什么是三相鼠籠異步電機(jī)的缺相保護(hù)？
2020/9/21 14:57:51 點擊：
現(xiàn)在工、礦企業(yè)大量使用的中、小型三相電機(jī)絕大部分屬鼠籠轉(zhuǎn)子式三相異步電機(jī)。這種電機(jī)已有二百多年的歷史，之所以它能長盛不衰，是因為其性能優(yōu)良，啟動力矩大，構(gòu)造簡單易于生產(chǎn)，且價格低。
鼠籠轉(zhuǎn)子式三相異步電機(jī)，當(dāng)定子線圈中通三相交流電時，定子鐵芯將產(chǎn)生很強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)磁場。這個磁場將推動轉(zhuǎn)子鐵芯旋轉(zhuǎn)。而嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯上的鼠籠條就如變壓器的次級線圈，將感應(yīng)出與定子相對應(yīng)的交變電壓。因鼠籠條兩端是閉合的就如變壓器次級線圈短路一般。將產(chǎn)生很大的短路交變電流。這個交變電流又使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個附加的交變磁場。這個磁場與定子的磁場相互作用，加強(qiáng)了定子與轉(zhuǎn)子的電磁作用力，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩增大，力矩平穩(wěn)。因轉(zhuǎn)子的這個附加磁場在高速旋轉(zhuǎn)相對定子線圈來說，使定子線圈切割了轉(zhuǎn)子的這個附加磁場而使定子線圈產(chǎn)生一個附加的電動勢。這個電動勢也稱為反電動勢。正因這個反電動勢的存在，使鼠籠轉(zhuǎn)子式三相異步電機(jī)(定子線圈交流阻抗都比較小)有一個重要特性：即在直接啟動初期，轉(zhuǎn)子沒轉(zhuǎn)動時反電動勢為0，啟動電流很大，啟動力矩也很大，啟動電流可達(dá)正常工作電流的7倍左右。啟動完畢，轉(zhuǎn)子正常轉(zhuǎn)動起來后，反電動勢建立，它抵消了輸入電壓的大部分(可達(dá)到85％左右)。因此電流大幅下降(到啟動電流的1／7左右)，這才是電機(jī)額定負(fù)荷下的正常工作電流。
也正是這個反電動勢的存在，使工作中的電機(jī)在斷一相時(如C相)，A、C或B、C在電機(jī)端的線電壓并不是0，也不是380V的一半。而是350V左右。此時斷了的C相在電機(jī)端相電壓可達(dá)185V左右(此時的線電壓、相電壓視電機(jī)的大小，負(fù)荷的輕重等具體情況決定)。大家想想350V左右的電壓加在已經(jīng)吸合的380V繼電器上，它會釋放嗎?當(dāng)然不會!因此1期18版《電動機(jī)缺相保護(hù)又一法》一文中的繼電器KM絕不會釋放。而電機(jī)因缺一相電源，另兩相電流將大幅增加，大大超過額定電流．時間稍長電機(jī)就會因過流而燒毀這兩相繞組!但是，如果電機(jī)在剛啟動時電源就缺一相電，電機(jī)就不能啟動。如缺A相或B相，繼電器KM因斷電不能吸合。如缺C相，按下啟動按鈕SB2，因缺C相電繼電器KQ不能吸合，KM也就不會吸合，電機(jī)無法啟動。因此，只有在這種情況下．這種線路才能起到保護(hù)電機(jī)的作用。
同樣道理，星形接法的三相電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中斷相時，因反電動勢的存在，電機(jī)星形繞組中點電壓變動并不大，與零線間電壓很小，是無法帶動繼電器的。至于用電容或電阻星形接法人為找出中點的方法，與把電機(jī)星形繞組中心點接出來控制繼電器的原理是一樣的，是無法在電機(jī)運(yùn)行中斷相時用繼電器直接保護(hù)電機(jī)的。
上世紀(jì)70年代及80年代就有企業(yè)生產(chǎn)過這種根據(jù)星形接法電機(jī)中心點電位在斷相時會有變化的原理，生產(chǎn)專門的保護(hù)器來保護(hù)電機(jī)。雖然用了電子器件放大了星形接法中點的變化量?？善鸬揭欢ǖ臄嘞啾Ｗo(hù)。但如靈敏度調(diào)低了會不起作用．調(diào)高了會因三相電壓的不平衡波動、輸電線路連接節(jié)點的變化及負(fù)載的不斷變化，一經(jīng)電子器件放大，即使不斷相也會產(chǎn)生誤動作。因此效果大打折扣，使用率并不高!
