周賽

摘要：梳理三相交流異步電機(jī)缺相的原因，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)線和生活實(shí)際，比較不同的缺相漏電保護(hù)方法，提出防范缺相的措施。

關(guān)鍵詞：電機(jī)缺相保護(hù);三相交流異步電機(jī);

一、三相異步電機(jī)簡(jiǎn)述

作為三相異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一種，相位相差120度，同一時(shí)間接入380V三相穩(wěn)壓交流電源是三相交流異步電機(jī)供電的主要技術(shù)特點(diǎn)。轉(zhuǎn)子，定子以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率。轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子相應(yīng)的電磁場(chǎng)的相對(duì)電磁轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子上的電磁繞組與相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電流和電動(dòng)勢(shì)，在磁場(chǎng)中產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量變換。

實(shí)際生活中最常見(jiàn)的分類方式是按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的差異區(qū)分，三相異步電機(jī)分為鼠籠式和繞線式兩種類型;前者結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，使用方便且運(yùn)行狀態(tài)較為可靠，穩(wěn)定，便于操作人員使用，維護(hù)，保養(yǎng)，造價(jià)低廉。但轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)不方便，功率因數(shù)低，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。不適合應(yīng)用于頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合，在短時(shí)間內(nèi)頻繁啟動(dòng)可能會(huì)造成鼠籠斷條的不良后果。而后者在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻，啟動(dòng)時(shí)的電流和轉(zhuǎn)速降低，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加，改善電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

二、三相異步電機(jī)缺相原因

在工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際應(yīng)用中，三相異步電機(jī)承擔(dān)了不可替代的角色，在機(jī)床，風(fēng)機(jī)等大型工業(yè)機(jī)械都有應(yīng)用，但在具體的實(shí)際操作中，往往因?yàn)楦鞣N故障造成電動(dòng)機(jī)損壞，為企業(yè)、工廠帶來(lái)?yè)p失，電動(dòng)機(jī)損壞，有很大一部分是缺相運(yùn)行造成的。

造成缺相運(yùn)行的原因，通俗的來(lái)講，電動(dòng)機(jī)的三相電源中有一相斷路，雖然二相電動(dòng)機(jī)仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但電機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)下降，其他兩相定子電流過(guò)大，電動(dòng)機(jī)二相運(yùn)行的電流，等于額定電流1.5-2倍，線圈和接頭會(huì)過(guò)熱燃燒，兩相定子繞組串聯(lián)，在定子繞組中大電流長(zhǎng)時(shí)間流動(dòng)，定子繞組過(guò)熱，最后燒毀，從而損壞電動(dòng)機(jī)，因此，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)極力避免缺相運(yùn)行。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，具體原因大致有以下幾種：

1.某相熔斷器熔體接觸不良或熔絲擰的太緊壓斷。

2.三相開(kāi)關(guān)或啟動(dòng)設(shè)備有一相接觸不良。

3.熔斷器選擇太小，在起動(dòng)電流的沖擊下，熔體非故障性熔斷。

4.電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行，繞組內(nèi)部接頭松脫或燒焦，安裝不當(dāng)，接頭或者其他銜接處受損造成電動(dòng)機(jī)負(fù)荷線路斷路。

對(duì)于三相異步電機(jī)來(lái)說(shuō)，星形連接和三角形連接是最主要的連接方法，缺相運(yùn)行一般有以下幾種情況：星形接法或三角形接法斷一相電源，三角形接法的繞組內(nèi)部有一相斷路以及多個(gè)電動(dòng)機(jī)三角形接法并聯(lián)運(yùn)行時(shí)斷一相電源等;但不論哪一種，缺相運(yùn)行，定子繞組最終都將因電流增大過(guò)熱損壞。

三、三相異步電機(jī)缺相保護(hù)方法

缺相給電動(dòng)機(jī)造成的影響可分為兩種，一是缺相給電機(jī)造成高壓反電勢(shì)擊穿，可以考慮采取瞬時(shí)動(dòng)作保護(hù);二是缺相給電機(jī)造成熱損壞，要實(shí)行過(guò)熱保護(hù)或過(guò)流反時(shí)限特性保護(hù)，可以考慮采用熱繼電器、熱敏電阻、缺相過(guò)流延時(shí)保護(hù)方案等;

1.熱繼電器保護(hù)

熱繼電器保護(hù)由于成本低廉而被廣泛應(yīng)用于各種電動(dòng)機(jī)電路，熱繼電器FR串聯(lián)于主回路中， FR的常閉觸點(diǎn)串接于控制回路中，當(dāng)電路發(fā)生斷相故障時(shí)，F(xiàn)R作動(dòng)，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，控制電流失電，主觸點(diǎn)KM斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，起到過(guò)載停機(jī)的功能。

