【正文】 相就會使 KM KM2 兩接觸器線圈斷電，使觸點斷開，從而有效地保護了電動機因缺相而燒壞。 圖 25 延遲校正電路 圖 26 RS 觸發(fā)器 本控制邏輯電路利用 COMS 集成數字電路構成，體積小，成本低。 amp。則 J 兩側電壓升高而動作， 切斷起動器KM 控制回路，該三個信號繼電器也可做成三線圈信號繼電器（也可用自制帶彈簧式輔助熔絲的熔斷器）。故這種保護方案有時并不太可靠。以上適用于 — 55 千瓦范圍內的電動機。這種線路對于多臺電機的集中控制較為方便。對三相異步電動機能起到很好的保護作用。電源正常時繼電器 J 處于吸合狀態(tài)，若電動機在運行時由于某種原因缺相， J 立即釋放， J1 斷開，接觸器Ｋ釋放，切斷電動機電源，從而起到保護電動機的作用。如 C相缺相， BG3 截止，開關電路斷電，J斷開，電機停轉。通過電流互感器使繼電器動作而切斷電源，達到缺相保護的目的。此時電機三相負載平衡，傳感器 LLH 次級電流等于零；晶體管 BG1 處于截止狀態(tài)；晶體管 BG2 處于導通狀態(tài)，繼電器 J 吸合， JC 自鎖。為使過濾器的輸出只與負序電流有關，電阻 aR ， cR 及容抗 aX 應滿足以下關系式：? ， 3 3 2a a cX R R?? aU 滯后 aI 60176。原邊串在主回路中，副邊首尾相連，接成開口三角形，在三相對稱運行時，產生的三倍頻電壓經整流濾波使靈敏繼電器 K 動作，電動機正常運行；而當任一相斷相時，其余二相的線電流相位相反，則其合成電流等于零，使 J 釋放，斷開電動機主回路。 根據熱繼電器的特有性能來保護電動機 由于此電路構造簡單，且容易理解，這里我們就不給出相關電路圖。 （ 4）過電流保護器特性如下： 三相異步電動機缺相分析及其保護電路的設計 21 動特性：當保護器完成起動后，若出現三相電流大于過電流設定電流值，應在設定時間滿足動作。 當任意一相電流為零 ，其他兩相電流 0 時，保護器應在5s 以內動作。它是為保護中、大型電動機而設計的。 公用母線一相斷開 在表 1 中，當單獨的電動機運行發(fā)生缺相時，與前面兩項的電源一線斷開情況相同。若輸出保持不變，由于三相運行時的功率 3 3 33 cosXP U I? ?? ? ，又由于一般缺相運行時的 3cos cosd??? ，即可得： 3 32 c o s 2 .2c o sXBCdUII????? (20) 式（ 20）說明，三角形接法電動機電源一線斷開運行時，當電動機負載不變，線 電流和相電流將均有增加，接全部線電壓的那相繞組中相電流將達正常三相狀態(tài)時的 倍。 負載率為 60％時缺相運行，通電的兩相繞組中的相電流由式（ 15）得 6 60 %d N NI I I? ? ?? ? ? (17) 與斷開繞組不相聯的那個線電流由式（ 16）可知， 60%C X N X NI I I? ? ? (18) 三相異步電動機缺相分析及其保護電路的設計 17 綜上所述，當三角形接法電動機繞 組一相斷開、負載率為 60％時，僅一個線電流達正常三相狀態(tài)時的額定電流，其他兩個線電流小于正常額定電流，此時通電兩相繞組中的相電流為正常三相狀態(tài)時的額定相電流?？梢?，三角形接法電動機起動前繞組一相斷開，有一定的起動轉矩而可能自行起動。實驗結果表明只要 ? ，則星型接法電動機端子間感應電壓高于額定電壓的 73％。A 變化的軌跡也是圓。 0OOU ? ，這時 39。當 1s? ，即轉子不動時， 12ZZ? 。 21 1 1 2() rZ r j X X s? ? ? ? 39。AB、 BC 、 39。OOU 的射線，并截取線段 39。 39。2B O CO B O CO O OU U U U U? ? ? ? 用對稱分量法，經計算可得中性點偏移電壓與相電壓和正序、負序阻抗的關 系為： ..239。COU 表示，顯然 A 相斷開時， . 0AI ? ， ..BCII? 。 星型電動機起動后某電源線或繞組相斷開 其原理圖如下所示 ABCO’OI AI BI CU COU AO U BO U OO’A’ 缺相運行時的功率 1 cosY X Xd dP U I ?? 