三相异步电动机保护

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1、设计（论文）题目：三相异步电动机的保护论文编写:郝国旗目录摘要一、电动机的过载及其保护3-二、三相异步电动机的短路保护4三、断相运行保护（又称缺相运行保护或两相运行保护）4四、失压和欠压（低电压）保护4444444444444447五、三相异步电动机的过热保护4444444444444447六、实例保护444444444444444444444448 对电动机保护器（电机保护器）的要求4444444444449 总结44444444444444444444444444410 参考文献444444444444444444444444412三相异步电动机的保护 摘要：三相异步电动机应用非常广泛，无

2、论是在工厂内、商业楼内甚至居民楼内都能见到他 们的身影，假如没有三相异步电动机工厂将无法运转、商场将无法正常营业。通常所见的电动 机在商场内主要应用形式供暖系统、空调器、排风风机、排烟风机、消防系统、供水系统。但 在使用中电动机又会出现各种各样的问题，比如因负载超过电机的额定工作量、因散热条件问 题及电机本身原因引起的温度过高、因机械原因或工作失误造成的缺相，为保证电动机的正常 工作及工厂、商场的正常运营我们必须尽可能减少电动机出现故障。以下我们就对如何对三相 异步电动机进行保护进行讨论。电动机的故障大体分为两部分：一部分是机械的原因。例如轴承和风机的磨损或损坏： 另一部分是电磁故障，二者互有

3、关连。如轴承损坏，引起电动机的过载，甚至堵转，而风叶损 坏，使电动机绕组散热困难，温升提高，绝缘物老化。电磁故障的原因很多，如电动机的过 载、断相、欠电压和短路都足以使电动机受损和毁坏。过载、断相、欠电压运行都会使绕组内 的电流增大，发热量增加（导体的发热量是和电流的平方成正比），的而短路造成的危害就更 大。短路的原因是电动机本身的绝缘材料质量差或电动机（受在潮农村是经常发生的，例如受 雨淋或落水），以致于绕组的相间击穿，引起短路。此外，还有电动机置于有酸碱物的场所， 因受腐蚀而损坏绝缘。关键词：三相异步电动机 电机保护一、电动机的过载及其保护电动机的过载除上述原因外，还有：a电动机周围环境温

4、度过高，散热条件差；b电动机在大的起动电流下缓慢起动；c电动机长期低速运行；d电动机频繁起动、制动、正反转运行及经常反接制动。电动机的过载由于电流增大，发热剧增，从而使其绝缘物受到损害，缩短了其使用寿命 甚至被烧毁。对于过载通常保护如下：在电动机的控制回路中，常装有双金属片组成的热继电器，它利用膨胀系数不同的 两片金属。在过载运行时、受热膨胀而弯曲，推动一套动作机构，使热继电器的一对常 守触头断开，起到过载保护作用。一般选择热元件时：动作电流二电动机额定电流* (1. 11. 25)(11)二、三相异步电动机的短路保护电动机短路时，短路电流很大，热继电器还来不及动作，电动机可能已损坏。因 此，

5、短路保护由熔断器来完成。熔断器直接受热而熔断。在发生短路故障时，熔断器在 很短时间内就熔断，起到短路保护作用。由于存在热惯性，当发生短路事故时，热继电器 不能立即断开，因此它不能用作短路保护。正是由于热继电器的热惯性，才使得它在电动机起 动或短时过载时不会动作，从而避免了电动机的不必要的停车。在单台电动机的起动电路中，为了防止电动机起动时较大的电流烧断熔丝，熔丝不能按电 动机的额定电流来选择，而应按下式计算：熔丝额定电路三电动机启动电流5(12)如果电动机起动频繁，则为熔丝额定电流三电动机启动电/(1.6-2)(1-3)如果几台电动机合用一个熔断器，则熔丝额定电流按下式计算：熔丝额定电流三(最

6、大容量电动机启动+其余电动机启动电流之和)5(1-4)一般选用熔断器保护时，其熔丝的熔断电流按电动机额定电流的1.52.5倍选择。系数(1.52.5)视负载性质和起动方式不同而选取：对轻载起动、起动不频繁、起动 时间短或降压起动者，取小值。绕线型电动机也取小值.对重载起动、起动频繁、起动 时间长或直接起动者，取大值。三、断相运行保护(又称缺相运行保护或两相运行保护)。缺相运行保护也是一种过载保护，而一般的热继电器不能可靠地保护电动机免于缺 相运行(带断电保护装置的热继电器除外)。所以在条件允许时，应单独设置缺相运行 保护装置。电动机断相保护的方法和装置很多，但就执行断相保护的元件来分有：利用断

