三相异步电动机的保护控制系统的分析

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1、设计（论文）题目：三相异步电动机的保护控制系统的分析目录 摘要. 3一|、三相异步电动机的控制一、电动机的过载及其保护3二、三相异步电动机的短路保护4三、断相运行保护（又称缺相运行保护或两相运行保护）4四、失压和欠压（低电压）保护7五、三相异步电动机的过热保护7六、实例保护8对电动机保护器（电机保护器）的要求9总结10参考文献12三相异步电动机的保护摘要：三相异步电动机应用非常广泛，无论是在工厂内、商业楼内甚至居民楼内都能见到他们的身影，假如没有三相异步电动机工厂将无法运转、商场将无法正常营业。通常所见的电动机在商场内主要应用形式供暖系统、空调器、排风风机、排烟风机、消防系统、供水系统。但在使

2、用中电动机又会出现各种各样的问题，比如因负载超过电机的额定工作量、因散热条件问题及电机本身原因引起的温度过高、因机械原因或工作失误造成的缺相，为保证电动机的正常工作及工厂、商场的正常运营我们必须尽可能减少电动机出现故障。以下我们就对如何对三相异步电动机进行保护进行讨论三相交流异步电动机的保护是个复杂的问题。在实际使用中，应按照电动机的容量、型式、控制方式和配电设备等不同来选择相适应的保护装置及起动设备。电动机的保护与控制关系 三相交流异步电动机的保护往往与其控制方式有一定关系，即保护中有控制，控制中有保护。如电动机直接起动时，往往产生4-7倍额定电流的起动电流。若由接触器或断路器来控制，则电器

3、的触头应能承受起动电流的接通和分断考核，即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧，以致损坏电器；对塑料外壳式断路器，即使是不频繁操作，也很难达到要求。因此，使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用，此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核，而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核，至于保护功能，由配套的保护装置来完成。 此外，对电动机的控制还可以采用无触点方式，即采用软起动控制系统。电动机主回路由晶闸管来接通和分断。有的为了避免在这些元件上的持续损耗，正常运行中采用真空接触器承载主回路(并联在晶闸管上)负载。这种控制有程控或非程控；近控或远控；慢速起动或快速起动等多种

4、方式。另外，依赖电子线路，很容易做到如电子式继电器那样的各种保护功能。电动机保护装置 电动机的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的，而绕组的过热往往是流经绕组的电流过大引起的。对电动机的保护主要有电流、温度检测两大类型。下面结合产品作些介绍。 电动机的故障大体分为两部分：一部分是机械的原因。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。电磁故障的原因很多，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。过载、断相、欠电压运行都会使绕组内的电流增大，发热量增加(导体的发热

5、量是和电流的平方成正比的)，而短路造成的危害就更大。短路的原因是电动机本身的绝缘材料质量差或电动机受潮(在农村是经常发生的，例如受雨淋或落水)，以致于绕组的相间击穿，引起短路。此外，还有电动机置于有酸碱物的场所，因受腐蚀而损坏绝缘。关键词：三相异步电动机 电机保护9三相异步电动机的控制1直接启动控制电路直接启动即启动时把电动机直接接入电网，加上额定电压，一般来说，电动机的容量不大于直接供电变压器容量的2030时，都可以直接启动。1）点动控制合上开关S，三相电源被引入控制电路，但电动机还不能起动。按下按钮SB，接触器KM线圈通电，衔铁吸合，常开主触点接通，电动机定子接入三相电源起动运转。松开按钮

6、SB， 图5-13 点动控制接触器KM线圈断电，衔铁松开，常开主触点断开，电动机因断电而停转。2).直接起动控制（1）起动过程。按下起动按钮SB1，接触器KM线圈通电，与SB1并联的KM的辅助常开触点闭合，以保证松开按钮SBl后KM线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续闭合，电动机连续运转，从而实现连续运转控制。（2）停止过程。按下停止按钮SB2，接触器KM线圈断电，与SB1并联的KM的辅助常开触点断开，以保证松开按钮SB2后KM线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM的主触点持续断开，电动机停转。与SB1并联的KM的辅助常开触点的这种作用称为自锁。 图5-14直接 起动控制图示控制

