三相異步電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)設(shè)計(jì)-畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

第一章前言三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，是當(dāng)前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最普遍的電動(dòng)機(jī)，因此了解電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能、故障原因等極為重要。在生產(chǎn)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)行直接影響生產(chǎn)效益，故對(duì)電動(dòng)機(jī)采取保護(hù)措施是必不可少的。然而造成三相電動(dòng)機(jī)損壞、燒毀的原因很多，其中斷相運(yùn)行(也稱(chēng)缺相或單相運(yùn)行)是電動(dòng)機(jī)損壞的主要原因之一。本文就三相異步電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)進(jìn)行分析，并探討幾種斷相保護(hù)電路在實(shí)際中的應(yīng)用。目的和意義：本文主要是運(yùn)用電機(jī)學(xué)知識(shí)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)斷相進(jìn)行分析，從而得出斷相后與斷相前之間的電流關(guān)系，如果電流長(zhǎng)期過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)損毀。然后以三相異步電動(dòng)機(jī)連續(xù)控制電路為例進(jìn)行分析，克服斷相不能被控制電路檢測(cè)的缺點(diǎn)，采用接觸器來(lái)控制，來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)能完成斷相控制的控制電路圖。此電路簡(jiǎn)捷，控制及時(shí)、精確，而且能減少更多的資金投入，使之運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)、生活中，避免更多的損失。第二章三相異步電動(dòng)機(jī)斷相的原因及危害第一節(jié)斷相原因三相異步電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行的原因很多,常見(jiàn)的情況有以下幾種:①氣候惡劣(如刮風(fēng),下雨,下雪等),造成電網(wǎng)一相電源斷線；②閘刀開(kāi)關(guān)上的熔體沒(méi)有擰緊，或擰得過(guò)緊（將熔體端頭壓斷），熔體出現(xiàn)浮接現(xiàn)象。此外，熔體選擇不當(dāng)，有一相熔體較細(xì)而熔斷（占比例最大）；③電動(dòng)機(jī)繞組引出線與接線端子之間一相松脫；④閘刀開(kāi)關(guān)、自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)、接觸器等開(kāi)關(guān)電器的一相觸頭損壞等；⑤電動(dòng)機(jī)定子繞組一相斷線等等[1]。將以上各種情況歸納為：電動(dòng)機(jī)外部電源斷相和電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組斷線斷相兩種。第二節(jié)斷相的危害電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行是不允許的[2]。電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行對(duì)電動(dòng)機(jī)造成危害的有：起動(dòng)前斷相和運(yùn)行中斷相。2.2.1起動(dòng)前斷相起動(dòng)前斷相也就是三相異步電動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)電源斷一相。當(dāng)缺相發(fā)生在三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前，那么接通電源后，由于定子無(wú)法形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也就無(wú)法起動(dòng)，轉(zhuǎn)子左右擺動(dòng)，有強(qiáng)烈的“嗡嗡”聲。這時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)流過(guò)的電流是堵轉(zhuǎn)電流[3]，這個(gè)電流很大，電流約為工作電流的4～7倍，使電動(dòng)機(jī)繞組嚴(yán)重發(fā)熱，若保護(hù)裝置不動(dòng)作，時(shí)間一長(zhǎng)必會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。2.2.2運(yùn)行中斷相缺相發(fā)生在三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中，造成嚴(yán)重的三相電壓、三相電流不平衡，定子磁場(chǎng)由三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變?yōu)閱蜗嗝}振磁場(chǎng)[4]，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大大降低，只要負(fù)載轉(zhuǎn)矩允許電動(dòng)機(jī)仍能轉(zhuǎn)動(dòng)，但出力將大大降低，此時(shí)電動(dòng)機(jī)二相運(yùn)行的電流等于額定電流1.5～2倍，由于大電流長(zhǎng)時(shí)間在定子繞組中流動(dòng)，會(huì)使定子繞組過(guò)熱，以致燒毀。