五金之家讯：摘要：三相电动机的缺相保护是生产中的重要实际问题，本文在分析三相交流异步电动机工作特性基础上结合实际，对三相异步电动机运行中不易被察觉的缺相故障时给出保护的前提下，同时又能实现功率补偿的电路，阐述了电路的工作原理，并介绍了元件参数的选择方法。

关键词：电动机；缺相；保护；无功补偿

引言：电动机作为拖动系统中的重要组成部分在国民经济中占有举足轻重的地位，它的使用几乎渗透到了各行各业，是工业、农业和国防建设及人民生活正常进行的重要保证，因而确保电动机的正常运行就显得十分重要，而在使用中造成电机烧毁甚至引发重大安全事故的事件屡见不鲜，据不完全统计全国每年仅因电动机烧毁所消耗的电量就达数千万度，电动机烧毁的数量达20万台次以上，容量约0.4亿千瓦，因维修所耗的电磁线约5000万公斤，修理费达20亿元，而因停工停产所造成的损失更是一个无法估量的巨大数目。因此做好电动机的保护具有节能显著、提高生产效率和经济效益及保证安全生产的重要意义。

正文：现代生产机械常采用电动机驱动，三相交流异步电动机是广泛应用的一种驱动设备。三相交流异步电动机在正常运行过程中将吸收无功功率，容量越大，功率因数越低，吸收的无功功率就越多，对电网产生的影响也越大，相应地既浪费了能源，又影响设备的正常运行，非常不经济。另外，三相异步电动机在起动和运行过程中，若两相起动时，电动机不能运转，运行人员会立即发现；对于运转中的电动机，突然断掉一相电源后，由于机械惯性，在某种特定条件下仍能滞速旋转，但其他两相电路中的电流增大，若热继电器整定电流倍数较大，致使电动机过热可能发生烧机事故，造成缺相的原因大致有以下几种：（1）熔断器的熔丝一相熔断；（2）电源接线头或接线处松脱；（3）接触器主触头严重烧毛而造成三相中的某一相不能接通；（4）电动机一相绕组的接线柱松脱或一相绕组断开。为了保障电动机的安全运行，一般重要电动机都设有各种保护装置，如短路保护、失压保护、过载保护、缺相保护等。其中防止缺相运行的保护装置可使电动机在发生缺相故障时能及时停止运行，从而避免造成电动机烧毁的事故。
三相异步电动机的缺相运行，是指三相供电电源缺少一相或电动机三相绕组中有一相从电源断开而造成的一种电动机故障运行状态。由于三相异步电动机在运行中断开一相仍能转动，因而不易察觉而成为“带病”运行隐患，从而造成电动机的三相电压及三相电流严重不平衡、绕组过热、转速下降等。若发现不及时，时间稍长便会烧毁电动机，损坏设备，给生产造成重大损失。为避免造成不必要的损失，故需引入电动机缺相自动保护，在电源缺相时，立刻动作自动切断电源。因此，在确保电动机缺相保护的前提下，同时又能在正常运行时实现功率补偿，从而达到一举两得的效果。

1、功率补偿与缺相保护

三相异步电动机的缺相保护电路有多种形式，现介绍一种在完成缺相保护的同时实现功率补偿的电路。如图1所示。工作原理分析如下：首先合上开关QS，然后按下起点按钮SB2，接触器KM线圈得电，接触器吸合，主触头KM闭合，主电路接通，电机运转，电容器C1、C2、C3同时得电，从理论上讲，由于电容器C1、C2、C3容量相等，当电动机正常运行时，“人为中性点00”的电压为零，与三相四线制的中性点电位一致，因此，两点电压经过整流后无电压输出，继电器不会动作。电动机正常运转。

图1

当电动机电源缺相时，“人为中性点00”的电压明显上升。继电器K吸合，此时交流

接触器控制回路断电，电动机主电路释放，从而达到保护电动机的目的。在正常工作时，由于此电路是在L1、L2、L3三相电源上投入三只电容器，电容器在低压交流电网上又能起到无功功率补偿作用，故该缺相保护电路，不但不费电，相反还能起到提高电动机电路的功率因数，减少无功功率引起的损耗，实现功率就地补偿，可称为一个节电装置。

该电路动作灵敏，在电动机缺相小于或等于1s时，继电器便会动作。该电路适用范围很广，无论是星形接法，还是三角形接法均可使用，无论电动机负载轻重。
该电路在实验时发现有时启动不了，经检查发现是由于交流接触器触点不同步而产生继电器K的误动作，为了避免电动机在起动时，该电路采用常闭的双联按钮作起动按钮，即在起动时断开保护电路与“人为中性点00”的连接，待电动机起动完毕，再松手使按钮复位，确保缺相保护电路能正常工作。

2、元件选择

电容器补偿的功率取决于电动机无功功率，与电动机容量、功率因数有关。电动机额定功率为PN，额定功率因数为cosfN1。假定在额定状态下运行，则电动机吸收的无功功率：

电容器补偿后电路功率因数为cosfN2(一般在0.95左右)，则补偿后电动机吸收的无功功率为：

则电容器补偿的功率为：

因为电动机不一定运行在额定状态下，设负荷系数为K(取0.75～1)。实际电容器补偿的功率(QC)为：

电容器的电容量选择：电源额定电压 ，频率 ，电容器实际补偿的功率为 。

根据 得

C1、C2、C3的容量：C1=C2=C3=1/3CN。

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。电容器C4可以选100F，耐压50V以上；二极管选电流大于100mA、反向电压大于100V的整流二极管，如2CP20。为了适应控制较大电机的需要，继电器KA可选RJX4F/12V型。

结束语：该节电式电机缺相保护电路这种保护装置接线简单，易于实现，适用于各类三相异步电动机及其它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，性能价格比可观，具有很大的实用性。

参考文献：1、韩永盛.《常用电气线路110例》；

2、舒德华.《功率因数补偿电容顺的设计及其应用》［J］.中小型电机, 2000,(3)33-36；

3、许 艳.《节电三相异步电动机断相保护器》［J］.电气时代。2002,(5)42。

作者简介：陈国泉,男,现年34岁, 成人专科，电工技师，DCS组态工程师。长期从事电气维护工作,致力于科技理论研究与发明创造，热爱科学，善于思考，实践经验丰富，几年来，先后有多项研究成果问世，其发明的 “三相交流异步电机缺相自动保护器”荣获国家专利。负责皇甫锅炉DCS自动化安装、维护、培训、验收工作。先后获得中原油田优秀青年能工巧匠、中原石油勘探局技术能手、中原石油勘探局青年岗位能手、供热管理处首席员工等荣誉称号。在中原石油勘探局、供热管理处举办的技术比武中屡获桂冠。

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