三相異步電動機缺相保護及報警器設(shè)計

1、三相異步電機缺相保護及報警器的設(shè)計2008級港口物流設(shè)備與制動控制：指導(dǎo)老師：摘要 三相異步電動機缺相運行時，電動機有不正常的振動和響聲，若不及時切斷電源，電動機的溫升將過高或冒煙或有臭味，最終燒毀，因此電動機缺相保護十分重要。本文介紹幾種在電動機缺相運行時不僅能及時切斷電源、保護電動機，而且還有報警效果的電路，并對電路的原理做了較詳細的分析。關(guān)鍵詞 三相異步電動機；缺相保護；報警電路引言所謂三相異步電動機缺相運行，是指三相供電電源缺少一相或電動機三相繞組中有一相從電源斷開而造成的一種電動機運行的狀態(tài)，也叫斷相運行、雙相運行或單相運行。據(jù)統(tǒng)計，三相異步電動機繞組燒毀事故，大多數(shù)是由于電動機缺相

2、運行造成的。在負載功率相同的情況下，缺相運行電流比三相運行電流高一倍左右，此時電動機處于過載狀態(tài)，若不及時處理，電動機繞組就會燒壞。如果電動機在起動前就有一相斷路，則在接通電源后只發(fā)出嗡嗡聲而不能起動，此時必須立即切斷電源，否則也會燒壞電動機?，F(xiàn)在，對電動機的缺相保護已較多采用電子電路缺相保護器、集成電路缺相保護器等，但由于電路復(fù)雜價格較貴，在小型電動機（3KW及以下）控制電路上未能普遍配套使用。，介紹三種原理簡單、工作可靠、成本低、基本不需要維護、適合各種不同容量電動機的缺相保護、報警電路。三種缺相保護、報警電路不僅有指示燈顯示缺相情況，并且都加裝了電鈴報警電路，增強了報警效果，使值班人員能

3、夠及時發(fā)現(xiàn)缺相故障、及時維修。一、研究意義：缺相運行造成電機損壞是電力拖動系統(tǒng)一種常見故障，掌握電機產(chǎn)生缺相運行的規(guī)律，并實施有效的保護措施，對降低系統(tǒng)運行成本和提高系統(tǒng)可靠運行性能，具有十分現(xiàn)實的意義。二、課題的可行性研究一種三相電機缺相保護器，為一種電機安全保護裝置。包括變壓器(B)、整流濾波電路(D10、D11、D12、D13、C4)和繼電器(J)，其變壓器(B)的輸入端分別與三相電源的任意兩相連接，輸出端與整流濾波電路(D10、D11、D12、D13、C4)連接。所述繼電器(J)與整流濾波電路(D10、D11、D12、D13、C4)之間通過控制電路連接，在三相電源的輸入端設(shè)計有星型平衡

4、對稱電路，整流、濾波電路和電壓比較電路，所述星型平衡對稱電路與三相電源連接，經(jīng)星型平衡對稱電路取出三相交流電壓的中性點，與整流、濾波電路連接后通過電壓比較電路與控制電路連接。本保護器所述繼電器只有一個機械觸點，克服了因機械觸點接觸不良而導(dǎo)致保護系統(tǒng)失靈的缺陷，使得保護器運行更安全、可靠。三、主要研究內(nèi)容：（1）電機缺相運行的特征及危害：三相異步電動機缺相運行時，電動機有不正常的振動和響聲，若不及時切斷電源，電動機的溫升將過高或冒煙或有臭味，最終燒毀，因此電動機缺相保護十分重要三相電動機缺相運行時，因所帶負荷不變，勢必須繞組電流增大，增加發(fā)熱時間一長會使電動機燒損。所謂三相異步電動機缺相運行，是

5、指三相供電電源缺少一相或電動機三相繞組中有一相從電源斷開而造成的一種電動機運行的狀態(tài)，也叫斷相運行、雙相運行或單相運行。 據(jù)統(tǒng)計，三相異步電動機繞組燒毀事故，大多數(shù)是由于電動機缺相運行造成的。在負載功率相同的情況下，缺相運行電流比三相運行電流高一倍左右，此時電動機處于過載狀態(tài)，若不及時處理，電動機繞組就會燒壞。如果電動機在起動前就有一相斷路，則在接通電源后只發(fā)出嗡嗡聲而不能起動，此時必須立即切斷電源，否則也會燒壞電動機。（2）電機產(chǎn)生缺相運行的原因：1、氣候惡劣（如強風(fēng)、暴雨、暴雪等），造成電網(wǎng)一相電源斷線。2、室外的輸入端電源線與電網(wǎng)之間的接頭經(jīng)長期使用而接觸不良，形成一相電源斷電。3、配電