負(fù)載越大電動(dòng)機(jī)就越容易燒毀。綜上所述，電源斷相或繞組斷線，使電動(dòng)機(jī)單相運(yùn)行是不利的，所以應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行斷相保護(hù)，否則會(huì)造成電動(dòng)機(jī)過(guò)流過(guò)載而燒毀。第三節(jié)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中斷相的運(yùn)行狀態(tài)分析電動(dòng)機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)斷相時(shí)，由于電流很大，一般保護(hù)裝置能實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，但是當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中，斷相問(wèn)題就復(fù)雜了[5]。在運(yùn)行中電源缺相，電源由三相變成了單相，定子磁場(chǎng)由三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變成了單位相脈動(dòng)磁場(chǎng)，但這一單相脈動(dòng)磁場(chǎng)可分成兩個(gè)互為反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)[6]。其中正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)正向轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，但這一轉(zhuǎn)矩比原來(lái)的電磁矩降低了許多，反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生了反向制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，它抵消了一部分正向轉(zhuǎn)矩，使本來(lái)就降低的電磁轉(zhuǎn)矩又降低了許多，故使電動(dòng)機(jī)的出力大為降低，如果負(fù)載不降低，電動(dòng)機(jī)的定子電流勢(shì)必增加，引起過(guò)熱，所以必須停止運(yùn)行，否則，可能燒毀電動(dòng)機(jī)。第三章斷相運(yùn)行電流的分析為了正確選擇斷相保護(hù)裝置，需要知道在斷相運(yùn)行狀態(tài)下，線電流與相電流的變化情況，現(xiàn)在我們來(lái)確定斷相運(yùn)行狀態(tài)下，線電流和相電流的相對(duì)值。第一節(jié)起動(dòng)前斷相三相供電導(dǎo)線之一在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前斷開(kāi)時(shí)，合閘后電動(dòng)機(jī)在單相電源上，電動(dòng)機(jī)定子線圈產(chǎn)生單相脈動(dòng)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。一．Y接電動(dòng)機(jī)一相電源或一相繞組斷開(kāi)，如圖1.1．電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前斷相：a）正常起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流IQ：b）斷相起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流：，=0.866IQ注：1）電機(jī)在斷相前后線電壓仍保持對(duì)稱(chēng)，因此有；2）電機(jī)在斷相前后每相繞組的阻抗值（模）不變，即=式中：-斷相前相電壓；-斷相前線電壓；-斷相后線電壓；-斷相前每相繞組的阻抗值（模）；-斷相后每相繞組的阻抗值（模）。對(duì)于一般低壓異步電動(dòng)機(jī)，~7）倍額定電流(IN)，所以斷相后電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流=~6）IN。2．電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中斷相：a）正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率P：P=COSb）斷相運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率：假定斷相后電動(dòng)機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)與效率均不變，即：P=；；而電壓：；由上面關(guān)系則有：即式中：-電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的線電流；-電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行時(shí)的線電流； -電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)；-電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)；-電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的效率；-電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行時(shí)的效率。