【正文】 唐山工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計說明書 設計題目 ： 三相異步電動機斷相保護 學生姓名： 崔杰 班級 09 電氣 12 專 業(yè)： 電氣自動化 設計指導教師 ____石 連 文 __ _________ 設計輔導教師 ____ ____ _________ （完成日期） 2020 年 12 月 10 日 目錄 摘要 ...................................................2 第 1章 系統(tǒng)概述 .......................................3 系統(tǒng)簡圖 ............................................3 方案 選擇與設計思路 .......................................3 原理圖 ..............................................4 第 2章 主要元器件的選擇 ...............................4 熔斷器 ..............................................4 接觸器 ..............................................5 熱繼電器 ............................................7 中間繼電器 ..........................................7 第 3章 單元電路設計 ...................................8 斷相顯示電路 ........................................8 控制電路 ............................................8 仿真圖 .............................................9 第 4章 課程設計的 體會與總結 ...........................10 鳴謝 ...................................................10 主要原器件參數(shù) .........................................11 參考文獻 ...............................................11 附圖 ...............................................12 摘要 異步電動機在運行過程中經(jīng)常發(fā)生電斷相的故障，這主要是由某一相的熔斷器斷造成的 另外外部電源斷相、交 流接觸器某一對主觸點接觸不良、接線松動和電動繞組內(nèi)部開路。也可能引起斷相故障。斷相出現(xiàn)負序分量，正序對稱電壓和負序對稱壓分別產(chǎn)生兩個旋轉方向相反的旋轉磁場二者合成后為一橢圓形旋轉磁場。負序電激發(fā)的負序磁場使電機輸出功率和電磁轉下降。在空載或輕載時，電源斷相后，電動般不會停止運行，但是剩下的兩相負載流明顯增大。如果是重載時斷相，斷相后電機的最大轉矩一般小于額定轉矩，如果負轉矩大于此時的最大輸出轉矩，電動機將斷減速，直至堵轉。對于恒轉矩和恒功率載．電流將增大至正常運行時的好幾倍，如沒有有效的保護，電動機的繞組將 會很快毀。水泵風機類負載的負載轉矩與轉速的方成正比，如果在重載時斷相，轉速下降后負載轉矩下降得很多，斷相后可以穩(wěn)定運行但是斷相后的穩(wěn)態(tài)電流可能超過額定電流。實踐表明，電源斷相是異步電動機燒毀的要原因，據(jù)統(tǒng)計 ，在異步電動機繞組燒毀的障中， 7O%以上是由電源斷相引起的，因此必要給異步電動機 (特別是大中型異步電機 )設置可靠的斷相保護裝置。針對三相異步電動機定子繞組燒毀的原因，一般采用的保護技術有過熱保護、過流保護和斷相保護。斷相保護是指電動機損壞，大多數(shù)是斷相運行造成的，而人們對斷相運行給電機造成什么樣的危害 ，應采取什么樣的保護方式合適，至今尚沒有比較一致的意見。很長一段時間比較普遍的觀點認為；斷相運行將導致電機繞組過熱而損壞。斷相瞬間在斷相繞組兩端產(chǎn)生高于額定電壓數(shù)倍的反．