三相鼠笼异步电机的缺相保护

三相鼠笼异步电机的缺相保护

看了贵报今年第一期18版《电动机缺相保护又一法》一文，笔者觉得有不妥之处。按此法，如在电机启动前线路就已缺相，电机不能启动，的确能起一定保护作用。但文章中说："按下启动按钮……，电动机转动。若万一C相熔断体熔断，则KQ立即释放，KM亦断电而脱开，起到保护作用。"实际情况是：按此方法接线，只要电机转动起来，A、B、C三相无论那一相熔断体熔断，也会发生断相事故，KQ决不会释放。因而KM不会断电脱开，而电机将在缺相情况下继续运转直致烧毁，根本无法保护电机!

以后又看了今年13期20版、28期18版、29期18版、34期18版、37期18版等各期中所刊各篇有关电机缺(断)相保护的讨论文章，这些文章中所提出的各种具体方法，最好的也仅能做到：如电机启动前就已缺相。启动电机时可起到保护作用。而在电机运行中断相就根本全部不管用，照样会烧毁电机!有的文章虽肯定了此方法的缺失，但分析并不到位，并没有找到真正原因。下面笔者就从三相异步电机的原理和构造上谈起．浅析三相异步电机的断相保护问题!

现在工、矿企业大量使用的中、小型三相电机绝大部分属鼠笼转子式三相异步电机。这种电机已有200多年的历史，之所以它能长盛不衰，是因为其性能优良，启动力矩大，构造简单易于生产，且价格不高。

鼠笼转子式三相异步电机，当定子线圈中通三相交流电时，定子铁芯将产生很强的旋转磁场。这个磁场将推动转子铁芯旋转。而嵌在转子铁芯上的鼠笼条就如变压器的次级线圈，将感应出与定子相对应的交变电压。因鼠笼条两端是闭合的就如变压器次级线圈短路一般。将产生很大的短路交变电流。这个交变电流又使转子产生一个附加的交变磁场。这个磁场与定子的磁场相互作用，加强了定子与转子的电磁作用力，使转子的转矩增大，力矩平稳。因转子的这个附加磁场在高速旋转相对定子线圈来说，使定子线圈切割了转子的这个附加磁场而使定子线圈产生一个附加的电动势。这个电动势也称为反电动势。正因这个反电动势的存在，使鼠笼转子式三相异步电机(定子线圈交流阻抗都比较小)有一个重要特性：即在直接启动初期，转子没转动时反电动势为0，启动电流很大，启动力矩也很大，启动电流可达正常工作电流的7倍左右。启动完毕，转子正常转动起来后，反电动势建立，它抵消了输入电压的大部分(可达到85％左右)。因此电流大幅下降(到启动电流的1／7左右)，这才是电机额定负荷下的正常工作电流。

也正是这个反电动势的存在，使工作中的电机在断一相时(如C相)，A、C或B、C在电机端的线电压并不是0，也不是380V的一半。而是350V左右。此时断了的C相在电机端相电压可达185V左右(此时的线电压、相电压视电机的大小，负荷的轻重等具体情况决定)。大家想想350V左右的电压加在已经吸合的380V继电器上，它会释放吗?当然不会!因此1期18版《电动机缺相保护又一法》一文中的继电器KM绝不会释放。而电机因缺一相电源，另两相电流将大幅增加，大大超过额定电流．时间稍长电机就会因过流而烧毁这两相绕组!但是，如果电机在刚启动时电源就缺一相电，电机就不能启动。如缺A相或B相，继电器KM因断电不能吸合。如缺C相，按下启动按钮SB2，因缺C相电继电器KQ不能吸合，KM也就不会吸合，电机无法启动。因此，只有在这种情况下．这种线路才能起到保护电机的作用。

同样道理，星形接法的三相电机在运转中断相时，因反电动势的存在，电机星形绕组中点电压变动并不大，与零线间电压很小，是无法带动继电器的。至于用电容或电阻星形接法人为找出中点的方法，与把电机星形绕组中心点接出来控制继电器的原理是一样的，是无法在电机运行中断相时用继电器直接保护电机的。

上世纪70年代及80年代就有企业生产过这种根据星形接法电机中心点电位在断相时会有变化的原理，生产专门的保护器来保护电机。虽然用了电子器件放大了星形接法中点的变化量。可起到一定的断相保护。但如灵敏度调低了会不起作用．调高了会因三相电压的不平衡波动、输电线路连接节点的变化及负载的不断变化，一经电子器件放大，即使不断相也会产生误动作。因此效果大打折扣，使用率并不高!

至于如13期20版图中A相，29期18版图中A相，34期18版图中A相或B相，如在电机启动前就已断相，按下启动按钮就属于断相强行启动。如果电机较大，将有很大的电流．在开关或继电器不能启动电机而分断电源时，会有较大电弧产生，极易产生危险损坏设备或伤人!

这几款利用星形接法中点接继电器来保护电机断(缺)相的电路，在电机工作中断相时．如前所述中点与零线间电压增加很小．如果用高电压继电器接在中点与零线间来保护电机，根本不起作用。如在电机工作前就已缺相并正好符合强行启动条件时，如强行启动。中点电压将会很高。用低电压的灵敏继电器是会烧毁的!因此在实际中使用这些线路会带有很大的不确定性和危险性!

现在使用的电机保护器原理是：监测电机三相电流的变化。只要断一相，此相的输入电流就会大幅降为0，保护器就能让电机立即断电停机。如上世纪90年代初泰华电器有限公司生产的JD－5B型电动机综合保护器就很不错。它适用电流宽，整定电流在8A至200A之间。如多次穿线，电流最小可用于4A以下。不但能显示和保护断(缺)相，还能显示和起到过载保护，且价格并不高。

现在科技飞速发展，新出的电机保护器控制部分很多都已经用上了单片机，把数字电路应用到了电机保护中，效果当然不同一般了,不过价格也不一般了。