7、相信号直接推动电磁继电器动作的电磁式断电保护，利用热元件动作的断相保护。常 用的保护方法有：采用带断相保护装置的热继电器作缺相保护，欠电流继电器断相保 护；零序电压继电器断相保护；利用速饱和电流互感器保护。三相异步电动机两相运行，是引起电动机损坏的常见原因，生产当中因电源缺相而损坏的约占总损坏量的0%70%，本论文中重点论述缺相问题。而人们对断相运行给电机造成 什么样的危害，应采取什么样的保护方式合适，至今尚没有比较一致的意见。很长一段时间比 较普遍的观点认为；断相运行将导致电机绕组过热而损坏；认为利用温度传感器监视电动机绕 组温升，是当前最直接和最可靠的断相保护万案。另一种观点认为电机断相运

8、行将导致断相瞬 间在断相绕组两端产生高于额定电压数倍的反电势，极易使电机绕组间击穿而损坏。实际调查 中，不少维修电工抱怨电机质量欠佳，匝间短路造成电机损坏。于是，我们从电路原理上分析 电感线圈断电后产生的反电势，结论是反电势很高。通化市电机厂实验室对空载运行的电机做 断相运行实验时，发生的多起电机损坏，经解剖证实系由匝间击穿短路引起的，而电机定于绕 组根本没有发热。由于对断相运行给电机造成的危害认识不同，因此在对电机实行断相保护时 产生了两种不同的意见：认为断相给电机造成过热损坏的观点要对电机实行过热保护或过流反 时限特性保护，由此产生了热继电器方案、热敏电阻方案、断相过流延时保护方案以及其他

9、一 些方案；认为断相给电机绕组造成高压反电势击穿的观点，对断相采取瞬时动作保护方案，于 是一些电子式保护器问世。我们认为断相瞬间在断相绕组两端产生高于额定电压数倍的反电势 给电机造成的危害远大于过热给电机造成的危害，况且断相故障又不能自动排除，因此对电机 的断相保护应瞬时动作保护而不是反时限特性保护和过热保护。电动机保护器（电机保护器） 应采取动作灵敏的电子式而不是动作缓慢的机电式。至于断相后延时几秒跳闸的做法是无积极 意义的。现在，已较多采用电子电路缺相保护器、集成电路缺相保护器等，但由于电路复杂价格较 贵，在小型电动机3KW及以下）控制电路上未能普遍配套用。为什么电动机安装了熔断器保 护、

10、磁力启动器附加的热继电器保护、断路器过流保护，都不能很好地对电动机两相运行起有 效保护作用呢？首先，根据电机学原理，其如接至两相电源，其定子绕组不可能产生旋转磁场，旋转力矩 为零，电动机只震动而不转动。电动机在进入两相电源起动时，实际上处于短路状态，其短路 电流为三相启动时启动电流的0.866倍，而一般异步电动机启动电流为额定电流4的7倍， 故电动机在进入两相电源起动时，相当于两相短路时的电流为额定电3.流46的46.062倍， 所以上述电流，即比启动电流小，比电动机额定电流大得多。电动机两相启动时，电动机不运 转，运行人员会立即发现，而且熔断器也会熔断，因为熔断器的熔断电流一般按下面两种原则

11、 选定：对于启动次数少及启动时间较短的电动机，H=IZ/2.选定；对于反复起动及加速慢 的电动机，按H=IZ/(1.2)选定。上述两式中,IH是熔断器的额定电流IZ为电动机三相启 动电流。对于运转中的电动机，突然断掉一相电源后，在机械惯性作用下，在某些特定条件下 尚可滞速旋转。由于电动机过电流倍数与电动机实际负荷和电动机本身最大力矩倍数 当最大力矩倍数大于时，电动机将维持两相运行，但转速大大降低愈大电动机两相运行 时的过负荷倍数愈大。当最大力矩倍K等于2时，电动机带额定负荷并发生两相运行情况 下，电动机的过电流大约为额定电流3的.5倍，此时电动机如果按规定选用的熔断器作保护， 熔断器可以熔断，

