三相電動機“斷相保護”的研究

摘要：電動機有負載運行、斷相運行、空載運行及過載運行等好多種運行方式，在使用過程中，經常會出現斷相運行的情況，在短時間內電動機就被燒毀，造成很大的損失。針對三相電動機的斷相問題，提出了一些相應的保護措施。
關鍵詞：斷相保護；保護方法；三相電動機

0 引言
隨著工農業生產的發展，三相電動機得到了廣泛的應用，在生產機械的電氣控制線路中，采取了對電動機的各種保護措施。由于過流保護、短路保護、欠壓保護、過載保護及零壓保護很容易實現控制，但在很多斷相情況下，三相電動機低速運轉，定子電流很大，很容易造成電動機的燒毀，經濟損失嚴重。因此，對三相電動機“斷相保護”的研究也越來越受關注。
從電流方面看，目前常用的三相電動機斷相保護器，用戶使用時大多數不會配比、計算與調試，很不方便，而且斷相后沒有記憶功能，不能與閘刀配合使用，使用范圍受到限制；從接線方面看，對Y型聯接的電動機，當某相斷相則該相無電流，而另兩相中有某相電流比額定電流高時，則將使該相保護器切斷電源，使電動機停止運行，從而實現斷相保護。而△型聯接中情況就不一樣，在保護器保護的情況下仍將電動機燒毀，達不到斷相保護的目的。所以，對Y型聯接的電動機采用電流型、熱效應型作斷相保護，對△型聯接的電動機斷相保護采用電壓型作斷相保護。
電壓型電動機斷相保護器，在Y型、△型聯接的電動機中都能起斷相保護作用，克服了熱效應型、電流型在電動機斷相保護中的局限性，而且具有低電壓、過電壓保護功能，適用于三相四線380V供電條件下的各種電動機。

1 電動機斷相運行的因素
在三相電動機的使用過程中，經常出現其因缺相運行而燒毀的情況，根據研究，以下幾個方面的因素只要存在一條，就可導致電動機的斷相運行。
(1)某相熔體燒斷。
(2)控制電動機的閘刀開關如果不及時檢修，質量較差，再加上長時間使用，也會發生斷相故障。
(3)當用電量集中時，在變壓器低壓出口的保險片和配電室內供電總閘刀熔斷器容易熔斷。
(4)電動機中某相繞組內部接頭斷線或者是導線接頭接觸不良都會造成斷相運行。
(5)操作頻率過高或者負載較大時，造成電動機短路，從而燒斷熱元件。
(6)當電動機超負載運行、故障運行、供電線路電壓不穩定或者交流接觸器容量選擇不當時，會造成主觸頭接觸不良，導致斷相運行。

2 電動機斷相保護的原理
電動機斷相保護裝置的電路共有六個外接端子，其中N是接電源的零線，A、B、C是接主電路對應的A相B相和C相，IN和OUT兩個接線端與控制回路電源串接。每個外接端子的內部都是固有部件，必須一一對應，同時，柱與柱之間的距離應盡可能地大，這樣可以防止并聯接線柱之間短路。因此，這些固有部件一定要謹慎接好，接錯時還有可能燒壞保護裝置。電動機斷相保護裝置的原理如圖1所示。

3 電動機斷相保護的方法
電動機斷相保護的方法有：采用電壓繼電器、采用斷絲電壓保護、采用帶斷相保護的熱繼電器、采用專門為斷相運行而設計的斷相保護繼電器、采用欠電流繼電器等。
3．1 斷相保護的目的
在三相電動機的運行中，只要有以下情況之一，如接觸器觸點燒損等造成一相接觸不良，安裝維護等原因造成一相斷線或者三相電源的熔斷器一相熔斷，都會造成三相電動機斷相運行。如果發現不及時，還會造成電動機的燒毀以及設備的損壞，從而影響連續的生產，造成一定的損失。
為了保障電動機的安全運行，一般重要電動機都裝有各種斷相保護裝置，以防在發生缺相時造成電動機的燒毀，盡可能減少不必要的損失。
3．2 基本原理
當今的電動機缺相保護電路線路復雜，元件較多，工作可靠性不高，大部分采用電子式保護裝置，或者由于工作失常，造成電動機不能合閘或保護拒動，影響生產的順利進行。
本文介紹的保護裝置不僅具有元件少，原理簡單，基本不需維護、工作可靠等多方面的特點，而且通過盡可能適當的配置元件，還可起到無功補償的作用。
該保護裝置的原理是：三相星形接線的中性點，三相負載平衡時電位基本是低電位，當三相電源缺相時，中性點電位會升高到相電壓。根據此特點監測電源的供電情況，可以起到缺相保護作用。
3．3 接線說明
接線時，三個電容器接成星形，電容器端子分別接A、B、C三相電源，中性點接電壓繼電器的線圈，線圈另一端接地。電壓繼電器的常閉接點應串接于交流接觸器的控制回路中。當A、B、C任一相斷開時，中性點電位升高為相電壓，電壓繼電器動作，使交流接觸器的控制回路斷開，切除電動機電源，實現了斷相保護。
對于低電壓電動機來講，主要是耐壓水平足夠就可以，電容器容量不需太大。在選擇電容器容量時，可以結合電動機的功率選擇合適的電容值。
對于高壓電動機，其保護裝置相對完善。這種保護裝置適用于各類三相感應式電動機，接線簡單，基本不占用空間，容易實現。

4 結束語
三相電動機斷相保護電路的設計可以達到快速切斷控制回路電源的目的，在三相電動機缺相時，不僅能起到保護電機的作用，而且此保護裝置還具有相序指示和缺相指示，能滿足直觀的視覺提示，在實際應用中能降低修理成本以及設備的故障率，具有一定的經濟適用性。
綜上所述，在對三相電動機“斷相運行”的原因研究的基礎上，從啟動控制電路上和主電路上采取了切實可行的斷相保護的方法，有效地解決了實質問題。