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1、摘 要 本文列举了造成三相异步电动机断相的原因，以及断相对电动机所造成的危害。在三相异步电动的运作故障中，由于断相运行而烧毁电动机的现象比例很大，本文分析了三相异步电动机断相运行的电气参数，阐述了电源断相保护、电源不对称保护、三相电机电流不对称保护等几种方法和保护电路。 关键词：三相异步电动机;控制电路;断相保护;三相对称电流AbstractThis article lists the reasons of Loss of Phase for three-phase asynchronous motor and the harm caused by the Loss of Phase. The
2、 phenomenon of the burning of motor accounts for a large proportion due to the Loss of Phase in all faults of Three-phase Asynchronous motor. This article analyzes the electrical parameters while Three-phase Asynchronous Motor is working at a condition of Phase lost, expounds several methods and pro
3、tection circuits of open-phase power protection, Asymmetric power protection and Asymmetric current protection of three-phase motor.Keywords: Three-phase asynchronous motor; Control circuit; Open-phase Protection; Symmetrical three-phase current目录第一章 前言1第二章 三相异步电动机断相的原因及危害2第一节 断相原因2第二节 断相的危害22.2.1 起
4、动前断相2第三节 电动机运行中断相的运行状态分析3第三章 断相运行电流的分析4第一节 起动前断相4第四章 三相异步电动机的断相保护12第一节 电源断相保护12第二节 三相电源不对称及断相保护13第三节 电机电流不对称及断相保护14第四节 保护器15结束语19谢辞20参考文献21附录122第一章 前言三相异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工农业生产中应用最普遍的电动机，因此了解电动机的运行性能、故障原因等极为重要。在生产过程中电动机能否正常运行直接影响生产效益，故对电动机采取保护措施是必不可少的。然而造成三相电动机损坏、烧毁的原因很多，其中断相运行(也称缺相或单相运行)是电
5、动机损坏的主要原因之一。本文就三相异步电动机断相保护进行分析，并探讨几种断相保护电路在实际中的应用。目的和意义：本文主要是运用电机学知识对三相异步电动机断相进行分析，从而得出断相后与断相前之间的电流关系，如果电流长期过大，会导致电机损毁。然后以三相异步电动机连续控制电路为例进行分析，克服断相不能被控制电路检测的缺点，采用接触器来控制，来设计一个能完成断相控制的控制电路图。此电路简捷，控制及时、精确，而且能减少更多的资金投入，使之运用到实际生产、生活中，避免更多的损失。第二章 三相异步电动机断相的原因及危害第一节 断相原因三相异步电动机断相运行的原因很多,常见的情况有以下几种: 气候恶劣(如刮风
6、,下雨,下雪等),造成电网一相电源断线；闸刀开关上的熔体没有拧紧，或拧得过紧（将熔体端头压断），熔体出现浮接现象。此外，熔体选择不当，有一相熔体较细而熔断（占比例最大）；电动机绕组引出线与接线端子之间一相松脱；闸刀开关、自动空气开关、接触器等开关电器的一相触头损坏等；电动机定子绕组一相断线等等1。将以上各种情况归纳为：电动机外部电源断相和电动机内部绕组断线断相两种。第二节 断相的危害电动机缺相运行是不允许的2。电动机缺相运行对电动机造成危害的有：起动前断相和运行中断相。2.2.1 起动前断相起动前断相也就是三相异步电动机静止状态时电源断一相。当缺相发生在三相异步电动机起动前，那么接通电源后，由