這幾款利用星形接法中點接繼電器來保護(hù)電機(jī)斷(缺)相的電路，在電機(jī)工作中斷相時．如前所述中點與零線間電壓增加很?。绻酶唠妷豪^電器接在中點與零線間來保護(hù)電機(jī)，根本不起作用。如在電機(jī)工作前就已缺相并正好符合強(qiáng)行啟動條件時，如強(qiáng)行啟動。中點電壓將會很高。用低電壓的靈敏繼電器是會燒毀的!因此在實際中使用這些線路會帶有很大的不確定性和危險性!
現(xiàn)在使用的電機(jī)保護(hù)器原理是：監(jiān)測電機(jī)三相電流的變化。只要斷一相，此相的輸入電流就會大幅降為0，保護(hù)器就能讓電機(jī)立即斷電停機(jī)。如上世紀(jì)90年代初泰華電器有限公司生產(chǎn)的JD－5B型電動機(jī)綜合保護(hù)器就很不錯。它適用電流寬，整定電流在8A至200A之間。如多次穿線，電流最小可用于4A以下。不但能顯示和保護(hù)斷(缺)相，還能顯示和起到過載保護(hù)，且價格并不高。
現(xiàn)在科技飛速發(fā)展，新出的電機(jī)保護(hù)器控制部分很多都已經(jīng)用上了單片機(jī)，把數(shù)字電路應(yīng)用到了電機(jī)保護(hù)中，效果當(dāng)然不同一般了,不過價格也不一般了。
鼠籠轉(zhuǎn)子式三相異步電機(jī)，當(dāng)定子線圈中通三相交流電時，定子鐵芯將產(chǎn)生很強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)磁場。這個磁場將推動轉(zhuǎn)子鐵芯旋轉(zhuǎn)。而嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯上的鼠籠條就如變壓器的次級線圈，將感應(yīng)出與定子相對應(yīng)的交變電壓。因鼠籠條兩端是閉合的就如變壓器次級線圈短路一般。將產(chǎn)生很大的短路交變電流。這個交變電流又使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個附加的交變磁場。這個磁場與定子的磁場相互作用，加強(qiáng)了定子與轉(zhuǎn)子的電磁作用力，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩增大，力矩平穩(wěn)。因轉(zhuǎn)子的這個附加磁場在高速旋轉(zhuǎn)相對定子線圈來說，使定子線圈切割了轉(zhuǎn)子的這個附加磁場而使定子線圈產(chǎn)生一個附加的電動勢。這個電動勢也稱為反電動勢。正因這個反電動勢的存在，使鼠籠轉(zhuǎn)子式三相異步電機(jī)(定子線圈交流阻抗都比較小)有一個重要特性：即在直接啟動初期，轉(zhuǎn)子沒轉(zhuǎn)動時反電動勢為0，啟動電流很大，啟動力矩也很大，啟動電流可達(dá)正常工作電流的7倍左右。啟動完畢，轉(zhuǎn)子正常轉(zhuǎn)動起來后，反電動勢建立，它抵消了輸入電壓的大部分(可達(dá)到85％左右)。因此電流大幅下降(到啟動電流的1／7左右)，這才是電機(jī)額定負(fù)荷下的正常工作電流。