當(dāng)負(fù)載率：1）β=時(shí)=02）β=時(shí)=0二．Δ接電動(dòng)機(jī)一相繞組斷開(kāi)，如圖2. 圖2等效電路如圖3.設(shè)每相繞組阻抗為，其中為斷相后功率因數(shù)角。以線電壓為參考正弦量（斷相后線電壓仍對(duì)對(duì)稱(chēng)）則有：由上面關(guān)系則有：；由基爾霍夫電流定律：則有：上述關(guān)系其向量圖如圖4.由圖4可求得與夾角為，于是可按圖5求與的數(shù)值關(guān)系，由余弦定可得：=1、電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)前斷相：a）正常起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流：b）斷相后起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流：=由上面關(guān)系則有：；對(duì)于一般低壓異步電動(dòng)機(jī)，~7）倍額定電流(IN)，所以斷相后電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流：2．電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中斷相：a）正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率P：P=COSb）斷相運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率：假定斷相后電動(dòng)機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)與效率均不變，即：P=；；由上面關(guān)系則有：當(dāng)：1）β=時(shí)==2）β=時(shí)==0.58式中：-電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的相電流；-電動(dòng)機(jī)的額定相電流；-電動(dòng)機(jī)的額定線電流三．Δ接電動(dòng)機(jī)電源一相斷開(kāi)，如圖6.設(shè)每相繞組阻抗為，其中為斷相后功率因數(shù)角。以線電壓為參考正弦量（斷相后線電壓仍對(duì)對(duì)稱(chēng)則有：==由基爾霍夫電流定律：由上面關(guān)系則有：；；因此有：電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)前斷相：a）正常起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流：b）斷相后起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流：；；因此有：又由于則有：2．電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中斷相：a）正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率P：P=COSηb）斷相運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)輸出功率：假定斷相后電動(dòng)機(jī)的輸出功率、功率因數(shù)與效率均不變，即：P=；；由上面關(guān)系則有：因此有：當(dāng)：1）β=時(shí)==1.732；2）β=時(shí)=3）β=時(shí)=0.866式中：-電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的相電流；-電動(dòng)機(jī)的額定相電流；-電動(dòng)機(jī)的額定線電流。將上述不同負(fù)載率時(shí)的斷相故障電流關(guān)系列表如下：斷相類(lèi)型編號(hào)電動(dòng)機(jī)接線方式類(lèi)型起動(dòng)前斷相運(yùn)行中斷相滿(mǎn)載β=100%輕載Y接電機(jī)電源一相或兩相斷開(kāi)1==1.732β=58%=斷相類(lèi)型編號(hào)電動(dòng)機(jī)接線方式類(lèi)型起動(dòng)前斷相運(yùn)行中斷相滿(mǎn)載β=100%輕載Δ接電機(jī)一相繞組斷開(kāi)2===0.866β=67%=0.58Δ接電機(jī)電源一相斷開(kāi)3==1.732β=58%=β=50%=0.866第四章三相異步電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)本文就以最常用的三相異步電動(dòng)機(jī)連續(xù)控制電路為例進(jìn)行分析。三相異步電動(dòng)機(jī)繞組有星形和三角形兩種接法，不同的接法，斷相引起各繞組電流變化也不一樣，但其現(xiàn)象都是電動(dòng)機(jī)因過(guò)流過(guò)熱而燒毀電機(jī)。一般三相交流異步電動(dòng)機(jī)的控制電路僅取三相交流電中的兩相，如圖5所示。若斷相發(fā)生在兩相中的一相（A相或B相），控制電路中KM1線圈失電，接觸器KM1主觸點(diǎn)隨之?dāng)嚅_(kāi)，使電動(dòng)機(jī)脫離電源；若電源斷相正好不是這兩相而是另一相（如C相），控制電路仍然正常工作，電動(dòng)機(jī)在斷相下運(yùn)行，這樣電動(dòng)機(jī)處于不正常的工作狀態(tài)。