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(jīng)常會出現(xiàn)斷相運行的情況，在短時間內(nèi)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(yīng)的保護措施。
關(guān)鍵詞：斷相保護；保護方法；三相電動機

0 引言
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，三相電動機得到了廣泛的應(yīng)用，在生產(chǎn)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(xiàn)控制，但在很多斷相情況下，三相電動機低速運轉(zhuǎn)，定子電流很大，很容易造成電動機的燒毀，經(jīng)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(guān)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(shù)不會配比、計算與調(diào)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(lián)接的電動機，當(dāng)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(xiàn)斷相保護。而△型聯(lián)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(lián)接的電動機采用電流型、熱效應(yīng)型作斷相保護，對△型聯(lián)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(lián)接的電動機中都能起斷相保護作用，克服了熱效應(yīng)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(jīng)常出現(xiàn)其因缺相運行而燒毀的情況，根據(jù)研究，以下幾個方面的因素只要存在一條，就可導(dǎo)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(guān)如果不及時檢修，質(zhì)量較差，再加上長時間使用，也會發(fā)生斷相故障。
(3)當(dāng)用電量集中時，在變壓器低壓出口的保險片和配電室內(nèi)供電總閘刀熔斷器容易熔斷。
(4)電動機中某相繞組內(nèi)部接頭斷線或者是導(dǎo)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(dāng)電動機超負載運行、故障運行、供電線路電壓不穩(wěn)定或者交流接觸器容量選擇不當(dāng)時，會造成主觸頭接觸不良，導(dǎo)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(yīng)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(nèi)部都是固有部件，必須一一對應(yīng)，同時，柱與柱之間的距離應(yīng)盡可能地大，這樣可以防止并聯(lián)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(shè)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(fā)現(xiàn)不及時，還會造成電動機的燒毀以及設(shè)備的損壞，從而影響連續(xù)的生產(chǎn)，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(fā)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(dāng)今的電動機缺相保護電路線路復(fù)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(chǎn)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(dāng)?shù)呐渲迷€可起到無功補償?shù)淖饔谩?br /> 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(dāng)三相電源缺相時，中性點電位會升高到相電壓。根據(jù)此特點監(jiān)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(yīng)串接于交流接觸器的控制回路中。當(dāng)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(xiàn)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(jié)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(yīng)式電動機，接線簡單，基本不占用空間，容易實現(xiàn)。

4 結(jié)束語
三相電動機斷相保護電路的設(shè)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(yīng)用中能降低修理成本以及設(shè)備的故障率，具有一定的經(jīng)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(chǔ)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(zhì)問題。