Работа трехфазных асинхронных электродвигателей на двух фазах

Работа электродвигателей на двух фазах является наиболее частой причиной выхода из строя трехфазных асинхронных электродвигателей низкого напряжения. Потеря одной фазы возможна из-за обрывов проводников, нарушений контактов, повреждений аппаратов (поломки, разрегулировки, выгорания контакта в магнитном пускателе), но чаще всего возникает из-за перегорания плавких вставок в предохранителях.

Как показывает опыт, в сетях, защищенных не предохранителями, а трехфазными автоматами, случаи потери одной фазы бывают значительно реже.

При включении остановленного двигателя на две фазы двигатель не может запуститься, так как магнитное поле статора в этом случае оказывается не вращающимся, а пульсирующим. Вращающий момент двигателя при этом равен нулю, но из сети потребляется ток, равный 0,866Iпуск. Этот ток хотя несколько меньше пускового, соответствующего включению двигателя на три фазы, нозначительно больше номинального тока двигателя данного типа. Поэтому, если держать двигатель некоторое время в таком режиме, то его обмотки будут повреждены.

Исчезновение одной фазы на вращающемся двигателе в зависимости от его конструкции и величины загрузки может иметь различные последствия. Полностью загруженный двигатель, имеющий кратность максимального момента  больше 2, будет продолжать вращаться на двух фазах, а при кратности меньшем 2 произойдет "опрокидывание" и двигатель остановится.

Для двигателя с наиболее распространенной кратностью максимального момента равном 2 ток опрокидывания в трехфазном режиме равен примерно 3,5Iном. В двухфазном режиме ток статора такого, полностью загруженного двигателя на границе опрокидывания составляет примерно 2,4—2,5Iном.

Чем больше величина кратности максимального момента, тем меньше кратность перегрузки двигателя при работе на двух фазах. Она зависит и от нагрузки двигателя. Так, двигатель с кратностью 2, нагруженный только на 50%, при работе на двух фазах потребляет ток порядка номинального, т. е. может продолжать вращаться практически без перегрузки.

Любой асинхронный трехфазный двигатель при неизменной нагрузке на его валу после потери одной фазы начинает потреблять ток больший, чем в предшествовавшем трехфазном симметричном режиме. На холостом ходу ток при потере фазы возрастает в 1,73 раза, а по мере увеличения нагрузки двигателя возрастает и это соотношение.

Следовательно, самая большая перегрузка сопровождающаяся током, равным 0,866Iпуск, возникает при питании двумя фазами не вращающегося двигателя, а вращение двигателя на двух фазах в зависимости от загрузки может происходить как без перегрузки, так и с различной по величине перегрузкой, в том числе и с опасной для его обмоток. Наиболее распространенной защитой от перегрузки низковольтных двигателей является тепловая (тепловые реле).

От пусковых токов эта защита отстраивается выдержкой времени, создающейся за счет тепловой инерции нагрева. Поэтому ток ее срабатывания по сравнению с другими видами защиты может быть взят ближе к номинальному току двигателя. Однако необходимо иметь какой-то запас, иначе защита будет отключать двигатель в нормальных режимах, например при эксплуатационных колебаниях напряжения и окружающей температуры.

Обычно ток срабатывания тепловой защиты выбирается не меньше 110% номинального тока двигателя, а чаще составляет 120 и даже 130% (тепловые элементы не всегда удается точно подобрать по мощности двигателя).

Таким образом, тепловые элементы защищают двигатель от работы на двух фазах не во всех случаях. В зависимости от загрузки двигателя возможен и такой режим, когда ток окажется больше номинального, но меньше тока срабатывания защиты. Поэтому для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей при работе на двух фазах  разные конструкции специальных защитных реле.