6、變壓器高端側(cè)或低端側(cè)一相斷電（熔斷器一相熔斷），造成電動機缺相運行（在這種情況下，由該變壓器供電的所有電動機都會缺相運行）。4、輸入端的電源線上的控制開關(guān)、接觸器等電器的觸點存在燒傷、損壞、松動、接觸不良等現(xiàn)象，使電動機缺少一相電源。5閘刀開關(guān)上的熔體沒有擰緊，或擰得過緊（將熔體端頭壓斷），熔體出現(xiàn)浮體現(xiàn)象。當通過的電流稍大時，熔體便會熔斷，造成電動機缺相運行。此外，熔體選擇不合適，有一相因熔體選擇偏小而熔斷，也會造成電動機缺相運行。6、電動機某處地接或短路，出現(xiàn)局部過熱現(xiàn)象，將導(dǎo)線燒斷，導(dǎo)致電動機缺相運行。7、電動機繞組內(nèi)部接線頭或引出線端未焊牢，引起接觸電阻增大，當通過大電流時，內(nèi)部導(dǎo)線接

7、頭或引出線端逐步氧化而斷路，導(dǎo)致電動機缺相運行。（3）實施缺相保護的途徑：1利用中間繼電器實施缺相保護在主電路中并聯(lián)一個中間繼電器，如圖2所示，并利用它的動合觸點作為KM的自鎖觸點，同樣可以實施缺相保護。當按下SB2時，接觸器線圈得電動作，其主觸點閉合，電動機得電運行。同時KA線圈得電，KA動合觸點閉合，對KM線圈回路進行自鎖，從而使KM不斷電繼續(xù)工作。從圖可以看出，當L2、L3相之一斷線時，控制電路失電使KM線圈斷電，于是電動機停止運行。若L1相斷線，此時KA線圈回路斷電，KA動合觸點斷開使KM線圈斷電，電動機停車。 2利用中性點位移實施缺相保護對于三相繞組星形接線的中性點來講，當三相負載平

8、衡時電位很低，基本上相當于地電位，而當三相電源缺相時，中性點電位會升高至相電壓。利用這一特點來對電動機的運行情況進行監(jiān)測，電路如圖3所示。無論是電源線路斷線還是電動機繞組內(nèi)部斷線，均能起到缺相保護作用。從圖3可以看出，當電動機處于缺相運行狀態(tài)下，OO之間出現(xiàn)較高電壓時，穩(wěn)壓管DW才被擊穿導(dǎo)電，從而使KA動作，接觸器KM斷電，結(jié)果電動機停止運行，得到缺相保護。在這里，為了保證中間繼電器KA運行可靠，最好采用1224 V小型直流靈敏繼電器。（4）擬定、設(shè)計一套比較完善的、適用的缺相保護及報警裝置： 1、缺相保護報警電路1.1利用斷絲電壓實現(xiàn)的缺相保護報警電路 如圖1，按下啟動按鈕SB2，

9、KM線圈得電，KM主觸頭閉合，三相異步電動機得電運行。若L1相的熔斷器熔斷時，其兩端就會存在電位差，此電位差使并聯(lián)在熔斷器兩端的繼電器KA1線圈得電，KA1常閉觸頭斷開，從而使KM線圈失電，KM主觸頭斷開，電動機便停止運行，從而保護電動機；KA1常開觸頭閉合，接通電鈴電路，電鈴響，實現(xiàn)報警功能；同時并聯(lián)在熔斷器兩端的燈泡HL1發(fā)光，從而顯示出L1相缺相。接在三相異步電動機三相線路上的熔絲（熔體）有一相熔斷后，在其兩端會存在一個電位差，通常將這個電位差簡稱為“斷絲”電壓。這個電壓的大小與電動機的容量、帶負載的多少都有關(guān)，所以選用繼電器、燈泡時，應(yīng)根據(jù)斷絲電壓與電動機型號和負載的關(guān)系。下表是實驗數(shù)

10、據(jù)，可供參考。這種電路只能對熔斷器熔斷而造成的缺相運行起到保護作用，但是由于熔斷器熔斷而造成的缺相運行卻占全部缺相運行故障的75%以上，所以仍有一定的實用價值。  1.2利用中間繼電器實現(xiàn)缺相保護報警電路利用斷絲電壓實現(xiàn)缺相保護、報警電路只能對熔斷器熔斷造成的缺相運行起到保護作用，所以在應(yīng)用方面有一定的局限性，而且由于斷絲電壓隨電動機容量和負載大小而變化，從而給繼電器、顯示燈的選擇帶來一定的困難。而利用繼電器實現(xiàn)缺相保護、報警電路不僅能對熔斷器熔斷造成的缺相運行起到保護作用，而且能對三相供電電源缺相、接觸器觸點燒損造成的缺相、安裝維護造成的缺相都起到保護作用。在繼電器實現(xiàn)缺相保護、報

