設(shè)計一個三相電動機的缺項電子保護裝置.doc

電氣自動化專業(yè)畢業(yè)論文設(shè)計一個三相電動機的缺項電子保護裝置學(xué)生姓名：學(xué)號：專業(yè)：電氣自動化指導(dǎo)老師：完成時間：畢業(yè)論文摘要本課題是根據(jù)電動機缺相運行的各種情況,研究設(shè)計出符合生產(chǎn)要求的保護電路。我們知道,三相異步電動機三相繞組通入三相交流電時產(chǎn)生均衡的旋轉(zhuǎn)磁場。這是三相異步電動機運行的基本條件。所謂缺相,即三相供電電源中缺少一相(如三根相線中的任何一根斷開)或三相繞組中有任何一相斷開。發(fā)生上敘任何一種情況,都不具備三相異步電動機運行的基本條件,統(tǒng)稱為缺相運行。而在工礦企業(yè)生產(chǎn)運行中,異步電動機因缺相而燒毀的數(shù)量驚人。故本設(shè)計就缺相原因,斷相運行時的理論分析進行探討,以此作為尋求與評定合理的缺相保護措施的基礎(chǔ),在此次設(shè)計中,我們采用對稱分量法分析缺相運行,并分電動機起動前就缺相和電動機起動后發(fā)生缺相兩種情況進行分析。另外對于電動機的主要控制電路,斷相故障信號提取電路等等都加以分析,選擇。力求做到最經(jīng)濟實用,安全有效，并進一步設(shè)計出適合實際生產(chǎn)的保護電路。關(guān)鍵詞：三相異步電動機；缺相；對稱分量法；保護電路；傳感型畢業(yè)論文AbstractThissubjectistolackvariouskingdsofsituationsoperatedaccordingtothemotor,studyanddesigntheprotectioncircuitwithaccordswhittheproductiondemand.weknow,threedifferentstepmotorthree-phasewindingcoherenttoenterthree-phaseproducethebalancedrotatorymagneticfieldatthealternatingcurrent.thesearetheprimarycanditiongthatthreedifferentstepmotorsoperate.Namelysupplypowerandlackaphaseinthepowerinthreephases.orthereisawantonaphaseonaphasedisconnectioninthethree-phasewinding.chatanykindofsituationonhappening,dontpossesstheprimaryconditionthatthreedifferentstepmotorsoperate,referredtoasrunningscarcly,andproducewhilerunningintheindustrialandminingenterprises,asynchronousquantitythatmotorburnsbecauseofbeinglacksthelookssurprising.sodesignaccordingtothereasonwhichisshortofprotectivemeasuretoregardaccordingtosituationtheseasanddesignthesuitableprotectioncircuitthatproduceactuallyfnrther.Inthisdesign,weadoptthesymmetricalweightmethodanalysethatrunsscarcly.beforedividingmotorstartonlacklooksandisitanalysestolackphasetwokindsofsituationstohappenafterstarting.Maincontrolcircuittothemotorinaddition,lackthetroublesignalofthelooksanddrawthecircuit,etc.analyseinaddition.itismosteconomicalandmostpracticaltomakeeveryefforttoaccomplish,safeandeffective.Keywords:threedifferentstepmotor；lackingphase；symmetricalweightmethod；protectioncircuit；sensortype畢業(yè)論文目錄引言.錯誤!未定義書簽。1.簡述缺相保護電路的發(fā)展的和實際應(yīng)用.11.1簡要概述三相異步電動機保護電路的特點.11.2實際生活中缺項保護的重要用途.12.