What Is Single Phasing of a Motor? Causes, Effects, and Protection Methods- Cixi Waylead Electric Motor Manufacturing Co.,Ltd

Un motore trifase perde una fase di alimentazione mentre funziona a pieno carico. Continua a ruotare, ma la corrente nelle due fasi rimanenti sale a circa il doppio del valore nominale, gli avvolgimenti si surriscaldano e il motore può bruciarsi in pochi minuti. Questa condizione è detta monofase: uno stato di funzionamento di un motore trifase in cui una delle tre fasi di alimentazione viene interrotta mentre il motore continua a funzionare sulle restanti due fasi.

Cos'è esattamente la fase singola?

La monofase è un guasto dell'alimentatore, non un difetto del motore. Si verifica quando un conduttore di fase tra l'alimentazione e il motore viene aperto mentre gli altri due rimangono sotto tensione. Il motore è ancora collegato a un punto di alimentazione trifase, ma riceve alimentazione solo attraverso due linee, creando un grave squilibrio di fase che modifica il campo magnetico del motore.

Per comprendere la modalità di fallimento, è utile ricordare come funziona un motore asincrono trifase . I tre avvolgimenti dello statore sono disposti attorno allo statore in modo che le correnti trifase equilibrate producano un campo magnetico rotante. Quando un avvolgimento è diseccitato, il rotore non vede più un campo rotante pulito. Appare invece un campo pulsante con una forte componente arretrata, che riduce la coppia, aumenta lo scorrimento e genera ulteriori perdite nel rotore.

Monofase in fase di stallo

Se il motore è fermo quando viene a mancare la fase, non può avviarsi. I due avvolgimenti energizzati assorbono una corrente a rotore bloccato diverse volte superiore alla corrente nominale e il motore ronza rumorosamente senza produrre una coppia sufficiente per girare. In questo stato, la temperatura dell'avvolgimento può raggiungere un livello pericoloso in pochi secondi.

Monofase durante il funzionamento

Se il motore è già in funzione, l'inerzia mantiene il rotore in rotazione e il motore continua a funzionare con due fasi. I restanti due avvolgimenti devono fornire tutta la potenza meccanica, quindi la corrente di fase aumenta da 1,7 a 2,0 volte il valore nominale della targa. Il motore sviluppa una vibrazione a 100 Hz o 120 Hz e un cambiamento udibile nel ronzio, a seconda della frequenza della linea locale. Sia la temperatura dello statore che quella del rotore aumentano rapidamente.

Quali sono le cause della fase singola?

La fase singola ha origine a monte del motore, solitamente nella rete di alimentazione, nel quadro, nei fusibili o nel cablaggio. Le cause più comuni sono:

Un fusibile bruciato su una fase, spesso a causa di un cortocircuito, di un fusibile difettoso o di un fusibile sovradimensionato che maschera il guasto originale
Collegamenti allentati o corrosi nelle morsettiere, nei capicorda dei contattori o nei sezionatori
Un polo guasto di un contattore magnetico causato da usura, vaiolatura o da un contattore di dimensioni inadeguate
Un conduttore rotto, un isolamento del cavo danneggiato o una giunzione scadente nel circuito derivato del motore
Un evento di rete monofase, ad esempio una linea interrotta, il funzionamento del fusibile del trasformatore o un dispositivo di riattivazione guasto
Un sezionatore con una fase bloccata aperta o un set di lame che non si chiude completamente

Nelle installazioni reali, terminazioni allentate e fusibili bruciati rappresentano la maggior parte dei casi. I cicli termici e le vibrazioni allentano le connessioni nel tempo e un singolo terminale surriscaldato può aprire una fase senza preavviso.

Perché la fase singola distrugge gli avvolgimenti del motore

Il meccanismo distruttivo è meglio espresso in watt di calore. La perdita di rame in un avvolgimento è pari a I²R, quindi quando la corrente raddoppia, il calore generato in quell'avvolgimento quadruplica. A pieno carico nominale, un motore monofase spinge da 1,7 a 2,0 volte la corrente nominale attraverso le due fasi funzionanti. Il calore dell'avvolgimento aumenta fino a tre o quattro volte il livello normale e la temperatura dell'isolamento supera notevolmente il limite di progettazione.

L'isolamento del motore è classificato in base alla temperatura massima del punto caldo: la Classe B è classificata per 130 °C e la Classe F per 155 °C. Con una corrente doppia, questi limiti vengono raggiunti in pochi minuti. L'isolamento si degrada, si indebolisce e alla fine si guasta a causa di un cortocircuito tra le svolte o di un guasto a terra. Il motore è quindi in genere irreparabile.

Anche la parte meccanica soffre. La coppia pulsante causata dal campo sbilanciato crea sollecitazioni cicliche su giunti, pulegge e apparecchiature azionate. Anche quando il motore sopravvive a un breve evento monofase, i macchinari collegati possono sviluppare danni da fatica.

Come rilevare la fase singola

Il modo più rapido per confermare la messa in fase singola è misurare la corrente in tutti e tre i conduttori di linea. In un motore monofase, la corrente scorre solo su due linee mentre la terza è quasi zero. I controlli di tensione ai terminali del motore mostrano una fase pari o prossima allo zero.

