Phân tích và khắc phục sự cố chập mạch và mất pha trong mạch chính của động cơ điện

An toàn mạch đảo chiều · Chẩn đoán sự cố · Bảo trì hệ thống điện trên tàu

Ứng dụng của mạch đảo chiều trên tàu biển là vô cùng quan trọng; các thiết bị này bao gồm nhưng không giới hạn ở máy cuộn dây, máy nâng hàng, máy thả neo, thang lên xuống tàu và các loại máy móc phụ trợ khác (như máy bơm và quạt gió). Trong quá trình thiết kế, để ngăn ngừa các sự cố an toàn do chập điện hoặc các sự cố điện khác gây ra, tất cả các mạch đảo chiều đều phải được trang bị cơ chế khóa liên động, bao gồm nhưng không giới hạn ở khóa liên động cơ khí và khóa liên động điện, nhằm đảm bảo các công tắc tơ hai chiều không đóng cùng lúc.

I. Phân tích và khắc phục sự cố chập mạch trong mạch chính của động cơ điện

Ngắn mạch là một trạng thái sự cố trong mạch điện, trong đó dòng điện không đi qua tải dự kiến (như điện trở, bóng đèn hoặc các thiết bị tiêu thụ điện khác), mà đi qua một đường dẫn có điện trở thấp và quay trở lại trực tiếp nguồn điện. Trong điều kiện lý tưởng, dòng điện trong mạch điện phải đi qua tất cả các thành phần được thiết kế, bao gồm các thiết bị điện và thiết bị bảo vệ. Tuy nhiên, trong trường hợp ngắn mạch, dòng điện sẽ bỏ qua các thành phần này và tìm một đường dẫn có điện trở nhỏ hơn; điều này thường có nghĩa là dòng điện sẽ chảy trực tiếp từ cực này sang cực kia của nguồn điện mà không đi qua bất kỳ tải nào hoặc chỉ đi qua rất ít tải.

1. Các loại ngắn mạch

(1) Chập mạch giữa các pha
Trong hệ thống điện ba pha, có thể xảy ra hiện tượng kết nối bất thường giữa các pha. Hiện tượng này có thể xuất hiện trên thiết bị tiêu thụ điện hoặc trên đường dây.

(2) Chập mạch với đất
Sự tiếp xúc bất thường giữa một hoặc nhiều dây dẫn mang điện với mặt đất (hoặc bộ phận kim loại được nối đất).

2. Nguyên nhân gây ra sự cố chập mạch trong mạch chính

Hình 21-1 minh họa mạch điều khiển quay thuận và quay ngược của động cơ. Để ngăn ngừa va đập cơ học hoặc quá tải điện do động cơ chưa dừng hẳn vì quán tính khi chuyển đổi hướng quay, một số mạch điều khiển quay thuận và quay ngược sẽ được trang bị rơle thời gian. Trong hình vẽ, có thể giả định rằng công tắc điện KM₁ là công tắc điện cho chế độ quay thuận, KM₂ là công tắc điện cho chế độ quay ngược, SB₂ là nút khởi động chế độ quay thuận, SB₃ là nút khởi động chế độ quay ngược, và SB₁ là nút dừng chung.

36c8146010c34b27136f663aa4975ed6 Hình 21-1: Mạch điều khiển quay thuận và quay ngược của động cơ điện

(1) Chập mạch giữa các pha trong mạch chính:Có thể xảy ra tại bất kỳ vị trí nào trên mạch chính. Chỉ cần hai trong số các dây cáp U₁, V₁ và W₁ không tiếp xúc trực tiếp với thiết bị tiêu thụ điện là hiện tượng này có thể xảy ra. Các nguyên nhân cụ thể bao gồm:

