相电动机的缺相保护

时间:2010-12-23 00:05来源: 作者: 点击: 7

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随着经济的飞速发展，社会生产的工业化程度的进一步增强，电动机在工农业生产中的应用越来越广泛。尤其是三相电动机，由于其功率大，运行稳定，控制简单，使用方便，在工厂企

核心提示：随着经济的飞速发展，社会生产的工业化程度的进一步增强，电动机在工农业生产中的应用越来越广泛。尤其是三相电动机，由于其功率大，运行稳定，控制简单，使用方便，在工厂企业中得到大量应用。几乎所有的拖动装置，尤其是泵类和风机类的负载中，更离不开电动机，对电动机的要求也越来越高。 1 设置保护的目的 在三相...

随着经济的飞速发展，社会生产的工业化程度的进一步增强，电动机在工农业生产中的应用越来越广泛。尤其是三相电动机，由于其功率大，运行稳定，控制简单，使用方便，在工厂企业中得到大量应用。几乎所有的拖动装置，尤其是泵类和风机类的负载中，更离不开电动机，对电动机的要求也越来越高。

1 设置保护的目的

在三相电动机的运行中，由于种种原因，如三相电源的熔断器一相熔断，或者接触器触点烧损等造成一相接触不良，或由安装维护等原因造成一相断线，都会造成三相电动机缺相运行。若发现不及时，时间稍长便会烧毁电动机，造成设备损坏，影响生产的连续性，给工农业生产造成重大损失。 为了保障电动机的安全运行，使其在发生缺相运行时能及时停止电动机的运行，避免造成电动机烧毁事故，一般重要电动机都装有各种保护装置，尤其是缺相保护。 2

3 接线说明

三个电容器接成星形，电容器端子分别接A、B、C三相电源，中性点接电压继电器的线圈，线圈另一端接地。电压继电器的常闭接点应串接与交流接触器的控制回路中。当A、B、C任一相断开时，中性点电位升高为相电压，电压继电器动作，使交流接触器的控制回路断开，切除电动机电源。本电路中电容器容量不必选得太大，主要是耐压水平足够即可。选择耐压值时应注意，因电压为交流电压，需考虑其峰值，并考虑一系数，留有余地。如果电动机的功率因数较低，可在选择电容器容量时，结合电动机的功率和功率因数，选择合适的电容值，使保护装置同时起到无功补偿的作用。电压继电器的选择主要考虑其整定范围能够满足实际最高电压的要求。

以上主要是针对低压电动机考虑。对于高压电动机，一般属于大型设备，其保护装置比较完善，这里不再赘述。

这种保护装置接线简单，易于实现，适用于各类三相感应式电动机及其他需要缺相保护的场所。安装时可直接和控制回路一起安装，基本不占用空间，但要保证安全距离。

另外，也可根据需要，利用电压继电器的常开接点加装报警装置，方便运行管理。关于这个问题涉及到具体的控制回路和实际的应用情况，这里不再讨论。

基本原理

目前的电动机缺相保护电路大部分采用微机保护或电子式保护装置，元件较多，线路复杂，工作可靠性不高，出现问题时往往失去保护作用，或者工作失常，造成电动机保护拒动或不能合闸，对生产造成不利影响。本文介绍的保护装置具有原理简单，元件少，工作可靠，基本不需维护等特点。并且通过适当的配置元件，可起到无功补偿的作用。 该保护装置的原理为：三相星形接线的中性点，三相负载平衡时电位很低，基本相当于地电位。而当三相电源缺相时，中性点电位会升高至相电压。利用这一特点，对电源的供电情况进行监测，从而起到缺相保护作用。

三相异步电动机两相运行，是引起电动机损坏的常见原因。为什么电动机安装了熔断器保护、磁力启动器附加的热继电器保护、断路器过流保护，都不能很好地对电动机两相运行起有效保护作用呢？

