基於三相異步電機缺相運行的電路保護設計
發布時間:2012-12-05 責任編輯:sherryyu
【導讀】三相異步電機是將電能轉換成機械能,但是在運行中會因為各種原因造成破壞,這些損壞有超載、機械磨損、維護措施不當及運行中缺相等,隨著它的廣泛應用,解決這些問題成為當務之急,如何設計缺相運行時的保護電路呢?
quexiangshibaohudianlubunengxunsudongzuoqieduandianyuanerzaochengdianjisunhuaizhanhendabili,juyouguanziliaotongji,sanxiangyibudiandongjidequexiangyunxingzhansanxiangyibudiandongjisuoyouguzhangde70%,quexiangyunxinghuishidiandongjiraozuyanzhongfare,pohuaidianjijueyuan,yizhiyushaohuidianji,yingxiangshengchan,shenzhizaochengshigu。weifangzhisanxiangyibudiandongjiyinquexiangyunxing,tongguoduisanxiangyibudiandongjichangjianguzhang——quexiangyunxingdediancixianxiangjichanshengdeweihaifenxi,shejilequexiangyunxingdebaohudianlu,kefulechuantongjixieshibaohudianludebuzu,quebaolesanxiangyibudianjideanquanyunxing。
1、產chan生sheng缺que相xiang運yun行xing的de原yuan因yin對dui於yu三san相xiang異yi步bu電dian動dong機ji,其qi正zheng常chang運yun行xing時shi必bi須xu采cai用yong三san相xiang供gong電dian,缺que相xiang是shi其qi正zheng常chang運yun行xing的de大da忌ji。電dian動dong機ji缺que相xiang主zhu要yao有you以yi下xia幾ji種zhong情qing況kuang。
1) 電源缺相:由於供電路故障,電源在到電機保護線路前,已少一相或兩相,它可造成電機無法啟動或啟動運轉異常;三相熔斷器中的一相熔體被燒斷。
2)保護線路造成缺相:保護線路中的接觸器、繼電器觸點氧化,引起接觸不良,造成缺相。3)接線端子觸點氧化造成接觸不良:電機定子三相繞組中一相繞組斷開,從而造成電機運行缺相。
4)電纜斷線。
2、三相異步電動機缺相運行狀態的電磁分析

圖1是三相異步電動機定子繞組,其中(a)為星型接法缺相運行的接線圖,(b)為(wei)三(san)角(jiao)形(xing)接(jie)法(fa)缺(que)相(xiang)運(yun)行(xing)的(de)接(jie)線(xian)圖(tu)。此(ci)時(shi)接(jie)通(tong)電(dian)源(yuan)後(hou),流(liu)經(jing)定(ding)子(zi)繞(rao)組(zu)的(de)是(shi)單(dan)相(xiang)電(dian)流(liu),它(ta)們(men)的(de)相(xiang)位(wei)相(xiang)同(tong),在(zai)氣(qi)隙(xi)中(zhong)隻(zhi)能(neng)建(jian)立(li)脈(mai)振(zhen)磁(ci)場(chang),故(gu)電(dian)機(ji)無(wu)啟(qi)動(dong)轉(zhuan)矩(ju),合(he)閘(zha)後(hou)電(dian)機(ji)不(bu)轉(zhuan)動(dong)並(bing)伴(ban)有(you)嗡(weng)嗡(weng)聲(sheng),此(ci)時(shi)電(dian)流(liu)很(hen)大(da),如(ru)果(guo)不(bu)及(ji)時(shi)斷(duan)開(kai)電(dian)源(yuan),則(ze)有(you)可(ke)能(neng)燒(shao)毀(hui)電(dian)機(ji)。三(san)相(xiang)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)出(chu)現(xian)缺(que)相(xiang)運(yun)行(xing)時(shi),在(zai)氣(qi)隙(xi)中(zhong)建(jian)立(li)的(de)是(shi)脈(mai)振(zhen)磁(ci)場(chang),其(qi)表(biao)達(da)式(shi)為(wei):

式(1)表明:一個脈振磁動勢可分解為兩個幅值相等、轉速相同、轉向相反的兩個旋轉磁動勢,這樣便可畫出三相異步電動機缺相運行時的機械特性(圖2)

