三相异步电动机控制电路常用的保护电路

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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑三相异步电动机控制电路常用的保护电路 三相异步电动机掌握电路除了能满意被控设备生产工艺的掌握要求外，还必需考虑到电路有发生故障和不正常工作状况的可 靠性。由于发生这些状况时会引起电流增大，电压和频率降低或上升、损毁。因此，掌握电路中的爱护环节是电动机掌握系统中不行缺少的组成部分。常用的爱护电路有短路爱护、过载爱护、过电流爱护、失电压爱护和欠电压爱护等。1、短路爱护 在电动机掌握系统中，最常用和最危急的故障是多种形式的短路。如电器或线路绝缘遭到损坏、掌握电器及线路消失故障、操作或接线错误等，都可能造成短路事故。发生短路时，线路中产生的瞬时故障电流可达到额定电流

2、的十几倍道几十倍，过大的短路电流将会使电器设备 15 或配电设备受到损坏，甚至因电弧而引起火灾。因此，当电路消失短路电时，必需快速、牢靠地断开电源，这就要求短路爱护装置应具有瞬时动作的特性。短路爱护的常用方法是采纳熔断器和低压断路器爱护装置。 2、过电流爱护 过电流爱护是区分于短路爱护的一种电流型爱护。所谓过电流是指电动机或电器元件在 超过其、额定电流的状态下运行，一般比短路电流小，不超过6倍的额定电流。在电动机的运行过程中产生这种过电流，比发生短路的可能性要大，特殊是对于频繁起动和正反转、重复短时工作时的电动机更是如此。 过电流爱护常用过电流继电器来实现，通常过电流继电器与接触器协作使用，即

3、将过电流电器线圈串接在被爱护电路中，当电路电流达到其整定值时，过电流继电器动作，而电流继电器常闭触点串接在接触器线圈电路中，使接触器线圈断电释放，接触器主触点断开来切断电动机电源。这种电流爱护环节常用于直流电动机和三相绕线转子异步电动机的掌握电路中。 3、过载爱护 过载是指电动机在大于其额定电流的状况下运行，但过载电流超过额定电流的倍数要小些。通常在额定电流的1.5倍以内。引起电动机过载的缘由许多，如负载的突然增加，缺相运行以及电网电压降低等。若电动机长期过载运行，其绕组的温升将超过允许值而使绝缘材料变脆、老化、寿命缩短，严峻时会使电动机损坏。 过载爱护装置要求具有反时限特性，且不会受电动机短

4、时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以通常用热继电器作过载爱护。当有6倍以上额定电流通过热继电器时，需经5秒后才动作，这样在热继电器未动作前，可能使热继电器的发热元件先烧坏，所在 使用热继电器作过载爱护时，还必需装有熔断器或抵压断路器的短路爱护装置。由于过载爱护特性与过电流爱护不同，故不能用过电流爱护方法来进行过爱护。4、失电压爱护 当电动机正常工作时，假如由于某种缘由而发生电网突然断电，这时电源电压下降零，电动机停转，生产设备的运动部件也随之停止。由于一般状况下操作人员不行能准时拉开电源开关。如不实行措施，当电源恢复供电时，电动机便会自动启动运转，可能造成人身设备事故，并引起电网过电

5、流和瞬间网络下降。为防止电压恢复时电动机的自行启动或电器元件自行投入工作而设置的保 护，称为失电压爱护。采纳接触器和按钮掌握的启动、停止，就具有失电压爱护作用。这时由于当电源电压消逝时，接触器就会自动释放而切断电动机电源，当电源电压恢复时，由于接触器自锁触点已断开，不会自行启动。假如不是采纳按钮而是用不能自动复位的手动开关、形成开关来掌握接触器，必需采纳特地的零电压继电器。工作过程中一旦断电，零电压继电器释放，其自锁电路断开，电源电压恢复时，不会自行启动。5、欠电压爱护 当电网电压降低时，电动机在欠电压下运行，在负载肯定的状况下，电动机主磁通下降，电流强。时间过长将会使电动机过热损坏同时欠压还

6、会导致一些电器元件释放，使线路不能正常工作。因此，当电源电压降到60%80%额定电压时，将电动机电源切除而停止工作，这种爱护成为欠电压爱护。 除上述采纳的接触器及按钮制方式，利用接触器本身的欠电压爱护作用外，还可采纳欠电压继电器来进行欠电压爱护。其方法是将欠电压继电器线圈跨接在电源上，其常开触点串接在接触器掌握回路中。当电网电压低于欠电压继电器整定值时，（吸合电压通常整定值为0.80.85N,释放电压通常整定为0.50.7N）欠电压继电器动作试接触器释放，接触器主触点断开电动机电源实现欠电压爱护。 6、断相爱护 电动机运行时，假如电源任一相断开，电动机将在缺相状况下低速运转或堵转，定子电流很大