首先，根据电机学原理，其如接至两相电源，其定子绕组不可能产生旋转磁场，旋转力矩为零，电动机只震动而不转动。电动机在进入两相电源起动时，实际上处于短路状态，其短路电流为三相启动时启动电流的0.866倍，而一般异步电动机启动电流为额定电流的4～7倍，故电动机在进入两相电源起动时，相当于两相短路时的电流为额定电流的3.4～6.062倍，所以上述电流，即比启动电流小，比电动机额定电流大得多。电动机两相启动时，电动机不运转，运行人员会立即发现，而且熔断器也会熔断，因为熔断器的熔断电流一般按下面两种原则选定：对于启动次数少及启动时间较短的电动机，按IH=IZ/2.5选定；对于反复起动及加速慢的电动机，按IH=IZ/(1.6～2)选定。上述两式中，IH是熔断器的额定电流；IZ为电动机三相启动电流。对于运转中的电动机，突然断掉一相电源后，在机械惯性作用下，在某些特定条件下尚可滞速旋转。由于电动机过电流倍数与电动机实际负荷和电动机本身最大力矩倍数K有关。当最大力矩倍数大于2时，电动机将维持两相运行，但转速大大降低，K愈大电动机两相运行时的过负荷倍数愈大。当最大力矩倍数K等于2时，电动机带额定负荷并发生两相运行情况下，电动机的过电流大约为额定电流的3.5倍，此时电动机如果按规定选用的熔断器作保护，熔断器可以熔断，并起保护作用。但是，当电动机只带50%的额定负荷时，两相运行电流大致与额定电流相等。而当电动机负荷在50%额定负荷以上，又在

额定负荷以下两相运行时，熔断器就不能可靠地起到保护作用了。正常电动机的启动电流为电动机额定电流的4～7倍。由此可以看出熔断器不可能可靠的保护电动机两相运行。第三种情况是电动机最大力矩倍数K小于2时，电动机将减速停车，直至熔断熔丝。除了熔断器保护，在三相低压电动机保护中，还采用热继电器，作电动机过负荷保护。其动作电流一般选用1.1倍额定电流，考虑备用裕度，以防止电动机的电压变动及环境温度变化而误切电动机，一般是按1.2～1.3倍额定电流选择热元件，依靠热力保护热惯性产生的延时，躲开起动电流。所以由热元件构成的过负荷保护，也不可能可靠保护电动机两相运行。同样对于断路器过流保护，一般按躲开电动机启动电流整定，显而易见，按这样整定值也不能正确的保护电动机两相运行。

关于电动机两相运行的保护问题，近年来各地提出很多方案，基本上可以归纳为两大类：一类是安装电动机一相熔断的信号指示，另一类是利用晶体管构成的负序保护。采用这些方法，也有一定效果，但仍不够完善，因此推广应用还不普遍。为此可以采用双组熔断器，构成比较简单而又可靠的电动机两相保护。方法是用6个熔断器，每两个并联构成三相熔断器保护，每相中的两个熔断器，一个按电动机1.2～1.3倍额定电流整定，另一个按前述熔断器额定电流公式选定。电动机起动时合上后三个熔断器，使电动机正常启动，启动结束后，再合上前三个熔断器，再拉开后一个熔断器，使电动机正常运行。

最后应当指出，大量实践证明，要防止电动机两相运行，只有加强监视，总结经验，注意发现缺相运行的异常现象，及时切除两相运行的电动机，确保电动机的安全可靠运行

摘要:三相交流电动机在工业生产中应用十分广泛,但三相交流电动机因缺相运行造成烧毁的事故在生产中比较多,给企业造成较大经济损失,本篇文章分析了三相电动机缺相运行后烧毁的故障现象及△接法的电动机和Y接法的电动机缺相时各相电流的变化和产生的后果及保护措施。