7、电路还可实现短路保护、过载保护和零压保护。 起短路保护的是串接在主电路中的熔断器FU。一旦电路发生短路故障，熔体立即熔断，电动机立即停转。 起过载保护的是热继电器FR。当过载时，热继电器的发热元件发热，将其常闭触点断开，使接触器KM线圈断电，串联在电动机回路中的KM的主触点断开，电动机停转。同时KM辅助触点也断开，解除自锁。故障排除后若要重新起动，需按下FR的复位按钮，使FR的常闭触点复位（闭合）即可。 起零压（或欠压）保护的是接触器KM本身。当电源暂时断电或电压严重下降时，接触器KM线圈的电磁吸力不足，衔铁自行释放，使主、辅触点自行复位，切断电源，电动机停转，同时解除自锁。2正反转控制1）简

8、单的正反转控制（1）正向起动过程。按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈通电，与SB1并联的KM1的辅助常开触点闭合，以保证KM1线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。 图5-15简单的正 反转控制（2）停止过程。按下停止按钮SB3，接触器KM1线圈断电，与SB1并联的KM1的辅助触点断开，以保证KM1线圈持续失电，串联在电动机回路中的KM1的主触点 持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。（3）反向起动过程。按下起动按钮SB2，接触器KM2线圈通电，与SB2并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，

9、电动机连续反向运转。缺点： KM1和KM2线圈不能同时通电，因此不能同时按下SB1和SB2，也不能在电动机正转时按下反转起动按钮，或在电动机反转时按下正转起动按钮。如果操作错误，将引起主回路电源短路。2）带电气互锁的正反转控制电路将接触器KM1的辅助常闭触点串入KM2的线圈回路中，从而保证在KM1线圈通电时KM2线圈回路总是断开的；将接触器KM2的辅助常闭触点串入KM1的线圈回路中，从而保证在KM2线圈通电时KM1线 圈回路总是断开的。这样接触器的辅助常闭触点KM1和KM2保证了两个接触器线圈不能同时通电，这种控制方式称为互锁或者联锁，这两个辅助常开触点称为互锁或者联锁触点。 图5-16 带电

10、气互锁的正反转控制缺点：电路在具体操作时，若电动机处于正转状态要反转时必须先按停止按钮SB3，使互锁触点KM1闭合后按下反转起动按钮SB2才能使电动机反转；若电动机处于反转状态要正转时必须先按停止按钮SB3，使互锁触点KM2闭合后按下正转起动按钮SB1才能使电动机正转。7.1 三相异步电动机的启动控制电路启动是指异步电动机接通电源后转速从零逐渐上升到稳定转速的过程。异步电动机启动时，电流为额定电流的57倍（Ist=(57)In）。将对电网及其他设备造成一定的影响。因此拖动系统要求异步电动机在满足启动转速的前提下，尽量降低启动电流。实际应用中，三相异步电动机常用的启动方法有直接启动和降压启动。7

11、.1.1直接启动及控制电路直接启动指的是电动机直接电源进行启动。这种启动方法简单、经济，启动时间短，但是启动电流大。一般只适用于小容量电动机。如图71所示是三相异步电动机直接启动的控制电路图。如图71（a）所示为刀开关控制电路，电路中的熔断器用作短路保护。生产车间中常使用这种控制电路。如图71（b）所示为单向点动控制电路，它由主电路和控制电路两部分组成。主电路是指电动机所在的电路，一般工作电流较大，由刀开关、熔断器、交流接触器的主触点及电动机组成；控制电路工作电流较小，由按钮和接触器的线圈组成。（a）刀开关控制电路 （b）单向点动控制电路 （c）单向连续运行控制电路图71 三相异步电动机单向控