。 11 2 KKKMM S SSS? ? 12 2 22KKKMM S SSS? ??? (4) 式中： 1M 、 2M —— 分別是正序轉矩、負序轉矩； 1KM 、 2KM —— 分別是最大正序轉矩、最大負序轉矩； KS 、 S — — 分別是最大轉差率、轉差率。分析異步電動機缺相運行的目的，在于了解缺相運行狀態(tài)下電壓或電流的變化規(guī)律。此外，由于現代供電系統(tǒng)容量增加，采用電力熔斷器作為短路保護，結果也使電動機缺相運行的可能性增大。三相異步電動機在此種情況下 運行，屬于單相運行，我們稱之為缺相運行。 電動機缺相時其發(fā)熱絕對不是正常的 3 倍，而是 6～ 8倍，主要不是定子發(fā)熱而是轉子發(fā)熱，異步電動機的轉子散熱總是很差，轉子受熱，就會加熱軸承，使得潤滑變差，形成惡性循環(huán)。對于每一種三相異步電動機不同的缺相情況，都深入的分析其缺相后的電壓電流情況，是否能夠繼續(xù)工作，是否會燒壞繞組，其缺相情況下的具體的電壓、電流的數值也通過分析計算求得。 在早先的缺相保護方法中，利用電磁 繼電器較多，現有逐步向晶體管控制的方向發(fā)展的趨勢；或將過載、缺相保護合為一體的綜合保護器。因此，許多專家和學者，以及設計單位都在進一步研究優(yōu)化電動機的系統(tǒng)控制，綜合考慮三相電源的相序和缺相兩因素對電動機的影響，設計一種系統(tǒng)控制的輔助邏輯電路，在電源缺相或相序出錯 的時，自動切斷電源達到及三相異步電動機缺相分析及其保護電路的設計 6 時保護電機目的 。其控制電路又包括檢測放大、跟蹤比較、執(zhí)行輸出等環(huán)節(jié)。隨著我國經濟的高速發(fā)展，電動機在各個領域的應用將更加廣泛，因此保護電動機的安全可靠運行更加迫切，而三相異步電動機損壞的主要原因，就是由于缺相造成的。這是三相異步電動機運行的基本條件。而在工礦企業(yè)生產運行中 ,異步電動機因缺相而燒毀的數量驚人。 （如三根火線中任何一根斷開）或三相繞組中有任何一相斷開。 目前，國內主要采用電子式缺相或錯相保護電路，這類電路大多采用了較多的電子元件，結構比較復雜，價格較高，且工作可靠性較差，維護工作量較大。它避免了這些移動設備在重新接線過程中對設備損害、減少了系統(tǒng)故障和電機燒壞等事故，并大大加快了系統(tǒng)調試速度。所以本設計的正文部分也分為兩大部分，即三相異步電動機的缺相運行分析和三相異步電動機缺相保護電路的設計。對于設計出的缺相保護電路，都從原理和電路圖作出詳細的分析比較說明。而熱繼電器設定的電流一般調得偏大，在缺相時基本沒有反映，所以熱繼電器保護電動機是非常不完備的。對三角形接法電動機，電源缺相和繞組缺相需分開考慮，當供電電源一線斷開時，三個繞組通入單相交流電，電動機單相運行；當繞組一相斷開時，另兩相接在三相電源上，由兩相交流電供電，可稱為兩相運行。這樣原理的保護不僅可以保護低壓缺相還可以保護高壓缺相。 用 .AU 、 .BU 、 .CU 表示三個不對稱 分量，則可分解成正序電壓 .1U 、負序電壓 .2U 和零序電壓 .0U ，它們的關系是： . . . .0. . . .21. . . .221()31()31()3A B CA B CA B CU U U UU U a U a UU U a U a U? ? ?? ? ?? ? ?????????? (1) a —— 算子。此時，其他兩相繞組串聯后接到線電壓 XU 上。 如圖 1 中 A 相斷開后，在不對稱電壓作用下中性點 O 的電壓產生偏移。BO BO OOU U U??； . . .39。12A O AOZZUUZZ?? ? 三相異步電動機缺相分析及其保護電路的設計 13 則開斷點電壓 . . . . . .239。OOU 的 3倍。A ，則三角形 39。O O 39。2/rs、 39。OO AOA BsUUC Ds?? ? (10) 式中： A、 B、 C、 D—— （復）常數?？梢姡切徒臃妱訖C缺相運行時電動機繞組中性點電壓偏移，隨負荷增大（即 S增大）而增加。