三相电动机“断相保护”的研究

摘要：电动机有负载运行、断相运行、空载运行及过载运行等好多种运行方式，在使用过程中，经常会出现断相运行的情况，在短时间内电动机就被烧毁，造成很大的损失。针对三相电动机的断相问题，提出了一些相应的保护措施。
关键词：断相保护；保护方法；三相电动机

0 引言
随着工农业生产的发展，三相电动机得到了广泛的应用，在生产机械的电气控制线路中，采取了对电动机的各种保护措施。由于过流保护、短路保护、欠压保护、过载保护及零压保护很容易实现控制，但在很多断相情况下，三相电动机低速运转，定子电流很大，很容易造成电动机的烧毁，经济损失严重。因此，对三相电动机“断相保护”的研究也越来越受关注。
从电流方面看，目前常用的三相电动机断相保护器，用户使用时大多数不会配比、计算与调试，很不方便，而且断相后没有记忆功能，不能与闸刀配合使用，使用范围受到限制；从接线方面看，对Y型联接的电动机，当某相断相则该相无电流，而另两相中有某相电流比额定电流高时，则将使该相保护器切断电源，使电动机停止运行，从而实现断相保护。而△型联接中情况就不一样，在保护器保护的情况下仍将电动机烧毁，达不到断相保护的目的。所以，对Y型联接的电动机采用电流型、热效应型作断相保护，对△型联接的电动机断相保护采用电压型作断相保护。
电压型电动机断相保护器，在Y型、△型联接的电动机中都能起断相保护作用，克服了热效应型、电流型在电动机断相保护中的局限性，而且具有低电压、过电压保护功能，适用于三相四线380V供电条件下的各种电动机。

1 电动机断相运行的因素
在三相电动机的使用过程中，经常出现其因缺相运行而烧毁的情况，根据研究，以下几个方面的因素只要存在一条，就可导致电动机的断相运行。
(1)某相熔体烧断。
(2)控制电动机的闸刀开关如果不及时检修，质量较差，再加上长时间使用，也会发生断相故障。
(3)当用电量集中时，在变压器低压出口的保险片和配电室内供电总闸刀熔断器容易熔断。
(4)电动机中某相绕组内部接头断线或者是导线接头接触不良都会造成断相运行。
(5)操作频率过高或者负载较大时，造成电动机短路，从而烧断热元件。
(6)当电动机超负载运行、故障运行、供电线路电压不稳定或者交流接触器容量选择不当时，会造成主触头接触不良，导致断相运行。

2 电动机断相保护的原理
电动机断相保护装置的电路共有六个外接端子，其中N是接电源的零线，A、B、C是接主电路对应的A相B相和C相，IN和OUT两个接线端与控制回路电源串接。每个外接端子的内部都是固有部件，必须一一对应，同时，柱与柱之间的距离应尽可能地大，这样可以防止并联接线柱之间短路。因此，这些固有部件一定要谨慎接好，接错时还有可能烧坏保护装置。电动机断相保护装置的原理如图1所示。

3 电动机断相保护的方法
电动机断相保护的方法有：采用电压继电器、采用断丝电压保护、采用带断相保护的热继电器、采用专门为断相运行而设计的断相保护继电器、采用欠电流继电器等。
3．1 断相保护的目的
在三相电动机的运行中，只要有以下情况之一，如接触器触点烧损等造成一相接触不良，安装维护等原因造成一相断线或者三相电源的熔断器一相熔断，都会造成三相电动机断相运行。如果发现不及时，还会造成电动机的烧毁以及设备的损坏，从而影响连续的生产，造成一定的损失。
为了保障电动机的安全运行，一般重要电动机都装有各种断相保护装置，以防在发生缺相时造成电动机的烧毁，尽可能减少不必要的损失。
3．2 基本原理
当今的电动机缺相保护电路线路复杂，元件较多，工作可靠性不高，大部分采用电子式保护装置，或者由于工作失常，造成电动机不能合闸或保护拒动，影响生产的顺利进行。
本文介绍的保护装置不仅具有元件少，原理简单，基本不需维护、工作可靠等多方面的特点，而且通过尽可能适当的配置元件，还可起到无功补偿的作用。
该保护装置的原理是：三相星形接线的中性点，三相负载平衡时电位基本是低电位，当三相电源缺相时，中性点电位会升高到相电压。根据此特点监测电源的供电情况，可以起到缺相保护作用。
3．3 接线说明
接线时，三个电容器接成星形，电容器端子分别接A、B、C三相电源，中性点接电压继电器的线圈，线圈另一端接地。电压继电器的常闭接点应串接于交流接触器的控制回路中。当A、B、C任一相断开时，中性点电位升高为相电压，电压继电器动作，使交流接触器的控制回路断开，切除电动机电源，实现了断相保护。
对于低电压电动机来讲，主要是耐压水平足够就可以，电容器容量不需太大。在选择电容器容量时，可以结合电动机的功率选择合适的电容值。
对于高压电动机，其保护装置相对完善。这种保护装置适用于各类三相感应式电动机，接线简单，基本不占用空间，容易实现。

4 结束语
三相电动机断相保护电路的设计可以达到快速切断控制回路电源的目的，在三相电动机缺相时，不仅能起到保护电机的作用，而且此保护装置还具有相序指示和缺相指示，能满足直观的视觉提示，在实际应用中能降低修理成本以及设备的故障率，具有一定的经济适用性。
综上所述，在对三相电动机“断相运行”的原因研究的基础上，从启动控制电路上和主电路上采取了切实可行的断相保护的方法，有效地解决了实质问题。