7、，这时造成电动机绝缘及绕组烧毁的常见故障之一。因此应进行断相爱护。 引起电动机断相得缘由主要有：电动机定子绕组一相断线；电源一相断线；熔断器、接触器、低压断路器等接触不良或接头松动等。断相运行时，线路电流和电动机绕组连接因断相的形式（电源断相、绕组断相）的不同而不同；电动机负载越大，故障电流也越大。 断相爱护的方法有：用带断相爱护的热继电器、电压继电器、电流继电器与固态断相爱护器等。 电动机的故障大体分为两部分：一部分是机械的缘由。例如轴承和风机的磨损或损坏另一部分是电磁故障，二者互有关连。如轴承损坏，引起电动机的过载，甚至堵转，而风叶损坏，使电动机绕组散热困难，温升提高，绝缘物老化。电磁故障

8、的缘由许多，如电动机的过载、断相、欠电压和短路都足以使电动机受损和毁坏。（一、电动机的过载及其爱护 电动机的过载除上述缘由外，还有： a.电动机四周环境温度过高，散热条件差； b.电动机在大的起动电流下缓慢起动： c.电动机长期低速运行； d.电动机频繁起动、制动、正反转运行及常常反接制动。 电动机的过载由于电流增大，发热剧增，从而使其绝缘物受到损害，缩短了其使用寿命甚至被烧毁。对于过载通常爱护如下： 在电动机的掌握回路中，常装有双金属片组成的热继电器，它利用膨胀系数不同的两片金属。在过载运行时、受热膨胀而弯曲，推动一套动作机构，使热继电器的一对常守触头断开，起到过载爱护作用。 一般选择热元件

9、时：动作电流=电动机额定电流*（11l25）二、三相异步电动机的短路爱护 电动机短路时，短路电流很大，热继电器还来不及动作，电动机可能已损坏。因此，短路爱护由熔断器来完成。熔断器直接受热而熔断。在发生短路故障时，熔断器在很短时间内就熔断，起到短路爱护作用。由于存在热惯性，当发生短路事故时，热继电器不能马上断开，因此它不能用作短路爱护。正是由于热继电器的热惯性，才使得它在电动机起动或短时过载时不会动作，从而避开了电动机的不必要的停车。 在单台电动机的起动电路中，为了防止电动机起动时较大的电流烧断熔丝，熔丝不能按电动机的额定电流来选择，而应按下式计算： 熔丝额定电路电动机启动电流 / 2.5 假如

10、电动机起动频繁，则为 熔丝额定电流电动机启动电流/（1.62） 假如几台电动机合用一个熔断器，则熔丝额定电流按下式计算： 熔丝额定电流（最大容量电动机启动电流+其余电动机启动电流之和）/2.5 一般选用熔断器爱护时，其熔丝的熔断电流按电动机额定电流的1.52.5倍选择。系数（1.52.5）视负载性质和起动方式不同而选取：对轻载起动、起动不频繁、起动时间短或降压起动者，取小值。绕线型电动机也取小值对重载起动、起动频繁、起动时间长或直接起动者，取大值。 三、断相运行爱护（又称缺相运行爱护或两相运行爱护）。 缺相运行爱护也是一种过载爱护，而一般的热继电器不能牢靠地爱护电动机免于缺相运行（带断电爱护装

11、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爱护装置。电动机断相爱护的方法和装置许多，但就执行断相爱护的元件来分有：利用断信任号直接推动电磁继电器动作的电磁式断电爱护，利用热元件动作的断相爱护。常用的爱护方法有：采纳带断相爱护装置的热继电器作缺相爱护，欠电流继电器断相爱护；零序电压继电器断相爱护；利用速饱和电流互感器爱护。 三相异步电动机两相运行，是引起电动机损坏的常见缘由，生产当中因电源缺相而损坏的约占总损坏量的6070，文中论述缺相问题。而人们对断相运行给电机造成什么样的危害，应实行什么样的爱护方式合适，至今尚没有比较全都的看法。很长一段时间比较遍的观点认为；断相运行将导致电机

12、绕组过热而损坏；认为利用温度传感器监视电动机绕组温升，是当前最直接和最牢靠的断相爱护万案。另一种观点认为电机断相运行将导致断相瞬间在断相绕组两端产生高于额定电压数倍的反电势，极易使电机绕组间击穿而损坏。实际调查中，不少修理电工埋怨电机质量欠佳，匝间短路造成电机损坏。于是，我们从电路原理上分析电感线圈断电后产生的结论是反电势很高。试验室对空载运行的电机做断相运行试验时，发生的多起电机损坏，经解剖证明系由匝间击穿短路引起的，而电机定于绕组根本没有发热。由于对断相运行给电机造成的危害熟悉不同，因在对电机实行断相爱护时产生了两种不同的看法：认为断相给电机造成过热损坏的观点要对电机实行过热爱护或过流反时