圖5基本連續(xù)控制電路圖第一節(jié)電源斷相保護(hù)針對(duì)上例，為了克服因斷相不能被控制電路所檢測(cè)的缺點(diǎn)，在投資不多的情況下，采用中間接觸器KA和接觸器KM線圈互鎖供電的控制電路如圖6所示，無(wú)論哪一相斷相，可自動(dòng)切斷電路，從而保護(hù)了電動(dòng)機(jī)。其控制電路工作原理：(1)電動(dòng)機(jī)全相工作時(shí)：按下起動(dòng)按鈕SB1,KM1線圈得電,KM1主觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)得電起動(dòng)運(yùn)行,同時(shí)KM1輔助觸點(diǎn)閉合,KA線圈得電,KA常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,KA與KM互鎖,電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。(2)電動(dòng)機(jī)斷相時(shí)（設(shè)C相）：若C相斷相，KA線圈不得電，KA常開(kāi)觸點(diǎn)不閉合（不能形成互鎖），松開(kāi)起動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。兩個(gè)接觸器線圈的電壓分別來(lái)自三相中的電壓回路，所以，如果三相中的任何一相斷相，都能使兩個(gè)接觸器中的一個(gè)或兩個(gè)釋放，切斷主電路,保護(hù)了電動(dòng)機(jī)。圖6電源斷相控制之一第二節(jié)三相電源不對(duì)稱(chēng)及斷相保護(hù)對(duì)于圖6中線圈KA和KM工作電壓范圍在350V～400V，當(dāng)三相交流電源發(fā)生不對(duì)稱(chēng)時(shí)，該控制電路靈敏度差[10]，不能判別和控制，電機(jī)可能因長(zhǎng)期在不正常情況下工作而影響壽命。為此將電路改進(jìn)如圖7所示，在控制電路中串聯(lián)了電流繼電器KA的常閉觸點(diǎn)。工作情況如下：（1）當(dāng)三相電源對(duì)稱(chēng)時(shí)，三相對(duì)稱(chēng)電壓分別經(jīng)三個(gè)電阻R接于同一點(diǎn)E，此時(shí)點(diǎn)E與零線點(diǎn)N的電壓UEN＝0V，整流橋堆輸出無(wú)電壓，電流繼電器KA沒(méi)有電流流過(guò)，控制電路正常工作，三相電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。（2）若某原因引起三相電源非對(duì)稱(chēng)，此時(shí)點(diǎn)E與中線點(diǎn)N的電壓UEN≠0V，整流輸出電壓大于零，那么就有電流流過(guò)線圈KA，其KA常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，切斷控制電路供電，使電動(dòng)機(jī)與電源斷開(kāi)，從而保護(hù)了電動(dòng)機(jī)。只要整定好電路各器件參數(shù)就可以使電路達(dá)到較好的靈敏度，能夠檢測(cè)出電源非對(duì)稱(chēng)性＜5%，從而較大程度地提高了電動(dòng)機(jī)工作的安全性。對(duì)于圖7中的電路不足之處有：（1）只能判別電機(jī)外部三相電源是否正常，但對(duì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組斷相不能判別和控制；（2）此電路需要三相四線制電源，而在實(shí)際生產(chǎn)中動(dòng)力電源往往采用三相三線制，故此電路適用范圍有限。圖7電源斷相控制之二第三節(jié)電機(jī)電流不對(duì)稱(chēng)及斷相保護(hù)電機(jī)損壞的原因主要有過(guò)流、過(guò)載、斷相等，但這些故障的出現(xiàn)都會(huì)使電機(jī)電流隨之作出相應(yīng)的反映，通常會(huì)使電機(jī)輸入電流增大而且不對(duì)稱(chēng)[11]。而電流的增大是引起電機(jī)燒毀的根本原因，所以以電機(jī)電流作為被檢測(cè)對(duì)象才是控制的最根本點(diǎn)。以電機(jī)電流為檢測(cè)對(duì)象的斷相保護(hù)電路如圖8所示，電機(jī)三相電流、、經(jīng)三相電流互感器、電阻R匯接于點(diǎn)E。其工作作原理如下：圖8電機(jī)電流檢測(cè)的斷相保護(hù)（1）當(dāng)外電源三相對(duì)稱(chēng)且電動(dòng)機(jī)三相繞組對(duì)稱(chēng)時(shí)，一定必有三相對(duì)稱(chēng)電流、、且，經(jīng)電流互感器和電阻R匯接于點(diǎn)E的電壓一定為零，整流無(wú)輸出電壓，KA不動(dòng)作，電機(jī)正常運(yùn)行。（2）當(dāng)外電源斷相不對(duì)稱(chēng)或者電動(dòng)機(jī)斷相三相繞組不對(duì)稱(chēng)中有一種情況發(fā)生時(shí)，一定引起三者電流，此時(shí)點(diǎn)E的電壓UEG≠0V，整流輸出電壓使電流繼電器KA線圈得電,常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),切斷KM線圈的供電,使電動(dòng)機(jī)不工作，保護(hù)了電動(dòng)機(jī)。只要合理選擇器件、整定好參數(shù)就可以使電路起到很好的保護(hù)作用。