三相異步電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)

1、三相異步電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)與研究主題詞：921發(fā)射場(chǎng)在各領(lǐng)域的電動(dòng)機(jī)基本上都是三相異步電動(dòng)機(jī),從近年的運(yùn)行情況來(lái)分析,因管理不善或使用不當(dāng)?shù)仍蛲鶎?duì)電機(jī)的正常工作造成影響,本文對(duì)921發(fā)射場(chǎng)的電機(jī)主要發(fā)生的斷相問(wèn)題進(jìn)行了全面的分析和闡述, 摘 要：異步電動(dòng)機(jī)、斷相、保護(hù)、異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生電源斷相的故障，這主要是因某一相的熔斷器熔斷造成，另外外部電源斷相、交流接觸器的某一對(duì)主觸點(diǎn)接觸不良、接線松動(dòng)和電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部開(kāi)路，也可能引起斷相故障。斷相后出現(xiàn)負(fù)序分量，正序?qū)ΨQ電壓和負(fù)序?qū)ΨQ電壓分別產(chǎn)生兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，二者合成后為一圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，負(fù)序電流激發(fā)的負(fù)序磁場(chǎng)使電機(jī)輸出功率

2、和電磁轉(zhuǎn)矩下降。在空載或輕載時(shí)，電源斷相后，電動(dòng)機(jī)一般不會(huì)停止運(yùn)行，但是剩下的兩相負(fù)荷電流增大。如果是重載時(shí)斷相，斷相后電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)將不斷減速，直至堵轉(zhuǎn)。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩和恒功率負(fù)載，電流將增大至正常運(yùn)行時(shí)的好幾倍，如果沒(méi)有有效的保護(hù)，電動(dòng)機(jī)的繞組將會(huì)很快燒毀。水泵風(fēng)機(jī)類負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，如果在重載時(shí)斷相，轉(zhuǎn)速下降后，負(fù)載轉(zhuǎn)矩下降得很多，斷相后可以穩(wěn)定電流。實(shí)踐表明，電源斷相是異步電動(dòng)機(jī)燒毀的主要原因，在異步電動(dòng)機(jī)繞組燒毀的故障中，以上是由斷相引起的，因此有必要給異步電動(dòng)機(jī)設(shè)置可靠的斷相保護(hù)裝置。一、電壓檢測(cè)型斷相保護(hù)電路1、 星形取樣電路電路如圖1所示，三個(gè)組值相同的電阻分別

3、接在電動(dòng)機(jī)的三個(gè)進(jìn)線端，它們接成星形。繼電器KA的常閉觸點(diǎn)串接在控制異步電動(dòng)機(jī)的交流接觸器的自鎖電路中。假設(shè)三相電源電壓是對(duì)稱的，即各相電壓互差120，且各相電壓的有效值相同。點(diǎn)源沒(méi)有斷相時(shí)，星形電阻的中點(diǎn)M點(diǎn)與N點(diǎn)（三相電源的中性導(dǎo)線）之間無(wú)電壓，接在它們之間的光電藕合器的發(fā)光二極管不亮。電源斷相時(shí)，M點(diǎn)與N點(diǎn)之間將產(chǎn)生較大的電位差，使光電藕合器的發(fā)光二極管發(fā)光，它的光敏三極管飽和導(dǎo)通，繼電器KA的線圈得電，它的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使交流接觸器的線圈失電，電機(jī)停止運(yùn)行。 圖1交流電壓實(shí)際上不可能是完全對(duì)稱的，電源沒(méi)有斷相時(shí)圖1中M點(diǎn)與N點(diǎn)之間也可能有電壓存在，如果三相電源電壓的不對(duì)稱性比較嚴(yán)重，M

4、點(diǎn)和N點(diǎn)之間的電壓可能會(huì)使保護(hù)裝置誤動(dòng)作，為了解決這一問(wèn)題，可以在光電藕合器的發(fā)光二極管所在回路中串接一個(gè)穩(wěn)壓管W（見(jiàn)圖1），它提供了一個(gè)門檻電壓，只有當(dāng)M點(diǎn)和N點(diǎn)之間的電壓大于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值和光電藕合器的發(fā)光二極管的管壓降（1.8V）時(shí)，發(fā)光二極管才能導(dǎo)通。在選擇穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值時(shí)，應(yīng)保證在電源斷相時(shí)，M點(diǎn)和N點(diǎn)之間的電壓足以使穩(wěn)壓管和發(fā)光二極管導(dǎo)通。如果W的穩(wěn)壓值選得過(guò)大，電源斷相時(shí)保護(hù)裝置可能不起作用；穩(wěn)壓值如果偏小，在電源不對(duì)稱性特別嚴(yán)重時(shí)，保護(hù)裝置又可能誤動(dòng)作。圖1中的三個(gè)取樣電阻的阻值應(yīng)足夠大（幾十千歐），以減小它的功耗。圖2所示電路中用可控硅驅(qū)動(dòng)繼電器KA，繼電器的常閉觸點(diǎn)串接在控