電勢給電機造成的危害遠大于過熱給電機造成的危害，況且斷相故障又不能自動排除，因此對電機的斷相保護應瞬時動作保護而不是反時限特性保護和過熱保護。電動機保護器（電機保護器）應采取動作靈敏的電子式而不是動作緩慢的機電式 . 第 1章 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)簡圖 本系統(tǒng) 具有 斷 相監(jiān)測 顯示功能 ， 在斷相情況下先使故障顯示電路工作后，再切斷主電源電路 。具有斷相 切斷 主 回路電源，保證了電動機的安全 功能 . 斷相顯示電路 M 三相異步電動機 KM FP 熔斷器FU1 FR 三相交流電源 接觸器 KM 中間繼電器KA 方案 選擇與設計思路 由于電網(wǎng)自身原因或電源輸入接線不可靠，時間一長，導致接頭氧化腐蝕，還有開關、觸點發(fā)熱阻值變大，有時會出現(xiàn)缺 (斷 )相運行的情況，而 85％～ 95％以上的電動機燒毀，均因缺相引起的，其余是三相電源供電嚴重不平衡引起一般用溶斷器作短路保護，熱繼電器進行過載保護。 電動機啟動時缺相的話 ,會發(fā)出異 常聲音 ,電機無法啟動 .如果電機在運行時缺相的話 ,電機也會發(fā)出異常聲音 ,而電動機會因為慣性的作用下繼續(xù)運轉 ,如果不立即停機 ,而繼續(xù)運轉的話 ,電機的繞組會被燒壞 .因此需在電動機的控制電路設置斷相保護 . 用斷相保護繼電器獲取斷相信號，據(jù)輸出電壓變化構成斷相保護電路實現(xiàn)保護。 原理圖 第 2 章 主要元器件的選擇 熔斷器 熔斷器在工礦企業(yè)的生產(chǎn)過程中和日常生活中主要用于保護低壓電器設備，由于使用于不同的電氣設備，其容量、大小的選擇原則差別很大，在實踐中必須嚴格按照規(guī)程、規(guī)定選擇 配置。否則，將失去其應有的保護作用。 用于家用電器過流或過負荷保護的熔斷器。通常家庭用電沒有獨立設置的過載保護，僅設置熔斷器代替之，其配置原則是按家用電器全部使用時總電流的～ 倍來置放。 用于高、低壓斷路器電磁型合閘機構合閘回路的合閘熔斷器，由于斷路器合閘時間很短 (毫秒級 ),根據(jù)熔斷器的電流反時限特性曲線：通入電流越大其熔爆時間越短，若通入很大電流 (數(shù)值在反時限特性曲線以上 )的瞬間即刻熔爆 。通入電流越小、其熔爆時間越長，或者不會熔斷。通常按斷路器合閘電流的三分之一配置。 用于低壓電 動機的瞬時型短路保護。對于輕負荷啟動或啟動時間短，例如啟動時間小于 3秒或風扇 (機 )電機 ,按電動機額定電流的 4～ 5 倍配置；對于啟動時間為 4～ 8 秒或例如水泵等重負荷啟動的電動機，由于其啟動電流高達額定電流的 6 倍左右，故其配置的熔斷器大小按電動機額定電流的 5～ 6 倍設置；對于啟動過程超過 8秒甚至更長時間以及頻繁啟動的電動機，熔斷器按電動機額定電流的 5～ 7 倍配置。對于多臺小容量電動機共用線路熔斷器大小的配置是按其中那臺最大容量的電動機額定電流的 ～ 倍與余下所有電動機額定電流之和來整定。 電動機保護用熔斷器 的選用條件： 長延時動作整定值 IzI 等于電動機的額定電流 6倍長延時電流整定值的可返回時間大于或等于電動機的實際啟動時間 . 瞬時整定電流對籠式電動機為 8~15倍脫扣器額定電流，對繞線轉子電動機為 3~6倍脫扣器額定電流 . 接觸器 交流接觸器由以下四部分組成： （ 1）電磁機構 電磁機構由線圈、動鐵心 (銜鐵 )和靜鐵心組成，其作用是將電磁能轉換成機械能，產(chǎn)生電磁吸力帶動觸點動作。 （ 2）觸點系統(tǒng) 包括主觸點和輔助觸點。主觸點用于通斷主電路，通常為三對常開觸點。輔助觸點用于控制電路，起電氣聯(lián)鎖作用，故 又稱聯(lián)鎖觸點，一般常開、常閉各兩對。 （ 3）滅弧裝置 容量在 10A 以上的接觸器都有滅弧裝置，對于小容量的接觸器，常采用雙斷口觸點滅弧、電動力滅弧、相間弧板隔弧及陶土滅弧罩滅弧。對于大容量的接觸器，采用縱縫滅弧罩及柵片滅弧。 （ 4）其他部件 包括反作用彈簧、緩沖彈簧、觸點壓力彈簧、傳動機構及外殼等。 圖 1 CJ1020型交流接觸器 1一滅弧罩 2一觸點壓力彈簧片 3一主觸點 4一反作用彈簧 5一線圈 6一短路環(huán) 7一靜鐵心 8一彈簧 9 一動鐵心 10一輔助常開觸點 11 一輔助常閉觸點 電磁式接觸器的工作原理如下：線圈通電后，在鐵芯中產(chǎn)生磁通及電磁吸力。