2.熱敏電阻保護(hù)

使用敏感元件來(lái)組成保護(hù)電路，熱敏電阻的典型特點(diǎn)是在不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值，按照溫度系數(shù)的不同可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC），當(dāng)電路正常運(yùn)行，熱敏電阻溫度接近于室溫，阻值很小，不會(huì)影響電流正常通過(guò)。但當(dāng)電路因缺相而導(dǎo)致電流過(guò)大，熱敏電阻發(fā)熱溫度上升，超過(guò)某一溫度（開(kāi)關(guān)溫度）時(shí)，電阻瞬間劇增，電流迅速下降到安全值，高分子ptc熱敏電阻的可設(shè)性好，可以調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)溫度同時(shí)起到過(guò)溫保護(hù)和過(guò)流保護(hù)兩種作用。

3.電子式保護(hù)器保護(hù)

隨著電氣技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，傳統(tǒng)的熱繼電器、熱敏電阻等組成的保護(hù)電路已經(jīng)逐步被電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置、微機(jī)保護(hù)等電子式保護(hù)器所替代，能更好的實(shí)行電力監(jiān)控與保護(hù)，并整合性能，大多數(shù)低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器具有過(guò)載，斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等多方面的功能，可與接觸器等電氣元件構(gòu)成更具智能化的電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、信號(hào)報(bào)警等一系列功能。變頻器以及軟起動(dòng)都有缺相保護(hù)，但成本造價(jià)高，大部分中小型設(shè)備只配備短路和過(guò)負(fù)荷保護(hù)來(lái)預(yù)防缺相事故的發(fā)生。

4.交流接觸器保護(hù)

在實(shí)踐過(guò)程中，常常遇到即使主回路中加裝了熱繼電器，但在發(fā)生缺相故障時(shí)，熱繼電器未動(dòng)作，但繞組卻被燒壞，常用的熱繼電器并不能可靠的預(yù)防三角形接法的異步電動(dòng)機(jī)。采用三角形接法的異步電機(jī)滿載運(yùn)行，一相斷電，其余兩相中的線電流約為正常運(yùn)行情況下額定電流的1.732倍，這種情況下熱繼電器可以正常工作，可以起到斷相保護(hù)的作用，但異步電機(jī)在55%-67%額定負(fù)載下運(yùn)行，熱繼電器整定電流一般與額定電流相同，熱繼電器長(zhǎng)期不動(dòng)作，此時(shí)繞組便會(huì)過(guò)載燒壞。常用的交流接觸器保護(hù)電路，選擇其中任意兩相，引出控制電路，再選擇不完全相同的兩相，引出另一條控制電路，兩個(gè)接觸器的電壓分別來(lái)自三相，其中任何一相斷路，都會(huì)導(dǎo)致接觸器不能正常工作，從而達(dá)到缺相保護(hù)的目的。

對(duì)于星形接法的電動(dòng)機(jī)，普通型號(hào)的熱繼電器是可以滿足缺相保護(hù)的需求，但對(duì)于三角形接法的電動(dòng)機(jī)，必須采用帶有斷相保護(hù)機(jī)構(gòu)的熱繼電器，或者采用交流接觸器來(lái)起到斷相保護(hù)的作用。

四、缺相防范措施

1.無(wú)論電動(dòng)機(jī)處于靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)，缺相運(yùn)行帶來(lái)的直接后果就是繞組燒壞，所以在對(duì)電機(jī)的日常檢查維護(hù)過(guò)程中，必須對(duì)電機(jī)相應(yīng)的控制中心單元進(jìn)行全面的檢修，特別是開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，電纜頭的可靠性以及有無(wú)燒毀故障點(diǎn)，避免缺相運(yùn)行。

2.當(dāng)遇到電動(dòng)機(jī)本體溫度升高，振動(dòng)頻率快，異常響動(dòng)，應(yīng)及時(shí)切斷電源或者起動(dòng)備用機(jī)適速切除故障電動(dòng)機(jī)，切記不可帶電操作，報(bào)告相關(guān)人員檢查原因和采取對(duì)策。

五、結(jié)束語(yǔ)

三相異步電機(jī)的應(yīng)用實(shí)際中，電氣故障造成的故障遠(yuǎn)多于機(jī)械故障，缺相又是引起電氣故障的主要原因之一，出現(xiàn)斷相不容易被工作人員發(fā)現(xiàn)，對(duì)不同情況下的電機(jī)采取合適的斷相保護(hù)方法，減少故障意外的發(fā)生，具有非常重要的意義。

陸軍航空兵學(xué)院