Pinza amperometrica: legge le tre correnti di linea; un motore sano assorbe correnti equilibrate, un motore monofase assorbe corrente solo su due linee
Voltmetro: controllare L1-L2, L2-L3 e L1-L3 ai terminali del motore; una lettura sarà vicina allo zero
Immagine termica: la carcassa del motore sarà visibilmente più calda vicino agli avvolgimenti che trasportano la corrente in eccesso
Suono e vibrazioni: un pronunciato ronzio a doppia frequenza (100 Hz o 120 Hz) con forti vibrazioni è un sintomo classico
Ispezione dei dispositivi a monte: un singolo fusibile bruciato o un polo del contattore bruciato rivelano la fonte

L'aggiunta della registrazione della corrente e delle scansioni a infrarossi a un programma di manutenzione ordinaria aiuta a individuare la fase singola prima che diventi un guasto al motore.

Come proteggere i motori dalla monofase

Proteggere un motore dalla monofase significa rilevare la perdita di una fase e scollegare il motore prima che l'avvolgimento raggiunga il limite termico. Un solido schema di protezione combina diversi elementi:

Relè di monitoraggio mancanza di fase: controlla continuamente tutte e tre le tensioni di fase e fa scattare il contattore entro 0,5 - 2 secondi quando viene persa una fase
Relè di sovraccarico tripolare: misura la corrente in tutte e tre le fasi; scegliere un modello con sensibilità alla perdita di fase per intervenire più velocemente durante uno squilibrio di fase
Fusibili e contattori correttamente coordinati: assicurano che un guasto di fase azzeri la protezione invece di continuare ad alimentare un motore sovraccarico
Manutenzione periodica: serrare nuovamente i terminali, sostituire i contatti usurati del contattore e ispezionare i portafusibili a intervalli regolari

Anche la progettazione del motore contribuisce alla sopravvivenza. Un motore con un margine termico generoso, un isolamento di alto livello e avvolgimenti efficienti può resistere a brevi eventi di linea che ucciderebbero un motore costruito con tolleranze minime. Molti OEM ora standardizzano macchine ad alta efficienza, come la Motore trifase ad alta efficienza totalmente chiuso da Waylead Electric, per questo motivo.

OEM Three-Phase Totally Enclosed High-Efficiency Motor Suppliers, Company - Cixi

Fornitori di motori OEM trifase completamente chiusi ad alta efficienza, Azienda - Cixi Waylead Electric Motor Manufacturing Co., Ltd è un fornitore e azienda cinese di motori trifase completamente chiusi ad alta efficienza OEM, dettagli... Visualizza il prodotto →

Funzionamento normale vs. Fase singola: un confronto affiancato

La tabella seguente confronta il comportamento di un motore trifase con alimentazione bilanciata e durante la fase monofase a pieno carico nominale.

Principali parametri di funzionamento di un motore trifase con alimentazione bilanciata e durante la monofase
Parametro	Funzionamento normale	Fase singola
Linee di alimentazione energizzate	3	2
Corrente di linea	Valore nominale	Da 1,7 a 2,0 volte valutato o più
Temperatura dell'avvolgimento	Stabile nella classe di isolamento	Sale rapidamente al di sopra del limite nominale
Coppia	Costante e fluido	Pulsante al doppio della frequenza di linea
Vibrazioni e rumore	Ronzio basso e costante	Forti vibrazioni e ronzio anomalo
Rischio di esaurimento	Basso con protezione corretta	Alto a meno che la protezione non intervenga

Domande frequenti

Un motore monofase può soffrire la monofase?

No. Monofase è un termine che si applica specificamente ai motori trifase. Un motore monofase può riscontrare un problema di surriscaldamento simile se l'avvolgimento di avviamento si guasta o il condensatore di funzionamento si apre, ma la causa e l'approccio di protezione sono diversi.

Per quanto tempo un motore può funzionare monofase?

A pieno carico, un motore può raggiungere il limite termico dell'avvolgimento in soli due-cinque minuti. Con un carico leggero, può continuare a funzionare per ore senza inciampare, ma il calore prolungato danneggia lentamente l'isolamento e riduce la durata del motore. Qualsiasi condizione monofase prolungata deve essere trattata come grave.

Un relè di sovraccarico standard proteggerà dalla monofase?

Non sempre. Un relè di sovraccarico bipolare non è in grado di rilevare la perdita di una fase sulla linea non protetta, quindi potrebbe non scattare. Un relè tripolare è più efficace, soprattutto con la sensibilità alla perdita di fase, ma potrebbe comunque rispondere lentamente a carico parziale. Un relè di mancanza fase dedicato fornisce la protezione più rapida e affidabile.

Scelta di un motore in grado di gestire le condizioni di fornitura reali

La monofase è un guasto a monte, ma il motore è il componente che ne fa le spese. La strategia più economica è quella di prevenire il guasto attraverso un relè di mancanza fase, una protezione da sovraccarico tripolare e un controllo regolare dei collegamenti e dei fusibili a monte del motore.

Per le nuove installazioni, un motore con un design termico robusto aggiunge un ulteriore margine di sicurezza in condizioni di fornitura sfavorevoli. Waylead Electric costruisce motori trifase per applicazioni a servizio continuo in pompe, compressori, ventilatori e macchine utensili. Il Motore trifase ad alta efficienza con potenza frazionaria copre la gamma di potenza più piccola in un telaio completamente chiuso, mentre il Motore IEC IE3 ad alta efficienza offre la classe di efficienza più alta per le apparecchiature conformi allo standard IEC. Puoi esplorare il gamma completa di motori trifase sul sito aziendale.