此電磁吸力克服彈簧反力使得銜鐵吸合，帶動觸點機構動作，常閉觸點打開，常開觸點閉合，互鎖或接通線路。線圈失電或線圈兩端電壓顯著降低時，電磁 吸力小于彈簧反力，使得銜鐵釋放，觸點機構復位，斷開線路或解除互鎖。 ：銘牌額定電壓是指主觸點上的額定電壓，通常用的電壓等級為 直流接觸器： 220V 440V 660V 交流接觸器： 220V 380V 500V 如果某負載是 380V 的三相感應電動機，則應選用 380V 的交流接觸器 ：銘牌額定電流是指處觸點的額定電流。通常用的電流等級為： 直流接觸器： 25 40 60 100 150 250 400 600A 交流接觸器： 5 10 20 40 60 100 150 250 400 600A 上述電流是指接觸器安裝在敞開式控制屏上，觸點工作不超過額定溫升，負載為間斷 長期工作制時的電流值。如果超過 8小時，必須空載開閉三次以上，以消除表面氧化膜。如果上述條件改變，就要做相應修正起電流值，具體如下： 當接觸器安裝在箱柜內(nèi)，由于冷卻條件差，電流要降低百分之十到百分之二十使用。 當接觸器工作于長期制，而且通電持續(xù)不超過百分之四十；敞開安裝，電流允許提高百分之十到百分之二十五；箱柜安裝，允許提高百分之五到百分之十。 ：通常的電壓等級為 直流線圈： 24 48 220 440V 交流線 圈： 36 127 220 380V （選擇時一般交流對交流，直流對直流，但交流負載頻繁動作時可以采用直流吸引線圈的接觸器；直流接觸器斷開時產(chǎn)生的過電壓高達十到 20 倍，所以不適合采用高電壓等級，電壓太低，接通線圈用的繼電器或接觸器的連鎖觸點不可靠） ：指每小時接通的次數(shù)，交流接觸器最高為 600 次每小時，直流接觸器可達 1200 次每小時。 ：輔助觸頭（或為輔助開關）的微動開關，它有兩個電流參數(shù)，一是約定發(fā)熱電流，一是工作電流。工作電流有多種，而約定發(fā)熱電源只有一個。 約定發(fā)熱電流 的定義： GB/ 對約定發(fā)熱電源的定義是：在規(guī)定條件下實驗時，開關電器在 8小時工作制下，各部件的溫升不超過極限值時所能承受的最大電流。 工作電流：由它所控制的電磁鐵在閉合狀態(tài)下的負載功能來決定。 輔助觸頭的工作電流的確定： 《低壓開關設備和控制設備 控制電路電器和開關元件第一部分 機電式控制電路電器》的附錄 C“ 某些使用類別的輔助觸頭名義額定值舉例 ” 中，列出目前使用較多的 AC15 和 DC13 的動作電流 ,AC15 類別中 ,輔助觸頭的 Ith＝２ .５Ａ時，控制電磁鐵閉合狀態(tài)下 的功率（容量）為１８０ＶＡ；Ｉ th＝５Ａ，控制功率為３６０ＶＡ ,Ｉ th=10A 控制功率為７２０ VA。DC13(直流） Ith=1A,控制功率為２８Ｗ． 幾點補充經(jīng)驗與參考： １）持續(xù)運行的設備，接觸器按６７－７５％算，即１００Ａ的交流接觸器，只能控制最大額定電流是６７－７５Ａ以下的設備． ２）間斷運行的設備，接觸器按８０％算，即１００Ａ的交流接觸器，只能控制最大額定電流是８０Ａ以下的設備． ３）反復短時工作的設備，接觸器按１１６－１２０％算，即１００Ａ的交流接觸器，只能控制最大額定電流是１１６－１２０％Ａ以 下的設備． 還要考慮工作環(huán)境和接觸器的結構形式． 本系統(tǒng)中，主觸頭額定電流按經(jīng)驗公式 I=PE*1000/（ 1~） U 計算，其中 PE為電機功率， U=380V 熱繼電器 它 是用于電動機或其它電氣設備、電氣線路的過載保護的保護電器。 電動機在實際運行中，如拖動生產(chǎn)機械進行工作過程中，若機械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動機遇到過載，則電動機轉速下降、繞組中的電流將增大，使電動機的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時間較短，電動機繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但若過載時間 長，過載電流大，電動機繞組的溫升就會超過允許值，使電動機繞組老化，縮短電動機的使用壽命，嚴重時甚至會使電動機繞組燒毀。所以，這種過載是電動機不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應原理，在出現(xiàn)電動機不能承受的過載時切斷電動機電路，為電動機提供過載保護的保護電器。