11、警電路中繼電器和顯示燈的選擇也很方便，圖2中三個中間繼電器KA1 、KA2、KA3應(yīng)選用型號為JZ7-44，線圈電壓為220伏的中間繼電器，顯示燈的額定電壓選擇220伏。如圖2，當合上電源開關(guān)QS1， HL1、HL2、HL3三盞不亮，表示電動機未工作。按下啟動按鈕SB2，KM線圈得電，KM主觸頭閉合，使三相異步電動機得電運行；而中間繼電器KA1 、KA2、KA3線圈得電吸合， KA1 、KA2、KA3常開觸頭閉合，對KM線圈回路進行自鎖；KA1 、KA2、KA3常閉觸頭斷開；同時HL1、HL2、HL3三盞燈亮，表示電動機未缺相。電動機開始工作后，馬上合上報警電路的電源開關(guān)QS2，起動報警功能，

12、由于KA1 、KA2、KA3常閉觸頭斷開，所以此時電鈴并不會響。若L1相缺相時，KA1線圈電壓不足釋放，KA1常開觸頭斷開，切斷自鎖回路使KM線圈失電，KM主觸頭打開，電動機停轉(zhuǎn)，從而保護電動機；KA1常閉觸頭閉合，電鈴響，實現(xiàn)報警功能。由于L1相缺相，使HL1燈滅，顯示L1相缺相。 圖2   利用中間繼電器實現(xiàn)缺相保護報警電路1.3利用XJ3-G缺相與相序保護繼電器實現(xiàn)缺相保護報警電路如圖3，J為加裝的缺相及相序保護繼電器，J（5-6）為其常開觸點，與自動空氣開關(guān)的欠壓脫扣器的線圈串聯(lián)，J（7-8）為其常閉觸點。先合上自動空氣開關(guān)QF，若電源正常時，繼電器J處于

13、吸合狀態(tài)，J（5-6）閉合，J（7-8）打開；再合上報警電路電源開關(guān)QS，由于J（7-8）打開，燈HL 不會亮，電鈴不會響。當電動機缺相運行時，J立刻釋放，J（5-6）斷開，使自動空氣開關(guān)QF的失壓脫扣器的線圈電壓不足，自動空氣開關(guān)QF跳閘，從而保護電動機；而J（7-8）閉合，電鈴響，燈泡HL亮，實現(xiàn)報警功能。缺相及相序保護繼電器J采用新工藝和集成電路，為電壓取樣方式，與被保護的電動機的功率無關(guān)，無需進行任何電流等級的整定，能在電動機啟動前、運行中發(fā)生的任意相缺相、錯相等故障起到保護作用。缺相及相序保護繼電器J的1、2、3端接三相電源，5、6端為常開觸點，7、8端為常閉觸點。如果按圖安裝以后，

14、發(fā)現(xiàn)電動機不能啟動，說明缺相及相序保護繼電器J的相序鑒別已經(jīng)起作用，只需將繼電器J的1、2、3端任意兩條線互換，電動機就能正常啟動了。  圖3  利用XJ3-G缺相與相序保護繼電器實現(xiàn)缺相保護報警電路四、結(jié)論利用斷絲電壓實現(xiàn)的缺相保護、報警電路雖然只能對熔斷器熔斷造成的缺相運行起到保護作用，但是由于熔斷器熔斷而造成的缺相運行卻占全部缺相運行故障的75%以上，所以仍有一定的實用價值。但是由于斷絲電壓隨電動機容量和負載大小而變化，從而給繼電器、顯示燈的選擇帶來一定的困難。利用繼電器實現(xiàn)缺相保護、報警電路能對熔斷器熔斷造成的缺相、三相供電電源缺相、接觸器觸點燒損造成的缺相、安裝維

15、護造成的缺相都起到保護作用，繼電器和顯示燈的選擇也很方便。利用XJ3-G缺相與相序保護繼電器實現(xiàn)缺相保護、報警電路，能在電動機啟動前、運行中發(fā)生的任意相缺相、錯相等故障起到保護作用。 致謝在畢業(yè)設(shè)計過程中，我得到了多方面的鼓勵和幫助。   首先，要感謝我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師劉天旺老師，他在繁忙的工作之余給予了我大量的指導(dǎo)與關(guān)心。這樣，我的畢業(yè)設(shè)計才得以順利的完成。 其次，非常感謝廣西北海職業(yè)學(xué)院機電工程系的所有老師和院領(lǐng)導(dǎo)，接近三年大學(xué)是他們培養(yǎng)了我，塑造了我，使我懂得了如何去學(xué)習(xí)，如何去學(xué)好，終于塑造了一個性格開朗而堅韌、態(tài)度隨和而忠誠、意志堅定而頑強的我，使我在任何情況下都能夠做好每件事，處理好每一個問題。在這次畢業(yè)設(shè)計中他們給予了我各方面的幫助和關(guān)懷，才使