● Các tiếp điểm chính của rơle bị dính:Các tiếp điểm chính KM₁ hoặc KM₂ bị hàn dính hoặc kẹt cơ học. Nếu lúc này nhấn nút khởi động đảo chiều, sẽ dẫn đến hiện tượng chập mạch giữa hai pha nguồn điện. Có thể sử dụng đồng hồ vạn năng để đo xem hai đầu trên và dưới của rơle có bị ngắt kết nối hay không nhằm xác định tình trạng này.
● Lỗi khóa liên động:Tiếp điểm thường đóng của KM₂ trong mạch điều khiển bị dính. Nếu nhấn nút đảo chiều SB₃ khi động cơ đang quay theo chiều thuận, có thể dẫn đến ngắn mạch trong mạch chính.
● Các yếu tố vật lý:Các nguyên nhân như dây trong hộp nối bị lỏng, lớp cách điện bị hư hỏng do rung động và ma sát, môi trường quá ẩm ướt (nước xâm nhập vào hộp nối), v.v.

(2) Chập mạch giữa các vòng dây của động cơ điện:Là hiện tượng chập mạch xảy ra giữa các cuộn dây (vòng dây) liền kề trong cùng một cuộn dây do hư hỏng lớp cách điện. Hiện tượng này có thể gây ra mất cân bằng dòng điện, quá nhiệt và hư hỏng cơ học. Có thể tiến hành đánh giá sơ bộ bằng cách sử dụng đồng hồ vạn năng để đo xem điện trở của ba pha trong cuộn dây có xấp xỉ bằng nhau hay không.

II. Phân tích và khắc phục sự cố mất pha trong mạch chính của động cơ điện

Các đặc trưng vật lý của hiện tượng mất pha:Động cơ rung mạnh hơn, nhiệt độ tăng cao, tốc độ quay giảm, dòng điện tăng và phát ra tiếng ồn lạ như tiếng “ù ù”. Nếu các bộ phận bảo vệ không hoạt động, động cơ có thể tiếp tục chạy nhưng rất dễ bị cháy; sau khi dừng lại, khi khởi động lại sẽ phát ra tiếng ồn rất lớn và không thể khởi động thành công.

Quy trình khắc phục sự cố

● Phía nguồn điện và cầu chì:
Đo điện áp giữa các đoạn L₁-L₂, L₂-L₃ và L₁-L₃. Nếu cầu chì (FU₁) bị cháy, có thể xác nhận bằng phương pháp kiểm tra khi ngắt điện (kiểm tra trạng thái đóng/mở) hoặc phương pháp kiểm tra khi có điện (đo điện áp ở hai đầu).

● Thiết bị điện và hệ thống dây điện:
Kiểm tra xem các đầu nối có bị lỏng hoặc đứt không; quan sát xem các tiếp điểm của rơle tiếp xúc có bị mòn nghiêm trọng hay không. Nếu rơle nhiệt (FR) chỉ hoạt động ở một pha thay vì hoạt động đồng bộ ở cả ba pha, điều đó có nghĩa là chính rơle nhiệt đã bị hỏng.

● Cuộn dây động cơ:
Đứt mạch cuộn dây bên trong. Khi đo, cần ngắt kết nối tấm nối sao-tam giác, sau đó đo điện trở giữa các cặp U₁-U₂, V₁-V₂ và W₁-W₂.

Tổng kết công tác bảo trì tổng hợp

Cho dù là cầu chì bị cháy, rơle tiếp điểm bị hỏng hay rơle nhiệt bị hỏng, tất cả đều cho thấy mạch điện có sự cố. Khi thay thế linh kiện, ngoài việc chú ý đến việc đảm bảo thông số kỹ thuật phù hợp,Phải đảm bảo động cơ và toàn bộ mạch điện đang ở trạng thái hoạt động tốt. Trong giai đoạn đầu vận hành sau khi cấp điện, cần chú trọng các vấn đề sau:
1. Giá trị dòng điện của động cơ;
2. Tiếng ồn khi vận hành (vòng bi và tải);
3. Nhiệt độ động cơ (chú ý đặc biệt đến nhiệt độ ở hai đầu ổ trục).