三相电动机缺相保护电路的工作原理

缺相保护原理图

原理：运行中的三相380伏电动机缺一相电源后，变成两相运行，如果运行时间过长则有烧毁电动机的可能。为了防止缺相运行烧毁电动机，可以采用多种保护方案。下图为一种三相电动机断相保护电路，当电动机运行时发生断相后三相电压不平衡，桥式整流则有电压输出，当输出的直流电压达到中间继电器KA动作值时，KA动作，于是与自锁触点串联的常闭触点断开，使KM线圈断电其主触头全部释放，电动机停止。

断相保护器

又称电机断相保护器或者电源源相保护器，一般多用在三相电机电路上，如果缺少一路电，电机扭力会变小，转子转速会下降，从而导致其它两路电流增大，烧毁电机绕组，其原理就是通过不同手段，对三相电进行监控，如有断路情况，就会自动切断电源，避免烧毁绕组，由于科技发展迅速，断相保护器的类型，有通过监测各路电压控制通断的，有监测各路电流进行控制的。

检测电压来控制的

这种检测电压来控制的又可以称呼为三相电源监视器、相序保护器、过欠压保护器等)主要用于交流50/60Hz，额定电压460V以下，工业三相220V、380V、440V、460V等电压级别的各种故障检测，对三相输入电源的电压过高、电压过低、缺相、断相、逆相(相序)、三相电压不平衡等提供继电保护，产品广泛应用于配电箱、中央空调机组、电控箱、配电柜、起重机等，如中央空调压缩机保护，各种电梯的电源监视，水泵、油泵防缺相、逆相保护等，是工业设备运行中维护设备工作电压正常的不可缺少的保护产品。

检测电流来控制的

这种检测电流来控制的又可以称呼为断相继电器，过载继电器，过流保护继电器等，根据功能又可称呼电机保护器，压缩机保护器等，用于交流45～60Hz，电压24V至380V的供电电路中与交流接触器等开关电器组成电动机的控制电路。当电动机的主电路出现断相、过载、三相不平衡等非正常工作状态时，保护器能够及时分断开关电器的触头，断开电动机的三相电源，快速可靠地保护电动机。保护器采用穿芯式电流取样检测技术，可控硅输出，结构简单、使用方便、工作可靠，并且具有无功耗、寿命长、动作时无电弧产生等优点，是理想的用于电动机保护的电器产品。

对线圈工作电压为380V的交流接触器而言，线圈只能接在三相火线中的任意两相上。如果这两相中的任意一相断路，接触器线圈就会失电释放，切断电动机的工作电源。但是，如果断路发生在这两相以外的另一相，则交流接触器仍将继续工作，造成电动机缺相运行，严重时使电动机烧毁。如果采用缺相保护电路，则可防止这种事故的发生。三相电动机缺相保护电路如图13-14所示。

图13-14 三相电动机缺相保护电路

电路工作原理合上电源开关QF，按下按钮SB1，交流接触器KM的线圈得电吸合，其主触头闭合，电动机启动运行。电流互感器 TA 有感应信号输出，双向晶闸管 VS 被触发导通，起到接触器辅助接点自锁的作用。松开SB1后，接触器KM仍保持吸合，电动机M继续运转。

当三相交流电源中的L3相断路时，晶闸管失去触发信号而关断，KM线圈失电，电动机M的工作电源被切断，实现断相保护。如果是L1相或是L2相断路，则接触器KM的线圈将失去工作条件，导致KM线圈失电而跳闸，完成缺相保护的任务。

对于使用三相交流电的用电设备，一个最基本的可靠性保护功能就是三相输入缺相检测功能，当三相输入中任何一相电压缺相时，该电路模块输出缺相告警信号。通过对告警信号的处理，保证了对用电设备的安全保护。

1、电路原理图

原理图如图1所示：

三相缺相检测电路的原理分析

2、工作原理

其工作原理如下：

当三相输入电压正常时，其三相输入相电压波形如图2所示，为便于分析，将一个电源周期分为6等份，如图2所示T1、T2、T3、T4、T5、T6。在这六个区间，三相电源之间的关系如表1所示：

三相缺相检测电路的原理分析

三相缺相检测电路的原理分析

在区间T1内，UA》UC》UB ，A相电压最大，B相电压最小，因此，在图1中的

光藕D1和二极管VD5导通，此时，控制信号UC为低电平，当时间从T1进入T2区间时，UA》UB》UC ，A相电压最大，C相电压最小，因此，在图1中的

光藕D1和二极管VD4导通，控制信号UC为低电平，如此类推，在区间T3、T4、T5、T6时，控制信号UC均为低电平，所以，在一个电源周期内，控制信号UC为低电平，也就是说，当三相输入电压正常时(不缺相)，控制信号UC一直为低电平，从而使缺相告警信号PHFL为低电平，表示输入正常。

当三相输入电压缺相时，其检测电路波形图如图3所示，

三相缺相检测电路的原理分析

由于缺C相时，线电压只有UAB一相，当UAB在过零点附近时，光藕D1不导通，

其余二个光藕也不导通，此时，控制信号UC为高电平，从而使缺相告警信号PHFL为高电平，表示输入缺相，送ECU处理。

3、电路设计说明

(1) 控制信号CV的计算 图1中，各点电压说明如下：

VA：光藕输出;VB：电压比较器LM339第4脚输入;VC：三极管VT1基极控制信号;VR：所有比较器的比较电压基准。

光藕TLP621GR的电流传输比CTR取最小值，即CTRMIN=100%。 电压基准VR为：

三相缺相检测电路的原理分析

(2)充放电回路分析计算

充放电回路由电阻R9、R10、VT2、C10、C11组成。当控制信号CV为高电平时，三极管VT1、VT2导通，+15V电源通过电阻R9、R10给电容C10、C11，当控制信号CV为低电平时，三极管VT1、VT2截止，电容C10、C11通过电阻R9放电，显然，BV实际上为一个直流电压迭加一个脉动信号，只要BV的波不小于10.5V，则电压比较器LM339的第2脚输出就一直为低电平，缺相告警信号PHFL为高电平，表示三相输入缺相。