此電路主要優(yōu)點(diǎn)有:（1）具有電機(jī)內(nèi)、外部斷相保護(hù)；（2）三相電源、三相負(fù)載不對(duì)稱(chēng)保護(hù)；（3）具有過(guò)載、過(guò)流保護(hù)；（4）檢測(cè)電路相對(duì)獨(dú)立、隔離性好、安全可靠，不需要中線等。第四節(jié)保護(hù)器首先對(duì)以前典型的電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)電路分析：(1)保險(xiǎn)絲保護(hù)，即加大保險(xiǎn)絲容量，選擇額定電流3.5～5倍的熔絲，使熔絲在非短路情況下不會(huì)熔斷。但是這種方案只能防止因保險(xiǎn)絲熔斷而造成的電動(dòng)機(jī)缺相，卻不能阻止電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行，尤其是因電網(wǎng)故障造成的線路缺相。(2)在星形接法電動(dòng)機(jī)的星點(diǎn)與零線之間接入一個(gè)24V交流繼電器，并將繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)在交流接觸器的控制回路中。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)三相平衡，電動(dòng)機(jī)中性點(diǎn)或人造中性點(diǎn)與零線之聞電位差為零，繼電器不工作。當(dāng)任何一相斷電后，星點(diǎn)與零線之間存有30V左右的電位差，繼電器吸合使交流接觸器線圈斷電釋放，達(dá)到保護(hù)目的。這種保護(hù)電路雖然造價(jià)低廉，但只能保護(hù)電源到中性點(diǎn)之間的斷相，保護(hù)不了中性點(diǎn)到電機(jī)之間的斷相。采用中性點(diǎn)或人造中性點(diǎn)對(duì)零線電流或電壓取樣，由于單相負(fù)載投入或切除，必然會(huì)使中性點(diǎn)電壓或零線電流變化[12]，將使保護(hù)整定值難以確定。由于電動(dòng)機(jī)斷相最顯著的特征就是電動(dòng)機(jī)的溫升提高，所以首先想到利用電動(dòng)機(jī)發(fā)熱為依據(jù)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，則保護(hù)元件的選擇當(dāng)然首選是熱繼電器，只要調(diào)整好就可以進(jìn)行斷相保護(hù)。但這種方式對(duì)于電動(dòng)機(jī)繞組為星型連接的比較適宜，而對(duì)于三角形連接的就有一定的缺陷，主要是由于這種接法的三相電動(dòng)機(jī)的線電流在有些情況下不能完全反映相電流的過(guò)載情況，致使熱繼電器的發(fā)熱元件還未動(dòng)作，繞組已因過(guò)熱而燒毀。電源一相斷線后，定子繞組為星型連接時(shí)，斷相發(fā)生使中性點(diǎn)偏移[13]，零序電壓出現(xiàn)，這樣就可以采用低電壓繼電器，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，接于負(fù)載的中性點(diǎn)與大地之間的低電壓繼電器兩端不會(huì)有電壓存在，繼電器不動(dòng)作。而發(fā)生斷相時(shí)則會(huì)出現(xiàn)零序電壓[14]，而引起零序電流，低電壓繼電器便會(huì)動(dòng)作，從而切斷控制電路，繼而是主電路，保護(hù)了電路。由于斷相時(shí)，電動(dòng)機(jī)的相電流與線電流都會(huì)發(fā)生變化，這樣可以采用欠電流繼電器，即在三相電源進(jìn)線上各接串1個(gè)欠電流繼電器，在正常運(yùn)行時(shí)3個(gè)欠電流繼電器的常開(kāi)觸頭閉合，而發(fā)生斷相時(shí)接于斷相線的欠電流繼電器就會(huì)因電流為零而失電釋放，從而切斷控制電路和主電路，即使斷相發(fā)生在三角形連接的繞組，則由于有兩相的線電流降低，使欠電流繼電器釋放，而起到了保護(hù)作用。綜上所述，三相異步電動(dòng)機(jī)無(wú)論在起動(dòng)前斷相，還是在運(yùn)行中斷相，無(wú)論是星形接法，還是三角形接法，都存在過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象[15]。因此，必須采取保護(hù)措施對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)。目前，通常采用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)負(fù)荷保護(hù)。普通型熱繼電器有兩相結(jié)構(gòu)和三相結(jié)構(gòu)兩種，但是它們均不具備斷相保護(hù)功能[16]。兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器可以作為異步電動(dòng)機(jī)均衡過(guò)載時(shí)的保護(hù)，但不適用于異步電動(dòng)機(jī)定子為三角形接法的繞組內(nèi)部一相斷開(kāi)的斷相保護(hù)。已知分析三角形接法內(nèi)部繞組一相斷開(kāi)時(shí)，三相線中一相線電流為三相運(yùn)行時(shí)線電流的1.9倍，而其余兩相線電流僅是三相運(yùn)行時(shí)線電流的1.09倍。即僅一相線電流明顯增大，此時(shí)這一線電流可能不流過(guò)熱繼電器而起不到保護(hù)作用。所以必須采用具有斷相保護(hù)功能的三相熱繼電器。圖9a)斷電b)正常運(yùn)行c)過(guò)載d)單相斷電注：1雙金屬片削面；2上導(dǎo)板；3下導(dǎo)板；4杠桿若采用普通三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器時(shí)，當(dāng)電源一相發(fā)生故障，因只有兩個(gè)雙金屬片被加熱，則繼電器的動(dòng)作時(shí)間會(huì)增加，最小動(dòng)作電流值也會(huì)提高(約提高1%)。