三相異步電動機缺相運行分析.22.1缺相情況概述.22.2三相異步電動機缺相運行.22.3缺相的各種原因.22.4判斷缺相的正確分析方法.32.5星型接法電動機的缺相分析.42.5.1星型電動機起動前某電源線或繞組相斷開.42.5.2星型電動機起動后某電源線或繞組相斷開.42.6三角形接法電動機的缺相分析.52.6.1起動前某繞組相斷開.52.6.2起動后某繞組相斷開.52.6.3起動后某電源線斷開.62.7公用母線一相斷開.73.三相異步電動機缺相保護方案.73.1電流傳感型缺相保護.73.1.1根據(jù)熱繼電器的特有性能來保護電動機.73.1.2欠電流或過電流信號的缺相保護法.83.2簡單可靠的電機缺相保護電路(聲光報警).9結(jié)束語.11致謝.13參考文獻.14畢業(yè)論文第1頁共14頁引言三相異步電動機是國民經(jīng)濟各部門廣泛應(yīng)用的動力設(shè)備，據(jù)資料統(tǒng)計，我國每年由于電動機的損壞而造成的經(jīng)濟損失，估計要達數(shù)億元,由于電動機缺相導(dǎo)致燒毀的比率占總數(shù)的58%。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，電動機在各個領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛，因此保護電動機的安全可靠運行更加迫切，而三相異步電動機損壞的主要原因，就是由于缺相造成的。我們已經(jīng)學(xué)過三相異步電動機運行的基本條件是：三相異步電動機三相繞組通入三相交流電時，產(chǎn)生均衡而穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)磁場。所謂缺相，是針對三相交流電源而言，工業(yè)電機一般都是三相火線，因為工業(yè)用電是380V，每相相差120度的三相電，缺少一根火線。（如三根火線中任何一根斷開）或三相繞組中有任何一相斷開。當(dāng)發(fā)生缺相的時候，相當(dāng)于三相異步電動機在不對稱的電壓下運行，未缺相的那相電流會急劇增大，其現(xiàn)象表現(xiàn)為：電機嗡嗡直叫、發(fā)熱、轉(zhuǎn)速較慢或者不轉(zhuǎn)動。這樣將發(fā)生過熱而使電動機燒毀。為此對三相異步電動機的缺相運行進行保護是非常重要的。1.簡述缺相保護電路的發(fā)展的和實際應(yīng)用1.1簡要概述三相異步電動機保護電路的特點根據(jù)畢業(yè)論文的各項要求，對三相異步電動機的缺相運行進行分析，并根據(jù)感應(yīng)電動機缺相運行的各種情況，分析出具體原因，并針對性的研究設(shè)計出符合技術(shù)要求的缺相保護電路，包括主電路、操作電路和控制電路。其控制電路又包括檢測放大、跟蹤比較、執(zhí)行輸出等環(huán)節(jié)。嚴(yán)格按照論文要求，做到準(zhǔn)確分析，正確理解。分析出電路動作可靠，抗干擾能力強，同類情況的保護電路具有一定的通用性。目前，國內(nèi)主要采用電子式缺相或錯相保護電路，這類電路大多采用了較多的電子元件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價格較高，且工作可靠性較差，維護工作量較大。異步電動機控制電路的設(shè)計思路，廣泛采用三相電源中的兩相，來判別缺相和相序問題。或者把取樣電路接成星型缺相時，利用星型電路的中性點與電源零線之間的電壓不為零的特點，經(jīng)過一系列變換控制電路，來使執(zhí)行元件動作，最終達到保護的效果。這樣，往往沒有把缺相和相序等因素共同考慮，存在一定的缺陷。此外，這些電路的元件多，價格高，可靠性較差，得不到廣泛使用和推廣。因此，許多專家和學(xué)者，以及設(shè)計單位都在進一步研究優(yōu)化電動機的系統(tǒng)控制，綜合考慮三相電源的相序和缺相兩因素對電動機的影響，設(shè)計一種系統(tǒng)控制的輔助邏輯電路，在電源缺相或相序出錯的時，自動切斷電源達到及時保護電機目的。本文提出三種較為簡單實用的控制線路，僅用繼電器、附加電容和電阻，便構(gòu)成了相序測量環(huán)節(jié)，且具有錯相和缺相的保護控制功能。1.2實際生活中缺項保護的重要用途錯相和缺相保護在礦山采掘設(shè)備中有著及其廣泛和重要的應(yīng)用，如國產(chǎn)的WK-4，WK-10挖掘機等設(shè)備均有錯相和缺相保護電路。它避免了這些移動設(shè)備在重新接線過程中對設(shè)備損害、減少了系統(tǒng)故障和電機燒壞等事故，并大大加快了系統(tǒng)調(diào)試速度。在挖掘機中，錯相將使旋轉(zhuǎn)磁場逆轉(zhuǎn)，從而造成電動機反轉(zhuǎn)；某相脈沖將觸發(fā)另一相電壓，從而無法把全部機構(gòu)的零位調(diào)出來。研究缺相保護的各種方案中，就其原理而言，可分為參數(shù)平衡檢測、熱效應(yīng)檢測兩大類。