12、制电路电路工作原理为：先合上电源开关QS启动过程：按下启动按钮SB2接触器KM线圈通电KM主触点闭合电动机M启动运行停止过程：松开按钮SB2接触器KM线圈断电KM主触点断开电动机M失电停转点动控制电路在工业生产中应用较多，电动葫芦和机床工作台的上、下移动等控制电路通常采用点动控制电路。如图71(c)所示为单向连续运行控制电路。其电路工作原理为：先合上电源开关QS启动过程：按下启动按钮SB2接触器KM线圈通电KM主触点闭合电动机M启动运行。停止过程：松开按钮SB2接触器KM线圈断电KM主触点断开电动机M失电停转。如图71(c)所示为单向连续运行控制电路。其电路工作原理为：先合上电源开关QS启动过

13、程：KM主触点闭合按下启动按钮SB2接触器KM线圈通电 电动机通电工作 KM常开辅助触点闭合当松开SB2时，由于KM的常开辅助触点闭合，控制电路仍然保持接通，所以KM线圈继续得电，电动机M实现连续运转。我们把这种利用接触器KM本身常开触点而使线圈保持得电的控制方式叫做自锁。与启动按钮SB2并联的常开辅助触点称为自锁触点。停止过程： KM主触点断开按下停止按钮SB1接触器KM线圈断电 电动机失电停转 KM常开辅助触点断开电路具有熔断器进行的短路保护，热继电器进行的过载保护，接触器兼有的欠压、失压保护。7.1.2 降压启动及控制电路所谓降压启动，就是利用某些设备或者采用电动机定子绕组换接的方法，启

14、动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后再将电压恢复到额定值，使之全压运行。对于较大容量（大于10KW）的电动机一般采用降压启动。三相异步电动机常用的降压启动方法有定子串电阻降压、-降压、自耦变压器降压启动几种。虽然方法各异，但目的都是为了减小启动电流。下面详细介绍-降压启动。三相笼型异步电动机-降压启动控制电路如图72所示。（a）主电路 （b）控制电路图72 -降压启动控制电路图72所示为-降压启动控制电路，图中主电路由3组接触器组成。主触点分别将电动机的定子绕组接成形和形。即KM1、KM3主触点闭合时，绕组接成形；KM1、KM2闭合时，绕组接成形。两种接线方式的切换要在很短的时间内完成。

15、因此在控制电路中采用时间继电器实现定时自动切换。电路工作原理为：先合上电源开关QS(1) 降压启动运行 KM1自锁触点闭合 KM1线圈通电吸合 KM1主触点闭合 定子绕组接成Y按下启动按钮SB2 电动机降压启动 KM3主触点闭合 KM3线圈通电吸合 KM3联锁触点断开保证KM2线圈断电 KT常闭触点延时断开保证KM3线圈断电 KT线圈通电吸合 KT常开触点延时闭合 KM2自锁触点闭合 KM2主触点闭合 定子绕组接成， KM2线圈通电吸合 电动机全压运行 KM1主触点已闭合 KM2联锁触点断开（1） 停止按下停止按钮SB2控制电路断电KM1、KM2、KM3线圈断电电动机M断电停转。（2） 电路中

16、，如果线圈KM2、KM3同事得电，其主触点都将闭合，造成电源短路。因此把KM2常闭触点串入KM3线圈回路，把KM3常闭触点串入KM2线圈回路。我们把这种联锁称为互锁。KM2、KM3的常闭触点称为互锁触点。7.2 三相异步电动机的正、反转控制电路生产实践中，许多生产机械要求电动机能反转，从而实现可逆运行。如机床主轴的正向和反向运动，工作台的前后运动等。由电动机原理可知，三相异步电动机的三相电源进线中任意两相对调，电动机就可反向运转。实际运用中，通过两个接触器改变定子绕组相序来实现正反转。如图73所示。三相异步电动机的正反转控制电路如图73所示。图73 三相异步电动机的正反转控制电路电路工作原理为

17、：先合上电源开关QS1、 正转控制： SB2常闭触点先分断，切断反转控制电路，对KM2联锁按下正转启动按钮SB2 SB2常开触点闭合KM1线圈得电 KM1自锁触点闭合自锁 电动机M启动 KM1主触点闭合 连续正转 KM1联锁触点分断，切断反转控制电路，起到对KM2联锁作用 2、 反转控制： KM1自锁触点解除自锁 电动机M SB3常闭触点KM1线圈失电 KM1主触点分断 失电停转按下反转 先分断启动按钮SB3 KM1联锁触点恢复闭合 SB3常开触点后闭合 KM2自锁触点闭合 电动机M启动连续反转KM2线圈得电 KM2主触点闭合 KM2联锁触点分断，切断正转控制电路，起到对KM1联锁作用3、 停

