سبيل المثال، في حالة عدم التوازن الشديد، قد تنخفض كفاءة المحرك بعدة نقاط مئوية، وبالتالي زيادة استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل.

2. التأثير على خرج عزم الدوران: سيؤدي عدم توازن جهد الطور إلى جعل خرج عزم دوران المحرك غير مستقر. نظرًا للتيارات ثلاثية الأطوار غير المتوازنة، سيصبح المجال المغناطيسي للمحرك غير متوازن أيضًا، مما يؤثر على إنتاج عزم الدوران. في بعض التطبيقات ذات المتطلبات العالية لعزم الدوران، مثل الرافعات والخلاطات وما إلى ذلك، قد يؤدي عزم الدوران غير المستقر إلى تشغيل غير مستقر للمعدات وحتى يؤثر على سلامة الإنتاج.

3. زيادة تسخين المحرك: يمكن أن يؤدي الجهد المتوازن إلى تيارات غير متوازنة في لفات المحرك، مما قد يؤدي إلى زيادة تسخين بعض اللفات. سيؤدي التشغيل طويل الأجل في ظل هذه الظروف إلى زيادة درجة حرارة المحرك، وتسريع تقادم العزل وتقصير عمر خدمة المحرك. في الوقت نفسه، قد تؤدي درجة الحرارة المرتفعة جدًا أيضًا إلى حدوث عطل في المحرك، مثل ماس كهربائي متعرج، وانقطاع الاتصال وما إلى ذلك.

ثالثًا، التأثير على موثوقية المحرك

1. تسارع شيخوخة العزل: كما ذكرنا سابقًا، سيؤدي عدم توازن الجهد إلى زيادة حرارة المحرك، وستؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى تسريع تقادم مواد عزل المحرك. يقلل تقادم العزل من أداء العزل للمحرك ويزيد من خطر التسرب وقصر الدائرة الكهربائية. بمجرد تلف العزل، قد يتعطل المحرك وقد يتسبب في عواقب وخيمة مثل الحريق.

2. زيادة الاهتزاز الميكانيكي: سيؤدي عدم توازن جهد الطور إلى عدم توازن المجال المغناطيسي للمحرك، وبالتالي توليد قوى كهرومغناطيسية غير متوازنة. ستسبب هذه القوى الكهرومغناطيسية غير المتوازنة اهتزازًا ميكانيكيًا للمحرك، مما يزيد من تآكل المحرك وضوضاءه. قد يؤدي الاهتزاز الميكانيكي طويل الأمد أيضًا إلى ارتخاء مسامير تثبيت المحرك، وتلف المحامل وغيرها من المشاكل، مما يقلل من موثوقية المحرك.

3. تؤثر على التشغيل العادي لأجهزة الحماية: تم تجهيز العديد من المحركات بأجهزة حماية مثل الحماية من الحمل الزائد والحماية من الدائرة القصيرة. عندما يكون الجهد الكهربائي غير متوازن، سيتغير تيار المحرك، مما قد يتسبب في سوء تشغيل جهاز الحماية أو رفض تشغيله. سيؤدي سوء التشغيل إلى إيقاف تشغيل المحرك دون داعٍ، مما يؤثر على الإنتاجية؛ وقد يؤدي رفض التشغيل إلى استمرار تشغيل المحرك في حالة معيبة، مما يؤدي إلى تفاقم الضرر الذي يلحق بالمحرك.

التدابير المضادة

1. الكشف المنتظم عن جهد إمداد الطاقة: لتجنب تأثر المحركات ثلاثية الطور باختلال توازن الجهد، يجب الكشف عن جهد إمداد الطاقة بانتظام باستخدام مقياس الفولتميتر الاحترافي أو محلل جودة الطاقة. بمجرد العثور على عدم توازن الجهد، يجب اتخاذ تدابير في الوقت المناسب لضبطه.

2. تحسين توزيع الحمولة: يجب توزيع كمية معدات الطاقة المتماثلة ثلاثية الطور ، للحمل أحادي الطور ، بشكل معقول في ثلاث مراحل ، بحيث يكون حمل كل مرحلة متوازنًا قدر الإمكان. إذا لم يكن من الممكن توزيع الحمل أحادي الطور بشكل معقول، فيجب توزيعه على نقاط إمداد طاقة مختلفة.

3. جهاز الموازنة: بعض متطلبات توازن الجهد العالي في هذه المناسبة، يمكنك تثبيت جهاز موازنة الجهد ثلاثي الطور. يمكن لهذه الأجهزة اكتشاف وضبط الجهد ثلاثي الأطوار تلقائيًا للحفاظ على توازنه. أجهزة الموازنة الشائعة هي معوض الطاقة التفاعلية الثابتة والمرشحات النشطة وما إلى ذلك.

4 قدرة النظام على تحمل النظام: قدرة الدائرة القصيرة لنقطة الوصول إلى الحمل الكبير، مثل تغيير الشبكة أو زيادة مستوى جهد الإمداد، من أجل تحسين قدرة النظام على تحمل الأحمال غير المتوازنة.

5. الاختيار المعقول للمحركات والكابلات: عند اختيار المحركات والكابلات، يجب اختيارها بشكل معقول وفقًا للحمل الفعلي وظروف إمداد الطاقة. تأكد من تطابق الجهد المقنن للمحرك وجهد مصدر الطاقة، وأن مساحة المقطع العرضي وطول الكابل يمكن أن يلبي المتطلبات الحالية للمحرك. في الوقت نفسه، حدد المحركات والكابلات بجودة موثوقة لتحسين استقرار وموثوقية النظام.

للتلخيص، يعد عدم توازن الجهد الكهربائي للمحرك ثلاثي الأطوار مشكلة كهربائية لا يمكن تجاهلها، وسيكون لها تأثير سلبي متعدد الأوجه على أداء وسلامة المحرك. لذلك، يجب علينا اتخاذ تدابير فعالة لضمان توازن الجهد ثلاثي الأطوار لحماية التشغيل العادي لنظام المحرك وإطالة عمر خدمة المحرك.