13、限特性爱护，由此产生了热继电器方案、热敏电阻方案、断相过流延时爱护方案以及其他一些方案；认为断相给电机绕组造成高压反电势击穿的观点，对断相实行瞬时动作爱护方案，于是一些电子式爱护器问世。我认为断相瞬间在断相绕组两端产生高于额定电压数倍的反电势给电机造成的危害远大于过热给电机造成的危害，况且断相故障又不能自动排解，因此对电机的断相爱护应瞬时动作爱护而不是反时限特性爱护和过热爱护。电动机爱护器（电机爱护器）应实行动作灵敏的电子式而不是动作缓慢的机电式。至于断相后延时几秒跳闸的做法是无乐观意义的。 现在，已较多采纳电子电路缺相爱护器、集成电路缺相爱护器等，但由于电路简单价格较贵，在小型电动机（3KW

14、及以下）掌握电路上未能普遍配套用。为什么电动机安装了熔断器爱护、磁力启动器附加的热继电器爱护、断路器过流爱护，都不能很好地对电动机两相运行起有效爱护作用呢？ 首先，依据电机学原理，其如接至两相电源，其定子绕组不行能产生旋转磁场，旋转力矩为零，电动机只震惊而不转动。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47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3.4646.062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，运行人员会马上发觉，而且

15、熔断器也会熔断，由于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/(1.62)选定。上述两式中，I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。当最力矩倍数K等于2时，电动机带额定负荷并发生两相运行状况下，电动机的过电流大约为额定电流的3.5

16、倍，此时电动机假如按规定选用的熔断器作爱护，熔断器可以熔断，并起爱护作用。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，熔断器就不能牢靠地起到爱护作用了。正常电动机的启动电流为电动机额定电流的47倍。由此可以看出熔断器不行能牢靠的爱护电动机两相运行。第三种状况是电动机最大力矩倍数K小于2时，电动机将减速停车，直至熔断熔断丝。除了熔断器爱护，在三相低压电动机爱护中，还采纳热继电器，作电动机过负荷爱护。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.

17、21.3倍额定电流选择热元件，依靠热力爱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爱护，也不行能牢靠爱护电动机两相运行。同样对于断路器过流爱护，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爱护电动机两相运行。 关于电动机两相运行的爱护问题，近年来各地提出许多方案，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爱护。采纳这些方法，也有肯定效果，但仍不够完善，因此推广应用还不普遍。为此可以采纳双组熔断器，构成比较简洁而又牢靠电动机两相爱护。方法是用6个熔断器，每两个并联构成三相熔断器爱护，每相中的两个熔断器，一个按电动机

18、1.21.3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。 最终应当指出，大量实践证明，要防止电动机两相运行，只有加强监视，总结阅历，留意发觉缺相运行的特别现象，准时切除两相运行的电动机，确保电动机的平安牢靠运行。 三相异步电动机缺相爱护简洁爱护如下：电动机电源缆线普遍采纳四芯或五芯。可把那根未用的细缆线直接接在电动机接线盒内星形连接片的零序端子上，然后在接触器掌握面板(箱)上固定好继电器，并按图接线即可。 四、失压和欠压（低电压）爱护 为了防止电动机在过低电压下起动和

19、运行，以及电动机在运行中突然断电后又恢复供电时的自起动，一般均采纳失压和欠压爱护。沟通接触器的电磁机构、断路器的失压脱扣器、自耦减压起动器的欠压器及电压继电器等都可起失压和欠压爱护作用。当电源电压低到额定电压的3570%，电磁铁会释放，失压脱扣器会动作而切断电源。五、过热爱护 部分观点认为无论什么缘由造成的故障最终都将导致电机定子绕组过热而烧毁。因此，只要防止电机绕组过热，也就爱护了电机。但事实上，电机本身有绝缘耐热等级不同的区分。最高允许温升A级105、E级120、B级130、F级155、H级180在同样的环境温度、工作条件、温升的状况下，有的电机会损坏，有的却不会损坏。同时对于造成 电机过热缘由中的轴承损坏、定转子相擦、通风不畅等该属电工定期检查和巡察检查必需发觉解决的，不属爱护技术主要的争论范围。另，电机升温、降温是个缓慢变化的过程，因此我们认为只有对大中型、重要岗位工作的电机加装温升监视和过热爱护装置才是必要的。并应依据不同耐热等级，在电机内部设置超温报警而后跳闸的装置。至于小型电机采纳过热爱护装置并不肯定合算。 第 9 页 共 9 页