7、于定子无法形成旋转磁场也就无法起动，转子左右摆动，有强烈的“嗡嗡”声。这时电动机绕组内流过的电流是堵转电流3，这个电流很大，电流约为工作电流的47倍，使电动机绕组严重发热，若保护装置不动作，时间一长必会烧毁电动机。2.2.2 运行中断相缺相发生在三相异步电动机正常运行过程中，造成严重的三相电压、三相电流不平衡，定子磁场由三相旋转磁场变为单相脉振磁场4，电动机转矩大大降低，只要负载转矩允许电动机仍能转动，但出力将大大降低，此时电动机二相运行的电流等于额定电流1.52 倍，由于大电流长时间在定子绕组中流动，会使定子绕组过热，以致烧毁。负载越大电动机就越容易烧毁。综上所述，电源断相或绕组断线，使电动
8、机单相运行是不利的，所以应选择适当的保护措施，对三相异步电动机进行断相保护，否则会造成电动机过流过载而烧毁。第三节 电动机运行中断相的运行状态分析电动机静止状态断相时，由于电流很大，一般保护装置能实现保护功能，但是当电动机在运行中，断相问题就复杂了5。在运行中电源缺相，电源由三相变成了单相，定子磁场由三相旋转磁场变成了单位相脉动磁场，但这一单相脉动磁场可分成两个互为反向的旋转磁场6。其中正向旋转磁场产生一个正向转矩使电动机转子继续旋转，但这一转矩比原来的电磁矩降低了许多，反向旋转磁场产生了反向制动转矩，它抵消了一部分正向转矩，使本来就降低的电磁转矩又降低了许多，故使电动机的出力大为降低，如果负
9、载不降低，电动机的定子电流势必增加，引起过热，所以必须停止运行，否则，可能烧毁电动机。第三章 断相运行电流的分析为了正确选择断相保护装置，需要知道在断相运行状态下，线电流与相电流的变化情况，现在我们来确定断相运行状态下，线电流和相电流的相对值。第一节 起动前断相三相供电导线之一在电动机起动前断开时，合闸后电动机在单相电源上，电动机定子线圈产生单相脉动磁场，电动机无法运转。一Y接电动机一相电源或一相绕组断开，如图1.1电动机启动前断相：a）正常起动时的起动电流IQ： b）断相起动时的起动电流：， =0.866IQ注：1）电机在断相前后线电压仍保持对称，因此有；2）电机在断相前后每相绕组的阻抗值（
10、模）不变，即 =式中：-断相前相电压；-断相前线电压；-断相后线电压； -断相前每相绕组的阻抗值（模）；-断相后每相绕组的阻抗值（模）。对于一般低压异步电动机，7）倍额定电流(IN)，所以断相后电动机的起动电流=6）IN。2电动机在运行中断相： a）正常运行时电动机输出功率P： P=COS b）断相运行时电动机输出功率：假定断相后电动机的输出功率、功率因数与效率均不变，即：P=；而电压：；由上面关系则有： 即式中：-电动机正常运行时的线电流；-电动机断相运行时的线电流； -电动机正常运行时的功率因数；-电动机断相运行时的功率因数；-电动机正常运行时的效率；-电动机断相运行时的效率。当负载率：1
11、）=时 =0 2）=时 =0 二接电动机一相绕组断开，如图2.图2等效电路如图3. 设每相绕组阻抗为，其中为断相后功率因数角。 以线电压为参考正弦量（断相后线电压仍对对称）则有： 由上面关系则有：；由基尔霍夫电流定律： 则有： 上述关系其向量图如图4. 由图4可求得与夹角为，于是可按 图5求与的数值关系，由余弦定 可得： = 1、电动机在起动前断相：a）正常起动时的起动电流：b）断相后起动时起动电流：= 由上面关系则有：； 对于一般低压异步电动机，7）倍额定电流(IN)，所以断相后电动机的起动电流 ： 2电动机在运行中断相： a）正常运行时电动机输出功率P： P=COS b）断相运行时电动机输
12、出功率： 假定断相后电动机的输出功率、功率因数与效率均不变，即：P=；由上面关系则有： 当：1）=时 = 2）=时 =0.58 式中：-电动机正常运行时的相电流； -电动机的额定相电流； -电动机的额定线电流三接电动机电源一相断开，如图6. 设每相绕组阻抗为，其中为断相后功率因数角。以线电压为参考正弦量（断相后线电压仍对对称 则有： = = 由基尔霍夫电流定律：由上面关系则有：； ； 因此有： 1 电动机在起动前断相：a）正常起动时的起动电流：b）断相后起动时的起动电流：； ；因此有：又由于则有： 2电动机在运行中断相： a）正常运行时电动机输出功率P： P=COS b）断相运行时电动机输出功率：假定断相后电动机的输出功率、功率因数与效率均不变，即：P=；由上面关系则有：因此有： 当：1）=时 =1.732 ； 2）=时 =3）=时 =0.866式中：-电动机正常运行时的相电流； -电动机的额定相电流； -电动机的额定线电流。将上述不同负载率时的断相故障电流关系列表如下：断相类型编号电动机接线方式类型起动前断相运行中断相满载=100%轻载Y接电机电源一相或两相断开1=1.732=58%=断相类型编号电动机接线方式