這種情況會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的損壞，為避免這種情況而可靠保護(hù)電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)的熱繼電器。JR36系列為斷相保護(hù)熱繼電器，部分結(jié)構(gòu)示意如圖9所示，其中剖面1為雙金屬片，虛線表示動(dòng)作位置，圖9(a)為斷電時(shí)的位置。當(dāng)電流為額定值時(shí)，三個(gè)熱元件均正常發(fā)熱，其端部均向左彎曲，推動(dòng)上、下導(dǎo)板同時(shí)左移，但到不了動(dòng)作線，繼電器不會(huì)動(dòng)作，如圖9(b)。當(dāng)電流過(guò)載到達(dá)整定值時(shí)，雙金屬片彎曲較大，把導(dǎo)板和杠桿推到動(dòng)作位置，繼電器動(dòng)作，如圖9(c)。當(dāng)一相斷路時(shí)(設(shè)A相)，A相(右側(cè))熱元件溫度由原正常發(fā)熱狀態(tài)下降、雙金屬片由彎曲狀態(tài)伸直，推動(dòng)上導(dǎo)板右移；同時(shí)由于B、C電流較大推動(dòng)下導(dǎo)板向左移，使杠桿扭轉(zhuǎn)、繼電器動(dòng)作，起到斷相保護(hù)作用。JR36系列熱過(guò)載繼電器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)熱繼電器)適用于交流50Hz/60Hz、電壓至690V，電流0.25～160A的長(zhǎng)期工作或間斷長(zhǎng)期工作的交流電動(dòng)機(jī)的過(guò)載與斷相保護(hù)。熱繼電器具有斷相保護(hù)、溫度補(bǔ)償、自動(dòng)與手動(dòng)復(fù)位、產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。本產(chǎn)品符合：GB14048.4、GB14048.5、IEC60947-4-1等標(biāo)準(zhǔn)。熱繼電器只有獨(dú)立安裝方式。該產(chǎn)品與CJT1接觸器組成QC36型的電磁起動(dòng)器。JR36型熱繼電器主要技術(shù)數(shù)據(jù)、工作條件以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)參照附錄。結(jié)束語(yǔ)本次的設(shè)計(jì)解決了三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)連續(xù)控制電路斷相不能被檢測(cè)的缺點(diǎn)，采用接觸器來(lái)完成斷相控制，控制更精確、及時(shí)。提出了采用具有斷相保護(hù)功能的三相熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)負(fù)荷保護(hù)。而且對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)斷相的電流進(jìn)行了分析、計(jì)算。但由于電動(dòng)機(jī)斷相的不確定性和復(fù)雜性，自己的能力有限，本設(shè)計(jì)還有很多的不足，如增加電機(jī)的測(cè)溫控制等使電機(jī)保護(hù)更全面，希望大家指正。謝辭在論文寫(xiě)作過(guò)程中，得到了李洪老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。再次感謝老師的關(guān)心和幫助!謝謝!同時(shí)也感謝我的學(xué)友們，兩年時(shí)光仿佛如一瞬，在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從選題到順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給我了無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我真情的謝意！最后感謝母校兩年來(lái)對(duì)我的栽培。參考文獻(xiàn)[1]電氣工程師手冊(cè)編輯委員會(huì).電氣工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，1995，p：50～100[2]許曉峰.電機(jī)與拖動(dòng)[M].北京：高等教育出版社，2000,p：20～150[3]石生.電路基本分析[M].北京：高等教育出版社，2000,p：120～130[4]鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1998,p：76～83[5]倪小敏.三相異步電動(dòng)機(jī)斷相分析及保護(hù)[J].廣西電力，2005(2)：66～68[6]陳振明等.三相異步電動(dòng)機(jī)維護(hù)與故障處理[M].廣州：廣東科技出版社，2002,p：73～200[7]任致程.電動(dòng)機(jī)電子保護(hù)器與軟起動(dòng)器應(yīng)用指南:第一版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004,p：66～82[8]張植保.電機(jī)原理及其運(yùn)行與維護(hù),第一版[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005,p：99～101[9]Smith,O.J.M.Shock,C.C.Circuitryinnovationforthree-phasemotoroperationonsingle-phasepower[J].Appliedengineeringinagriculture.Sept1999.15(5)p：577-582.