关键词：电动机 缺相原因 缺相运行后果 预防措施 一、造成电动机缺相运行的原因有

①保险丝选择不当或压合不好，使熔丝断一相。 ②开关发触器的触头接触不良。 ③导线接头松动或断一根线。 ④有一相绕组开路。

二、电动机缺相运行的后果 1、缺相时电机电流的变化

正常起动或运行时，三相电机为对称负载，三相电流大小相等，小于或等于额定值。出现一相断线后，使一相线电流为零，另两相线电流会增大。例如，对于三角形接法的电动机，在额定值下正常运行时，每相绕组的相电流为电动机额定电流（线电流）的1/√3倍。当U相断开，如下图a所示，U、W两相绕组串联后再与V相绕组并联接在V、W两相电源上运行。在额定负载不变时，V相绕组的相电流将是最大，为正常运行时的2倍（即为电动机额定电流的1.16倍），而U、W两相的相电流仍不变，而线路上的线电流增大到额定电流的√3倍。由于V相绕组的相电流比正常运行时增大了一倍，引起绕组过热。对于星形接法的电动机，当U相断开，如图b所示，V、W两相绕组串联接在电源V、W两相上运行。在额定负载不变时，U相电流为零，V、W两相绕组的电流增大到额定电流的√3倍，使绕组过热。从上述分析可知，两种接法的电动机，当发生缺相运行时，都会使某一相绕组（三角形接法）或某两相绕组（星形接法）的相电流和线电流增大。但增大的电流不能使熔丝熔断，可如果长期缺相运行，温度上升很快，容易烧毁电动机。事实证明，当电动机的负载为额定负载的40%以上发生缺相运行时，绕组的相电流就会超过正常值。所以在实践中60%-70%以上的电动机烧毁事故都是缺相运行所致，故对电动机的缺相防护十分重要。

2、运行中电动机缺相时

①、当满载时缺相，电动机处于过流状态

即电流超过额定电流，表现为电机噪

声大，转速急速下降且无力，电机温度急速上升导致烧坏电机。

②、轻载运行电动机断相时，电动机会因为惯性的作用下继续运转一段时间，但转速偏低，未断相的绕组电流迅速增加，使这相绕组由于温升过高而被烧毁。因此，一般在电动机的控制电路上都会设置有断相保护。 3、启动时缺相：

转子左右摆动，有强烈的“嗡嗡”声。电动机不能起动、其绕组电流为额定电流的4～7倍。发热量为正常温升的16～49倍，因其迅速超过允许温升而使电动机烧毁。

总之，电动机运行时有一相断线，会产生如下后果：

①、电动机无法正常运行造成温升过高绝缘降低减少寿命

②、在短时间内不断电的话会烧毁绝缘烧坏电动机造直接经济损失 ③、断线点带电，容易造成触电或伤亡事故 三、电动机缺相运行的保护措施

（1）断路保护 。对电动机及其线路的短路大电流作及时的切断保护。否则很大的短路电流会很快烧毁电动机、线路及其他设备，造成重大损失。对于500伏以下的低压电动机，一般采用熔丝或断路器的电磁瞬时脱扣器作短路保护。 （2）过载（过负荷）保护。对于电动机的过载电流，熔丝不一定能熔断。所以要单独设置切断过载电流的保护装置，当电动机过载20%运行时，热继电器在20分钟内动作，切断电源。电动机一般采用热继电器或断路器的热脱扣器进行过载保护。

（3）断相运行保护（又称缺相运行保护或两相运行保护）。缺相运行保护也是一种过载保护，而一般的热继电器不能可靠的保护电动机免于缺相运行（带断相保护装置的热继电器除外）。所以在条件允许时，应单独设置缺相运行保护装置。常用的保护方法有：1、采用带断相保护装置的热继电器作缺相保护；2、欠电流继电器断相保护；3、零序电压继电器断相保护；4、断丝电压继电器断相保护；5、带饱和电流互感器保护。

（4）失压和欠压（低电压）保护。为了防止电动机在过低电压下启动和运行，以及电动机在运行中突然断电后又恢复供电时的自启动，一般均采用失压和欠压保护。交流接触器的电磁机构、断路器的失压脱扣器、自耦减压启动器的欠压脱扣器及电压继电器都可起失压和欠压保护作用。当电源电压低到额定电压的35%-70%时，电磁铁会释放，失压脱扣器会动作而切断电源。

（5）接地或接零保护。当电动机外壳带电时，防止人触及机壳而触电的保护装置。

由于电机在我们日常生活中用途很广泛，且工作时难免会出现各种故障，如负载经常变化，或经常发生过载、堵转以至烧毁电机绕组等现象。对于这样运行的电机必须加装各种保护装置，以保证设备和人身安全。