也正是這個反電動勢的存在，使工作中的電機(jī)在斷一相時(如C相)，A、C或B、C在電機(jī)端的線電壓并不是0，也不是380V的一半。而是350V左右。此時斷了的C相在電機(jī)端相電壓可達(dá)185V左右(此時的線電壓、相電壓視電機(jī)的大小，負(fù)荷的輕重等具體情況決定)。大家想想350V左右的電壓加在已經(jīng)吸合的380V繼電器上，它會釋放嗎?當(dāng)然不會!因此1期18版《電動機(jī)缺相保護(hù)又一法》一文中的繼電器KM絕不會釋放。而電機(jī)因缺一相電源，另兩相電流將大幅增加，大大超過額定電流．時間稍長電機(jī)就會因過流而燒毀這兩相繞組!但是，如果電機(jī)在剛啟動時電源就缺一相電，電機(jī)就不能啟動。如缺A相或B相，繼電器KM因斷電不能吸合。如缺C相，按下啟動按鈕SB2，因缺C相電繼電器KQ不能吸合，KM也就不會吸合，電機(jī)無法啟動。因此，只有在這種情況下．這種線路才能起到保護(hù)電機(jī)的作用。
同樣道理，星形接法的三相電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中斷相時，因反電動勢的存在，電機(jī)星形繞組中點電壓變動并不大，與零線間電壓很小，是無法帶動繼電器的。至于用電容或電阻星形接法人為找出中點的方法，與把電機(jī)星形繞組中心點接出來控制繼電器的原理是一樣的，是無法在電機(jī)運(yùn)行中斷相時用繼電器直接保護(hù)電機(jī)的。
上世紀(jì)70年代及80年代就有企業(yè)生產(chǎn)過這種根據(jù)星形接法電機(jī)中心點電位在斷相時會有變化的原理，生產(chǎn)專門的保護(hù)器來保護(hù)電機(jī)。雖然用了電子器件放大了星形接法中點的變化量?？善鸬揭欢ǖ臄嘞啾Ｗo(hù)。但如靈敏度調(diào)低了會不起作用．調(diào)高了會因三相電壓的不平衡波動、輸電線路連接節(jié)點的變化及負(fù)載的不斷變化，一經(jīng)電子器件放大，即使不斷相也會產(chǎn)生誤動作。因此效果大打折扣，使用率并不高!
這幾款利用星形接法中點接繼電器來保護(hù)電機(jī)斷(缺)相的電路，在電機(jī)工作中斷相時．如前所述中點與零線間電壓增加很?。绻酶唠妷豪^電器接在中點與零線間來保護(hù)電機(jī)，根本不起作用。如在電機(jī)工作前就已缺相并正好符合強(qiáng)行啟動條件時，如強(qiáng)行啟動。中點電壓將會很高。用低電壓的靈敏繼電器是會燒毀的!因此在實際中使用這些線路會帶有很大的不確定性和危險性!
現(xiàn)在使用的電機(jī)保護(hù)器原理是：監(jiān)測電機(jī)三相電流的變化。只要斷一相，此相的輸入電流就會大幅降為0，保護(hù)器就能讓電機(jī)立即斷電停機(jī)。如上世紀(jì)90年代初泰華電器有限公司生產(chǎn)的JD－5B型電動機(jī)綜合保護(hù)器就很不錯。它適用電流寬，整定電流在8A至200A之間。如多次穿線，電流最小可用于4A以下。不但能顯示和保護(hù)斷(缺)相，還能顯示和起到過載保護(hù)，且價格并不高。
現(xiàn)在科技飛速發(fā)展，新出的電機(jī)保護(hù)器控制部分很多都已經(jīng)用上了單片機(jī)，把數(shù)字電路應(yīng)用到了電機(jī)保護(hù)中，效果當(dāng)然不同一般了,不過價格也不一般了。
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