18、止控制：停止时，按下停止按钮SB1,控制电路失电，接触器KM1或KM2主触点分断，电动机M失电停转。此正反转电路具有双重联锁功能，集中了电气联锁和机械联锁的两种正反转电路的优点。此电路可以直接实行“正反停”的控制。不但操作简单方便，而且能安全可靠地实现正反转运行。是机床电气控制中经常采用的电路。7.3 三相异步电动机的调速控制电路调速是指用人为地方法来改变异步电动机的转速。由转差率的计算公式可得：nn0(1-s)=(1-s)由上式可知，改变三相异步电动机的转速方法有：改变磁极对数P,改变转差率S,改变电源频率飞f。目前广泛使用的调速方法是变更定子绕组的极对数，因为极对数的改变必须在定子和转子上

19、同时进行，因此对于绕线式转子异步电动机不太适用。由于鼠笼转子异步电动机的转子极数是随定子极数的改变而自动改变的。变极时只需要考虑定子绕组的极数即可。因此，这种调速方法只适用于鼠笼转子异步电动机。常用的多速电动机有双速、三速、四速电动机，下面以双速电动机为例来分析这类电动机的变速控制。1、双速电动机定子绕组的连接这种电动机定子绕组有6个出线端。若将电动机定子绕组三个出线端U1、V1、W1分别接三相电源，而将U2、V2、W2三个出线端悬空，如图74（a）所示，则电动机的三相定子绕组接成三角形，此时每相得两个绕组相互串联，电流方中的虚线箭头所示。磁极为4极，同步转速为1500r/min；为低速。 (

20、a) 低速形接法 （b）高速YY形接法图74 4/2极/YY形的双速电动机定子绕组接线图若将电动机电子绕组的U2、V2、W2三个出线端分别接三相电源，而将U1、V1、W1三个出线端接成双YY形，此时每相两个绕组并联。电流方向如图中实线箭头所示，磁极数为2极，同步转速为3000r/min；为高速。可见双速电动机高速运转时的转速时低速的二倍。2、双速电动机控制电路如图75所示。图75 双速电动机控制电路电路工作原理为：低速运行时：合上电源开关QS SB2常闭触点先分断，对KM2、KM3联锁 按下低速 KM1联锁触点分断对按钮SB2 KM2、KM3联锁 SB2常开触点后闭合KM1线圈得电 KM1主触

21、点闭合 KM1自锁触点闭合 电动机M接成形低速运行高速运行时：合上电源开关QS KM1自锁触点解除自锁 SB3常闭触点先分断KM1线圈失电 KM1主触点分断按下高速按钮SB3 KM1联锁触点恢复闭合 SB3常开触点后闭合 KM2、KM3联锁触点分断解除对KM1联锁 KM2、KM3线圈同时得电 KM2、KM3自锁触点闭合自锁KM2、KM3主触点闭合 电动机接成YY形高速运行 停转时，只需按下停止按钮SB1就可。7.4 保护电路三相异步电动机控制电路除了能满足被控设备生产工艺的控制要求外，还必须考虑到电路有发生故障和不正常工作情况的可靠性。因为发生这些情况时会引起电流增大，电压和频率降低或升高、损

22、毁。因此，控制电路中的保护环节是电动机控制系统中不可缺少的组成部分。常用的保护电路有短路保护、过载保护、过电流保护、失电压保护和欠电压保护等。1、短路保护在电动机控制系统中，最常用和最危险的故障是多种形式的短路。如电器或线路绝缘遭到损坏、控制电器及线路出现故障、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的十几倍道几十倍，过大的短路电流将会使电器设备或配电设备受到损坏，甚至因电弧而引起火灾。因此，当电路出现短路电流时，必须迅速、可靠地断开电源，这就要求短路保护装置应具有瞬时动作的特性。短路保护的常用方法是采用熔断器和低压断路器保护装置。2、过电流保护