前者屬于缺相檢測保護，缺相發(fā)生后，立即把檢測到的電壓、電流信號傳達給執(zhí)行元件，把電機的電源立即斷開并警報；后者屬于過熱保護，缺相發(fā)生后，電動機依然繼續(xù)運行，直到溫升超過極限值時才停止運轉(zhuǎn)，屬于傳感器類型的保護。執(zhí)行缺相保護的元件一般可分為：利用缺相信號直接推動繼電器動作的電磁式缺相保護；利用缺相信號，通過晶體管電子線路畢業(yè)論文第2頁共14頁動作的電子式缺相保護；利用熱繼電器或熱敏元件的缺相保護等。在早先的缺相保護方法中，利用電磁繼電器較多，現(xiàn)有逐步向晶體管控制的方向發(fā)展的趨勢；或?qū)⑦^載、缺相保護合為一體的綜合保護器。隨著設(shè)備的集中控制及自控、程控程度的提高，電機缺相保護的集中監(jiān)視的探討，也具有很大的實用價值。由于本次論文的課題是：三相異步電動機缺相及其保護電路的分析。所以本論文的正文部分也分為兩大部分，即三相異步電動機的缺相運行分析和三相異步電動機缺相保護電路的分析。在第一部分中，主要運用對稱分量法對三相異步電動機的缺相運行進行分析。分析三相異步電動機缺相運行的目的，在于了解缺相狀態(tài)下電壓或電流的變化規(guī)律。這也是取出缺相故障信號，擬定缺相保護方案和衡量缺相保護方案的有效性、合理性的理論依據(jù)。而三相異步電動機的缺相情況，從大體上來分即三相異步電動機起動前缺相和起動后缺相兩種情況，另外再根據(jù)電動機繞組接法Y/不同來進行分析。對于每一種三相異步電動機不同的缺相情況，都深入的分析其缺相后的電壓電流情況，是否能夠繼續(xù)工作，是否會燒壞繞組，其缺相情況下的具體的電壓、電流的數(shù)值也通過分析計算求得。（在第二部分中，主要根據(jù)對缺相信號的不同檢測方法分別討論一些三相異步電動機的缺相保護電路，例如電流平衡檢測、電壓平衡檢測、邏輯控制等。其中電流平衡檢測的缺相保護方案有2種，電壓平衡檢測的缺相保護方案有2種。對于設(shè)計出的缺相保護電路，都從原理和電路圖作出詳細的分析比較說明。）最后是對全文的總結(jié)，從整體上概括了三相異步電動機的缺相保護的方案。比較分析了文中所介紹的缺相保護電路，指出它們各自的適用情況，優(yōu)劣情況，并作出一一介紹，力求做到形象直觀地反映各種缺相保護方案的特點，適用的電動機情況等等。2.三相異步電動機缺相運行分析2.1缺相情況概述缺相是針對三相交流電源而言的，工業(yè)電機一般都是三相火線，因為工業(yè)用電是380V，每相相差120度的三相電，缺少一根火線即為缺相。其現(xiàn)象表現(xiàn)為：電機嗡嗡直叫、發(fā)熱、轉(zhuǎn)速較慢或者不轉(zhuǎn)動。電動機缺相時其發(fā)熱絕對不是正常的3倍，而是68倍，主要不是定子發(fā)熱而是轉(zhuǎn)子發(fā)熱，異步電動機的轉(zhuǎn)子散熱總是很差，轉(zhuǎn)子受熱，就會加熱軸承，使得潤滑變差，形成惡性循環(huán)。在缺相時，電動機額定負載下，電流增大1.8倍，一般認為熱繼電器可以很好的保護電動機。實際上，熱繼電器基本保護不了電動機，如果整定電流為額定電流，在啟動時或者在過載情況下，非常容易誤動，電動機偶爾過載一下是沒有問題的，而頻繁出現(xiàn)將損壞電機。而熱繼電器設(shè)定的電流一般調(diào)得偏大，在缺相時基本沒有反映，所以熱繼電器保護電動機是非常不完備的。當(dāng)電機維持一定的缺相時間后，就會因過熱從而燒壞電機。2.2三相異步電動機缺相運行當(dāng)三相異步電動機三相繞組通入三相交流電時，定子繞組產(chǎn)生均衡的旋轉(zhuǎn)磁場，是三相異步電動機運行的基本條件。所謂缺相，是針對三相交流電機而言，工業(yè)電機一般都是三相火線，因為工業(yè)用電是380V，每相相差120度的三相電，缺少一根火線。（如三相火線中任何一根斷開）或三相繞組中有任何一相斷開。三相異步電動機在此種情況下運行，屬于單相運行，我們稱之為缺相運行。2.3缺相的各種原因在眾多的人為和自然因素中，缺相也有著明顯的劃分種類，首先根據(jù)星形接法和三角形接法電動機的缺相情況不同，可以歸為兩類。星形接法電動機，無論電源一線斷開或繞組一畢業(yè)論文第3頁共14頁相斷開，即成單相交流電源供電、其他兩相繞組串聯(lián)的情況，通稱為單相運行。對三角形接法電動機，電源缺相和繞組缺相需分開考慮，當(dāng)供電電源一線斷開時，三個繞組通入單相交流電，電動機單相運行；當(dāng)繞組一相斷開時，另兩相接在三相電源上，由兩相交流電供電，可稱為兩相運行。無論單相運行或兩相運行，都稱為缺相運行。由上可見，造成缺相運行的原因有兩個方面，即供電電源和電動機本身，這樣可歸納為下述四種缺相故障情況：（1）星形接法電動機電源線或繞組斷開；（2）三角形接法電動機電源一線斷開；（3）三角形接法電動機繞組一相斷開；（4）多臺電動機公用供電母線一線斷開。上述四種情況中3較少，1、2、4可能性較大。對于中小型三相異步電動機造成供電電源一線斷開的原因是：低壓熔斷器或刀閘（包括鐵殼開關(guān)