12、并起保护作用。但是，当电动机只50带%的额定负荷时，两相运行电流大致 与额定电流相等。而当电动机负荷5在0%额定负荷以上，又在额定负荷以下两相运行时，熔断 器就不能可靠地起到保护作用了。正常电动机的启动电流为电动机额定电流倍。由此 可以看出熔断器不可能可靠的保护电动机两相运行。第三种情况是电动机最大力矩倍数 2时，电动机将减速停车，直至熔断熔丝。除了熔断器保护，在三相低压电动机保护中，还采 用热继电器，作电动机过负荷保护。其动作电流一般选1.用1倍额定电流，考虑备用裕度，以 防止电动机的电压变动及环境温度变化而误切电动机，一般是按1.3倍额定电流选择热 元件，依靠热力保护热惯性产生的延时，躲开

13、起动电流。所以由热元件构成的过负荷保护，也 不可能可靠保护电动机两相运行。同样对于断路器过流保护，一般按躲开电动机启动电流整 定，显而易见，按这样整定值也不能正确的保护电动机两相运行。关于电动机两相运行的保护问题，近年来各地提出很多方案，基本上可以归纳为两大 类：一类是安装电动机一相熔断的信号指示，另一类是利用晶体管构成的负序保护。采用这些 方法，也有一定效果，但仍不够完善，因此推广应用还不普遍。为此可以采用双组熔断器，构 成比较简单而又可靠的电动机两相保护。方法是6个用熔断器，每两个并联构成三相熔断器保 护，每相中的两个熔断器，一个按电动机1.3倍额定电流整定，另一个按前述熔断器额 定电流公

14、式选定。电动机起动时合上后三个熔断器，使电动机正常启动，启动结束后，再合上 前三个熔断器，再拉开后一个熔断器，使电动机正常运行。最后应当指出，大量实践证明，要防止电动机两相运行，只有加强监视，总结经验，注 意发现缺相运行的异常现象，及时切除两相运行的电动机，确保电动机的安全可靠运行。三相异步电动机缺相保护简单保护如下：电动机电源缆线普遍采用四芯或五芯。可把那 根未用的稍细缆线直接接在电动机接线盒内星形连接片的零序端子上，然后在接触器控制面板 (箱)上固定好继电器，并按图接线即可。A I E| C I N图1三相异步电动机简单缺相保护四、失压和欠压（低电压）保护为了防止电动机在过低电压下起动和运

15、行，以及电动机在运行中突然断电后又恢复 供电时的自起动，一般均采用失压和欠压保护。交流接触器的电磁机构、断路器的失压 脱扣器、自耦减压起动器的欠压器及电压继电器等都可起失压和欠压保护作用。当电源 电压低到额定电压的3570%,电磁铁会释放，失压脱扣器会动作而切断电源。五、三相异步电动机的过热保护过热保护部分观点认为无论什么原因造成的故障最终都将导致电机定子绕组过热而烧 毁。因此，只要防止电机绕组过热，也就保护了电机。但事实上，电机本身有绝缘耐热等级 不同的区别。最高允许温升级105C、E级120C、B级130C、F级155C、H级180C在同样 的环境温度、工作条件、温升的情况下，有的电机会损

16、坏，有的却不会损坏。同时对于造成 电机过热原因中的轴承损坏、定转子相擦、通风不畅等该属电工定期检查和巡视检查必须发 现解决的，不属保护技术主要的讨论范围。另外，电机升温、降温是个缓慢变化的过程，因 此我们认为只有对大中型、重要岗位工作的电机加装温升监视和过热保护装置才是必要的。 并应根据不同耐热等级，在电机内部设置超温报警而后跳闸的装置。至于小型电机采用过热 保护装置并不一定合算。六、实例保护选择l.ikw空调器三相异步电动机进行电机保护。电机保护的原理电路2所示。根据式d1)动作电流=电动机额定电流* (1. 11. 25)，所以选用2.23.5A 热继电保护器,根据式d2)熔丝额定电路三电动机启动电流.5电机的启动电流约等于倍l.lkW 电动机额定电流值，所以选用A熔断保护器。根据(1)接触器辅助触点特