23、过电流保护是区别于短路保护的一种电流型保护。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，特别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。过电流保护常用过电流继电器来实现，通常过电流继电器与接触器配合使用，即将过电流继电器线圈串接在被保护电路中，当电路电流达到其整定值时，过电流继电器动作，而过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。这种过电流保护环节常用于直流电动机和三相绕线转子异步电动机的控制电路中。3、过载保

24、护过载是指电动机在大于其额定电流的情况下运行，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。引起电动机过载的原因很多，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，严重时会使电动机损坏。过载保护装置要求具有反时限特性，且不会受电动机短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保护。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，所以在使用热继电器作过载保护时，还必须装有熔断器或抵压断路器的短路保护装置。由于过载

25、保护特性与过电流保护不同，故不能用过电流保护方法来进行过载保护。4、失电压保护当电动机正常工作时，如果由于某种原因而发生电网突然断电，这时电源电压下降为零，电动机停转，生产设备的运动部件也随之停止。由于一般情况下操作人员不可能及时拉开电源开关。如不采取措施，当电源恢复供电时，电动机便会自动启动运转，可能造成人身及设备事故，并引起电网过电流和瞬间网络下降。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，称为失电压保护。采用接触器和按钮控制的启动、停止，就具有失电压保护作用。这时因为当电源电压消失时，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

26、，不会自行启动。如果不是采用按钮而是用不能自动复位的手动开关、形成开关来控制接触器，必须采用专门的零电压继电器。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、欠电压保护当电网电压降低时，电动机在欠电压下运行，在负载一定的情况下，电动机主磁通下降，电流增强。时间过长将会使电动机过热损坏同时欠压还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，这种保护成为欠电压保护。除上述采用的接触器及按钮控制方式，利用接触器本身的欠电压保护作用外，还可采用欠电压继电器来进行欠电压保护。其方法是将欠电压继

27、电器线圈跨接在电源上，其常开触点串接在接触器控制回路中。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,释放电压通常整定值为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保护。6、断相保护电动机运行时，如果电源任一相断开，电动机将在缺相情况下低速运转或堵转，定子电流很大，这时造成电动机绝缘及绕组烧毁的常见故障之一。因此应进行断相保护。引起电动机断相得原因主要有：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；

28、电动机负载越大，故障电流也越大。断相保护的方法有：用带断相保护的热继电器、电压继电器、电流继电器与固态断相保护器等。一、电动机的过载及其保护电动机的过载除上述原因外，还有： a.电动机周围环境温度过高，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、正反转运行及经常反接制动。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。对于过载通常保护如下：在电动机的控制回路中，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

29、，起到过载保护作用。一般选择热元件时：动作电流=电动机额定电流*（11l25） （11）二、三相异步电动机的短路保护电动机短路时，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，短路保护由熔断器来完成。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，起到短路保护作用。由于存在热惯性，当发生短路事故时，热继电器不能立即断开，因此它不能用作短路保护。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，从而避免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

30、额定电路电动机启动电流 / 2.5 （12）如果电动机起动频繁，则为熔丝额定电流电动机启动电流/（1.62） （1-3）如果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 （1-4）一般选用熔断器保护时，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

31、一般的热继电器不能可靠地保护电动机免于缺相运行（带断电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。电动机断相保护的方法和装置很多，但就执行断相保护的元件来分有：利用断相信号直接推动电磁继电器动作的电磁式断电保护，利用热元件动作的断相保护。常用的保护方法有：采用带断相保护装置的热继电器作缺相保护，欠电流继电器断相保护；零序电压继电器断相保护；利用速饱和电流互感器保护。三相异步电动机两相运行，是引起电动机损坏的常见原因，生产当中因电源缺相而损坏的约占总损坏量的6070，本论文中重点论述缺相问题。而人们对断相运行给电机造成什么样的危害，应采取什么样的保护方式合适，至今尚没

