周賽
摘要:梳理三相交流異步電機缺相的原因,結合工業(yè)生產線和生活實際,比較不同的缺相漏電保護方法,提出防范缺相的措施。
關鍵詞:電機缺相保護;三相交流異步電機;
一、三相異步電機簡述
作為三相異步感應電動機的一種,相位相差120度,同一時間接入380V三相穩(wěn)壓交流電源是三相交流異步電機供電的主要技術特點。轉子,定子以相同的方向、不同的轉速旋轉,存在轉差率。轉子的相對轉速低于轉子相應的電磁場的相對電磁轉速,轉子上的電磁繞組與相對應的磁場間存在相對運動,從而產生電流和電動勢,在磁場中產生電磁轉矩,從而實現(xiàn)能量變換。
實際生活中最常見的分類方式是按照轉子結構的差異區(qū)分,三相異步電機分為鼠籠式和繞線式兩種類型;前者結構相對比較簡單,使用方便且運行狀態(tài)較為可靠,穩(wěn)定,便于操作人員使用,維護,保養(yǎng),造價低廉。但轉速調節(jié)不方便,功率因數(shù)低,起動轉矩小。不適合應用于頻繁啟動的場合,在短時間內頻繁啟動可能會造成鼠籠斷條的不良后果。而后者在轉子回路中串入電阻,啟動時的電流和轉速降低,起動轉矩增加,改善電動機運轉性能,但結構復雜,成本高。
二、三相異步電機缺相原因
在工業(yè)生產的實際應用中,三相異步電機承擔了不可替代的角色,在機床,風機等大型工業(yè)機械都有應用,但在具體的實際操作中,往往因為各種故障造成電動機損壞,為企業(yè)、工廠帶來損失,電動機損壞,有很大一部分是缺相運行造成的。
造成缺相運行的原因,通俗的來講,電動機的三相電源中有一相斷路,雖然二相電動機仍能正常運轉,但電機轉速會下降,其他兩相定子電流過大,電動機二相運行的電流,等于額定電流1.5-2倍,線圈和接頭會過熱燃燒,兩相定子繞組串聯(lián),在定子繞組中大電流長時間流動,定子繞組過熱,最后燒毀,從而損壞電動機,因此,在工業(yè)生產過程中,應極力避免缺相運行。結合實際生產,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。
2.三相開關或啟動設備有一相接觸不良。
3.熔斷器選擇太小,在起動電流的沖擊下,熔體非故障性熔斷。
4.電動機長期運行,繞組內部接頭松脫或燒焦,安裝不當,接頭或者其他銜接處受損造成電動機負荷線路斷路。
對于三相異步電機來說,星形連接和三角形連接是最主要的連接方法,缺相運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部有一相斷路以及多個電動機三角形接法并聯(lián)運行時斷一相電源等;但不論哪一種,缺相運行,定子繞組最終都將因電流增大過熱損壞。
三、三相異步電機缺相保護方法
缺相給電動機造成的影響可分為兩種,一是缺相給電機造成高壓反電勢擊穿,可以考慮采取瞬時動作保護;二是缺相給電機造成熱損壞,要實行過熱保護或過流反時限特性保護,可以考慮采用熱繼電器、熱敏電阻、缺相過流延時保護方案等;
1.熱繼電器保護
熱繼電器保護由于成本低廉而被廣泛應用于各種電動機電路,熱繼電器FR串聯(lián)于主回路中, FR的常閉觸點串接于控制回路中,當電路發(fā)生斷相故障時,F(xiàn)R作動,常閉觸點斷開,控制電流失電,主觸點KM斷開,電動機停轉,起到過載停機的功能。
2.熱敏電阻保護
使用敏感元件來組成保護電路,熱敏電阻的典型特點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)和負溫度系數(shù)熱敏電阻器(NTC),當電路正常運行,熱敏電阻溫度接近于室溫,阻值很小,不會影響電流正常通過。但當電路因缺相而導致電流過大,熱敏電阻發(fā)熱溫度上升,超過某一溫度(開關溫度)時,電阻瞬間劇增,電流迅速下降到安全值,高分子ptc熱敏電阻的可設性好,可以調節(jié)開關溫度同時起到過溫保護和過流保護兩種作用。
3.電子式保護器保護
隨著電氣技術的不斷發(fā)展成熟,傳統(tǒng)的熱繼電器、熱敏電阻等組成的保護電路已經逐步被電動機保護裝置、微機保護等電子式保護器所替代,能更好的實行電力監(jiān)控與保護,并整合性能,大多數(shù)低壓電動機保護器具有過載,斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等多方面的功能,可與接觸器等電氣元件構成更具智能化的電動機控制保護單元,可以實現(xiàn)遠程自動控制、信號報警等一系列功能。變頻器以及軟起動都有缺相保護,但成本造價高,大部分中小型設備只配備短路和過負荷保護來預防缺相事故的發(fā)生。
4.交流接觸器保護
在實踐過程中,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,熱繼電器未動作,但繞組卻被燒壞,常用的熱繼電器并不能可靠的預防三角形接法的異步電動機。采用三角形接法的異步電機滿載運行,一相斷電,其余兩相中的線電流約為正常運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,可以起到斷相保護的作用,但異步電機在55%-67%額定負載下運行,熱繼電器整定電流一般與額定電流相同,熱繼電器長期不動作,此時繞組便會過載燒壞。常用的交流接觸器保護電路,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,兩個接觸器的電壓分別來自三相,其中任何一相斷路,都會導致接觸器不能正常工作,從而達到缺相保護的目的。
對于星形接法的電動機,普通型號的熱繼電器是可以滿足缺相保護的需求,但對于三角形接法的電動機,必須采用帶有斷相保護機構的熱繼電器,或者采用交流接觸器來起到斷相保護的作用。
四、缺相防范措施
1.無論電動機處于靜態(tài)還是動態(tài),缺相運行帶來的直接后果就是繞組燒壞,所以在對電機的日常檢查維護過程中,必須對電機相應的控制中心單元進行全面的檢修,特別是開關觸點,電纜頭的可靠性以及有無燒毀故障點,避免缺相運行。
2.當遇到電動機本體溫度升高,振動頻率快,異常響動,應及時切斷電源或者起動備用機適速切除故障電動機,切記不可帶電操作,報告相關人員檢查原因和采取對策。
五、結束語
三相異步電機的應用實際中,電氣故障造成的故障遠多于機械故障,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),對不同情況下的電機采取合適的斷相保護方法,減少故障意外的發(fā)生,具有非常重要的意義。
陸軍航空兵學院