AoU 與三相運行時的相電壓 .AoU 相比，旋轉了一個角度，其值下降了，下降程度依負荷大小而變。 三角形接法 電動機的缺相分析 電動機起動后缺相，三相異步電動機實際上處于單相或兩相狀況下繼續(xù)運行。 此時，其中兩相繞組串聯后與第三組并聯接到單相電源上，這時線電流 3 3 33 3 3 33 0 . 8 6 62 2 2 2 2X X XQ X d Q Q X Q XUU U UI I I IZ Z Z Z ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? (13) 由式（ 13） 可知，三角形接法電動機起動前電源一線斷開，通過的線電流為三相運行時起動電流的 ％。斷相運行時線電流 ..23CA BII?，..BCII?? 。 當 52%X? 時，缺相運行時線電流由式（ 19）、（ 20）可知 3 3 33 3 3 2 . 25 2 % 2 . 2 5 2 % 5 2 %2 2 2 3X d B C N X N X NI I I I I?? ? ? ? ? ? ? ? ? (22) 式中： 3XNI —— 三相正常運行時的額定線電流。 三相異步電動機缺相分析及其保護電路的設計 19 第三章 三相異步電動機缺相保護方案 電流型和電壓型的保護方案在有著很大的差異，通過采樣電動機缺相時的電壓信號，來設計保護方案，具有一定的局限性，因電動機在運轉時發(fā)生單相故障，它將繼續(xù)運轉，其反電動勢的存在使三相電壓值與缺相前的電壓值不甚明顯，因此其保護可靠性較差，但對電動機起動前的缺相保護則很可靠。而故障預報警功能保證了用戶能及時處理故障，避免因過多停機而造成的不必要的損失。 （ 2）三相電流不平衡動作特性。 （ 5）欠電流保護特性。當電動機重載或滿載的情況下，三相普通型熱繼電器可起到斷相保護作用；但是當電動機輕載 (如58%)的情況時，當電動機一相斷路，其線電流不會超過電動機的額 定值，而某一相的相電流可超過電動機的額定值 (約為額定值的 1． 15 倍 )，運行時間稍長，電動機仍會燒壞。接線圖如下所示： KCMA B CKTAQA R速飽和零序電流傳感器 圖 6 速飽和零序電流傳感器保護電路 KCMA B CKQA速飽和零序電流傳感器QCTAQCQCRD 圖 7 加接觸器的速飽和零序電流傳感器保護電路 三相異步電動機缺相分析及其保護電路的設計 23 加接觸器的線路如圖 7，可用于較大容量三角形或 Y型接法的電動機，原理與上類似，其線路簡單使用，保護又比較全面。 零序過流保護 ， 取零序電流的最大值，當零序電流大于設定值并持續(xù)到整定時限，保護出口動作 ， 零序保護的定值，按照躲過電動機支路的對地電容電流整定 ； 負序過流保護 ， 對于三相電源嚴重不對稱、斷相、反相、局部匝間短路等故障產生的負序電流2I ，過熱保護中雖已能提供一定的保護，但對于嚴重的不平衡故障， I2 很大 (例如反相、斷相、堵轉等 )， 要求提供單獨的快速保護 。為避開起動時不平衡電流，可增加時間繼電器 SJ，其延時開啟的常閉觸點將傳感器 LLH 次級在電機起動過程中暫時短路。此方案的缺點是需用元件較多。因此該電路具有過電流保護，并有效地實現電動機缺相保護，簡單而且可靠。 MKJKJ1J2LR1R2CA B CSB1SB2K電源 圖 15 最簡缺相保護法 J 采用 XJ3G 型號的 缺相與相序保護繼電器，它采用集成電路和新工藝，為電壓取樣方式，與被保護電動機功率大小無關，無需進行任何電流等級的整定和調整，能在電動機啟動前、運行中發(fā)生的任意相缺相、錯相等故障時起到保護作用。 應用中性點電壓的缺相保護電路根據采用的繼電器不同又可以分為兩大類：用電壓繼 電器的缺相保護電路和用電子繼電器的缺相保護電路。其數值應根據實驗而定。其控制原理圖如下圖 11。這種方式保護的運行可靠性取決于穩(wěn)壓管、可控硅性能和線路元件的選配。 邏輯控制電路的缺相保護法 根據生產工業(yè)的要求，我們可以利用邏輯代數分析、化簡、設計線路，達到對電網和相序的自動監(jiān)測和判斷執(zhí)行功能。D2 F2ZK