32、有比较一致的意见。很长一段时间比较普遍的观点认为；断相运行将导致电机绕组过热而损坏；认为利用温度传感器监视电动机绕组温升，是当前最直接和最可靠的断相保护万案。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，不少维修电工抱怨电机质量欠佳，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反电势，结论是反电势很高。通化市电机厂实验室对空载运行的电机做断相运行实验时，发生的多起电机损坏，经解剖证实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认识不同，因此在对电机实行断相

33、保护时产生了两种不同的意见：认为断相给电机造成过热损坏的观点要对电机实行过热保护或过流反时限特性保护，由此产生了热继电器方案、热敏电阻方案、断相过流延时保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，对断相采取瞬时动作保护方案，于是一些电子式保护器问世。我们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除，因此对电机的断相保护应瞬时动作保护而不是反时限特性保护和过热保护。电动机保护器（电机保护器）应采取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积极意义的。 现在，已较

34、多采用电子电路缺相保护器、集成电路缺相保护器等，但由于电路复杂价格较贵，在小型电动机（3KW及以下）控制电路上未能普遍配套用。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

35、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/(1.62)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

36、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47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

37、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1.21.3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

38、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1.21.3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。三相异步电动机缺相保护简单保护如下：电动机电源缆线普遍采用四芯或五芯。可把那根未用的稍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，然后在接触器控制面板(箱

39、)上固定好继电器，并按图接线即可。图1 三相异步电动机简单缺相保护四、失压和欠压（低电压）保护为了防止电动机在过低电压下起动和运行，以及电动机在运行中突然断电后又恢复供电时的自起动，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、自耦减压起动器的欠压器及电压继电器等都可起失压和欠压保护作用。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、三相异步电动机的过热保护过热保护 部分观点认为无论什么原因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，也就保护了电机。但事实上，电机本身有绝缘耐热等级不同的区别。最高允许温升A

40、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、温升的情况下，有的电机会损坏，有的却不会损坏。同时对于造成电机过热原因中的轴承损坏、定转子相擦、通风不畅等该属电工定期检查和巡视检查必须发现解决的，不属保护技术主要的讨论范围。另外，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保护装置才是必要的。并应根据不同耐热等级，在电机内部设置超温报警而后跳闸的装置。至于小型电机采用过热保护装置并不一定合算。六、实例保护选择1.1kW空调器三相异步电动机进行电机保护。电机保护的原理电路如图2所示。根据式（11）动作电流=电

41、动机额定电流*（11l25），所以选用2.23.5A热继电保护器,根据式（12）熔丝额定电路电动机启动电流 / 2.5，电机的启动电流约等于3倍1.1kW电动机额定电流值，所以选用6 A熔断保护器 。根据（1）接触器辅助触点特点，断电后线圈失去磁力，弹簧产生的反作用力起到决定作用主触头及辅助触点断开，线路断开，如重新来电还须按启动按钮来启动电机，从而起到失电保护。（2）接触器辅助触点特点，欠电压后线圈磁力不足与克服弹簧产生的反作用力主触头及辅助触点断开，线路断开，如重新来电还须按启动按钮来启动电机，从而起到欠电压保护。图2 1.1KW空调电动机保护线路电动机保护器（电机保护器）的要求 实践证明

42、，结合用户的需求，在设计电动机保护器（电机保护器）时应符合下列要求：1、采用电流取样 这既可兼顾过流和断相保护的不同特点，又可充分反映不管哪里断相都要在供电线路电流上反映出来的事实；避免了其它取样方案的缺点和局限性。采用电压取样虽造价低廉，但只能保护电源到取样接入处之间的断相，保护不了取样接入处到电机之间的断相。采用中性点或人造中性点对零线电流或电压取样，由于单相负载的投入或切除，必然会使中性点电压或零线电流变化，这将使保护整定值难以确定。2、选用反应灵敏的电子式保护器方案 确保断相起动时拒绝合问，运行断相时瞬时跳闸。至于对断相实行延时保护和过热保护的观点是陈旧的、片面的。3、用保护器的常闭触