5、制異步電動(dòng)機(jī)的交流接觸器的自鎖電路中。電源斷相時(shí)，M點(diǎn)和N點(diǎn)之間的電壓使可控硅導(dǎo)通，繼電器KA的線圈失電，電機(jī)停轉(zhuǎn)。圖22、 雙星形取樣電路電路如圖3所示，6個(gè)大小相同的電阻組成兩組星形電路，分別接在圖1中熔斷器上方的A、B、C點(diǎn)和電動(dòng)機(jī)的入口U、V、W處。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)A點(diǎn)與U點(diǎn)、B點(diǎn)與V點(diǎn)、C點(diǎn)與W點(diǎn)之間的電壓分別相等，所以兩個(gè)星形的中點(diǎn)（M點(diǎn)與m點(diǎn)）之間的電壓總是為零，電源各相電壓不對(duì)稱時(shí)，亦是如此。僅在A點(diǎn)與U點(diǎn)、B點(diǎn)與V點(diǎn)、C點(diǎn)與W點(diǎn)之間的某一電路斷開(kāi)時(shí)（如某一相的熔斷器熔斷），M點(diǎn)與m點(diǎn)之間才會(huì)出現(xiàn)電壓，經(jīng)二極管整流后光電藕合器的發(fā)光二極管發(fā)光，保護(hù)裝置動(dòng)作。這種保護(hù)電路不受電源

6、不對(duì)稱性的影響，其參數(shù)與電動(dòng)機(jī)的容量無(wú)關(guān)，其缺點(diǎn)是外部接線較多，如果是A、B、C點(diǎn)之前或U、V、W之后的故障引起的斷相，例如外部電源引起的斷相，該電路起不到保護(hù)作用。圖33、 使用繼電器的斷相保護(hù)電路電路如圖4所示，三個(gè)繼電器分別接在電動(dòng)機(jī)的三個(gè)進(jìn)線端U、V、W和電源中性導(dǎo)線N點(diǎn)之間。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)各繼電器的線圈得電吸合，它們的常開(kāi)觸點(diǎn)串接在交流接觸器的自鎖回路內(nèi)。初看起來(lái)，某相的繼電器線圈將會(huì)失電，使交流接觸器的線圈斷電，電機(jī)停轉(zhuǎn)。圖4實(shí)際上失去電源的電動(dòng)機(jī)的輸入端對(duì)電源中性導(dǎo)線（N點(diǎn)）的電壓并不為零，這是因?yàn)槭Ｏ碌膬上嘟涣麟妷喝匀粫?huì)在電動(dòng)機(jī)的氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割失去外部電源

7、那一相的繞組，使它產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電勢(shì)一般大于繼電器的解放電壓，所以失去電源那一相的繼電器一般仍會(huì)吸合，起不到斷相保護(hù)的作用。二、電流檢測(cè)型斷相保護(hù)電路某一相的電源斷相時(shí)，該相的電流由運(yùn)行時(shí)的值突然將到零。由于異步電動(dòng)機(jī)具有較大的氣，其空載電流較大，所以即使在空載時(shí)電源突然斷相，電流也有較大的變化。利用這一特點(diǎn)，可以設(shè)計(jì)出可靠的、與三相電壓不對(duì)稱性無(wú)關(guān)的電源斷相保護(hù)電路，利用互感器提供的電流信號(hào)還可以增設(shè)過(guò)載保護(hù)等功能。電路如圖5所示。圖中用電流互感器作電流傳感器，并用它來(lái)隔離主回路和控制回路，繼電器KA的常閉觸點(diǎn)串接在控制異步電動(dòng)機(jī)的交流接觸器的自鎖電路中。電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，三相電流互感

8、器的副邊電流經(jīng)取樣電阻R轉(zhuǎn)換為交流電壓，整流慮波后轉(zhuǎn)換為直流電壓，分別使晶體管V1、V2和V3飽和導(dǎo)通，或門的三個(gè)輸入端均為低電平，其輸出端亦為低電平，V4和V5均為載止?fàn)顟B(tài)，繼電器KA的線圈無(wú)電流，保護(hù)電路不起作用。 圖5某一相電源斷相時(shí)，接在該相的電流互感器副邊無(wú)電流，V1V3中對(duì)應(yīng)的晶體管載止，或門的一輸入端變?yōu)楦唠娖?，其輸出也變?yōu)楦唠娖?，它使晶體管V4和V5飽和導(dǎo)通，繼電器KA的線圈通電，它的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使交流接觸器的線圈失電，電機(jī)停止運(yùn)行。使用電流互感器的電流取樣斷相保護(hù)電路的工作可靠，但是使用的元件較多，成本較高。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意電流互感器的容量有一定的限制如果它的副邊接有電流表或電度表，再接入較大的電阻將會(huì)影響測(cè)量精度?？梢栽陔娏骰ジ衅鞯母边吔尤胼^小的取樣電阻，再用運(yùn)算放大器將該電阻兩端的微小電壓放大，也可以增設(shè)第二級(jí)電流互感器，其原邊額定電流為5A，副邊額定電流為0.1A，它的原邊接在第一級(jí)電流互感器的副邊回路內(nèi)，它的副邊可以