[10]李新.三相異步電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)的研究[J].渤海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005(2)：179～182[11]魏海燕.淺談三相異步電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2008(20)：95～96[12]曲榮芝，宋春光.淺談電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)[J].山東煤炭科技，2007(6)：52～53[13]Alves-Filho,O.Simplethermalanalysisofthree-phaseinductionmotor[J].ConferencePublication.Paper/Winter1991.(916563)：25～32[14]趙杰，劉漢玉，高貴生.三相異步電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行的分析及解決方案[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001(3)：324～327[15]蘆新茹.三相異步電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行分析[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002(3)：21～23[16]任政諫，盧利斌.三相異步電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)[J].電機(jī)技術(shù)，2008(5)：44～45[17]紀(jì)學(xué).三相異步電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)選擇探討[J].科技咨詢(xún)導(dǎo)報(bào)，2007(23)：127～128附錄〖附錄1〗表1JR36系列技術(shù)數(shù)據(jù)：JR36-20JR36-63JR36-160額定工作電流A2063160額定絕緣電壓V690690690斷相保護(hù)有有有手動(dòng)與自動(dòng)復(fù)位有有有溫度補(bǔ)償有有有測(cè)試按鈕有有有安裝方式獨(dú)立式獨(dú)立式獨(dú)立式輔助觸頭1NO+1NC1NO+1NC1NO+1NCAC-15380V額定電流A0.470.470.47DC-15220V額定電流A5導(dǎo)線截面積主回路單芯或絞合線1.0-4.06.0-1616-70接線螺釘M5M6M8輔助回路0.52×（0.5-1）2×（0.5-1）2×（0.5-1）接線螺釘M3M3M3〖附錄2〗1正常工作條件：

1.1海拔高度：不超過(guò)2000m。

1.2周?chē)諝鉁囟龋?5℃～+40℃,24小時(shí)平均溫度不超過(guò)+35℃。

1.3大氣條件：在+40℃時(shí)大氣相對(duì)濕度不超過(guò)50%，在較低的溫度下可允許有較高相對(duì)濕度，最濕月的月平均最低溫度不超過(guò)+25℃，該月的月平均最大相對(duì)濕度不超過(guò)90%，并考慮因溫度變化發(fā)生在產(chǎn)品表面上的凝露。

1.4安裝面與垂直面傾斜度不超過(guò)5°。

1.5在無(wú)爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)中，且介質(zhì)中無(wú)足以腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體及導(dǎo)電塵埃存在的地方。

1.6在有防雨雪設(shè)備及沒(méi)有充滿(mǎn)水蒸氣的地方。

1.7在無(wú)顯著搖動(dòng)、沖擊和振動(dòng)的地方。2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：2.1該系列熱繼電器為三相雙金屬片式，脫扣級(jí)別為10A。2.2具有差動(dòng)式斷相保護(hù)。2.3具有整定電流連續(xù)可調(diào)裝置。

2.4具有溫度補(bǔ)償。2.5具有動(dòng)作靈活性檢測(cè)機(jī)構(gòu)。2.6具有檢測(cè)按鈕，能手動(dòng)斷開(kāi)常閉觸頭功能。

2.7具有手動(dòng)與自動(dòng)復(fù)位轉(zhuǎn)換的調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。2.8具有電氣上可分的一常開(kāi)和一常閉觸頭。

2.9安裝方式：獨(dú)立安裝。基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專(zhuān)家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門(mén)傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專(zhuān)用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門(mén)機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用HYPERLINK"/detail.htm?380