43、点动作实行保护 这就是要求保护器在主回路不工作和正常工作时执行继电器不动作，而在电机起动和工作中发生故障时动作。这样的保护器适宜于与计算机输出和逻辑群控电路、多速及正反转电机以及与各种主开关接口，使用无局限性。4、有较宽的电流适应范围 电机空载电流约为额定电流的03倍，起动电流约为额定电流7倍。对于综合电动机保护器（电机保护器）应有从低到高起码20倍或30倍的电流容许范围，对于单一断相保护器，电流适应范围应更大。5、不使用供电电源电动机保护器（电机保护器）不使用供电电源，可使其通用于任何场合。因世界各国供电电压不尽相同，同时可防止电动机保护器（电机保护器）一旦本身电源故障将导致电动机保护器（电

44、机保护器）处于无电之状态，而造成继电器不会动作，起不到保护作用异步电动机的保护是涉及电气装置和机械设备可靠、正常运转的关键之一。直接检测电动机绕组的温度来保护过载引起的过热是很有效的保护方式，但由于需直接埋入电动机绕组里，价格较贵、维修困难等原因，仅在部分频繁操作场合使用；从经济性考虑，采用电流检测型更为有利，加热继电器仍是一种价廉、简单、可靠的电动机保护形式(从实际使用情况看，目前使用量占大多数)；对动作性能要求较高及功能要求全或价格昂贵的大容量电动机保护，则可采用电子式或固态继电器；对一般要求，则采用带热磁脱扣的电动机保护用断路器更为实用。但不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与电动

45、机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。总结：本文论述了在电动机出现各种各样问题是如何对其进行保护，三相电动机发生缺相的可能性较大且三相电动机损坏大部分由缺相造成，所以本文重点论述缺相保护。通常各种问题出现之前都会伴随各种可以察觉的附带问题如电机声音异常、振动不均匀、电机外壳变热、电流突然增大等，发生以上情况时应立即停机检查，这就要求我们加强对电机巡视，提高安全意识。现在通常对电动机的保护图如下（无缺相保护）： 图3 三相异步电动机通用保护原理图上述控制电路可实现短路保护作用、过载保护作用和零电压、失压保护等多重保护。熔断器FU起短路保护作用。一旦发生短路事故，熔丝立即熔断，电动机立即停车。

46、 热继电器KR起过载保护作用。过载时，它的热元件发热，常闭触头断开，使接触器线圈断电，主触头断开，电动机也就停下来。为了可靠地保护电动机，应至少用两个热元件，分别串接在任意两相中。这样不仅在电动机过载时起保护作用，而且当任意一相的熔丝熔断后作单相运行时，仍有一个或两个热元件中通有电流而使电动机得到保护。 零电压保护就是当电源暂时停电时，电动机即自动从电源切除。因为这时接触器线圈中的电流消失，动铁芯释放而使主触头断开。当电源电压恢复后，若不重新按起动按钮，则电动机不能自行起动，因为自锁触头已经断开。如果不是采用继电接触器控制，而是直接用刀开关或组合开关进行手动控制，那么停电时未及时拉开开关，当电

47、源电压恢复时，电动机即自行起动而可能造成事故。参考文献 1. 王建、赵金周电器设备安装与维修机械工业出版社【2007年06月】 2. 陈海波、陈光新编电动机电路检修161例水利水电出版社【2004年04月】 3. 郑凤翼新编实用电工电路400例人民邮电出版社【2001年10月】 4. 黄国治、傅丰礼Y2系列三相异步电动机技术手册机械工业出版社【2005年01月】 5. 黄北刚图说三相低压异步电动机控制线路辽宁科学技术出版社【2007年01月】 6. 常大军、常绪滨电工上岗应用宝典人民邮电出版社【2000年08月】 7. 辛长平 电气电工实用技术问答 电子工业出版社【2005年11月】 8. 吕庆荣、于晓明、王润卿电气识图化学工业出版社【2005年07月】9. 赵继光常用电气设备典型故障分析600例人民邮电出版社【1999年01月】 10. 方大千实用电动机控制线路326例金盾出版社【2004年05月】 11. 尚艳华电力拖动（第四版）电子工业出版社【2007年06月】 12. 张廷锋、李春茂电工学实践教程清华大学出版社【2006年03月】