由圖2可見,1)當n=0時,T=0(+為電磁轉矩),即無啟動轉矩,這是由於正轉磁場和反轉磁場產生的轉矩大小相等、方向相反,彼此抵消所造成的。2)三相異步電動機缺相運行時,正向磁場f+產生的T+為拖動轉矩,而反向磁場f-產生的T-則為製動轉矩,使過載能力降低,在同一負載下,轉速下降,電流增加,而電流增加勢必使繞組發熱,這樣對電機運行極為不利。
3、缺相保護電路的設計
電(dian)動(dong)機(ji)處(chu)於(yu)缺(que)相(xiang)時(shi)無(wu)啟(qi)動(dong)轉(zhuan)矩(ju),電(dian)機(ji)不(bu)能(neng)轉(zhuan)動(dong),容(rong)易(yi)被(bei)發(fa)現(xian),而(er)當(dang)電(dian)動(dong)機(ji)在(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)發(fa)生(sheng)缺(que)相(xiang)時(shi),常(chang)常(chang)不(bu)易(yi)被(bei)發(fa)現(xian),以(yi)致(zhi)產(chan)生(sheng)過(guo)流(liu),將(jiang)電(dian)機(ji)燒(shao)壞(huai),因(yin)而(er)研(yan)製(zhi)一(yi)種(zhong)高(gao)可(ke)靠(kao)的(de)電(dian)動(dong)機(ji)運(yun)行(xing)缺(que)相(xiang)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)非(fei)常(chang)必(bi)要(yao)。
傳統的缺相保護電路完全由繼電器、接(jie)觸(chu)器(qi)構(gou)成(cheng),線(xian)路(lu)複(fu)雜(za),體(ti)積(ji)較(jiao)大(da)且(qie)可(ke)靠(kao)性(xing)差(cha),用(yong)戶(hu)使(shi)用(yong)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)後(hou),由(you)於(yu)線(xian)路(lu)故(gu)障(zhang)需(xu)多(duo)次(ci)維(wei)修(xiu),甚(shen)至(zhi)因(yin)維(wei)修(xiu)困(kun)難(nan)而(er)棄(qi)之(zhi)不(bu)用(yong),而(er)且(qie)維(wei)修(xiu)成(cheng)本(ben)也(ye)較(jiao)高(gao),根(gen)據(ju)多(duo)年(nian)的(de)實(shi)踐(jian),反(fan)複(fu)嚐(chang)試(shi),研(yan)製(zhi)出(chu)新(xin)型(xing)三(san)相(xiang)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)缺(que)相(xiang)運(yun)行(xing)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)(圖3)。

保護電路動作的原理如下。
1)起動時,首先閉合K1,此時按下起動開關K2,如L1無電(L1缺相),電機無法起動,且無任何響動。如果L2或L3缺相,電機無法正常運行,因為K2為按鈕開關,僅在起動時起作用,工作人員不可能按K2很長時間,如缺相,隻要放開按鈕,電動機停止供電。
2) 電機在運行中,保護電路從電機接線端子提取各相供電信號,經T1、T2、T3降壓,D1、D2、D3及C1、C2、C3整流濾波加到各自的穩壓電路,此時電路已將三相交流變成三個邏輯信號並進入三輸入與非門電路4012,在圖3中,![]()
在式(2)中當L1有電時,A的邏輯值為1,L1無電,A的邏輯值為0;當L2有電時,B的邏輯值為1,L2無電,B的邏輯值為0;當L3有電時,C的邏輯值為1,L3無電,C的,邏輯值為0。根據式(2)隻有A=B=C=1時,Y=0,T飽和導通,K4吸合,電機正常運行。當任意一相失電時,式(2)中,Y=1,而Y=1時,T截止,K4閉合,KM主接觸器斷開,三相異步電動機供電電路全部斷開,電機立即停止工作。
4、結語
通過現場運行觀察及對比,采用本設計的保護線路,製作或購置成本低,當電機在運行中發生缺相時,保護電路動作可靠、反應靈敏、接線簡單,而且後期維護費用極少。
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