三相电机综合保护电路原理简析

　  这款新的电机“三相电压失衡、缺相、错相序保护电路见下图所示。
　　
　　该电路的故障信号电压形成机制较为新颖。
　　
　　故障形成的信号电压取自p、q两端，经桥式整流输出。C4将电压平滑为直流，由D4限幅，R9整定保护器的动作电压。据戴维南定理，得故障信号源的等效电路见下图b。

　　
　　1．保护器的A、B、C端分别接三相电源的u、v、w：
　　
　　物理和数学都统一定义逆时针方向为角度旋转的正方向；保护器三端的线电压的方向UCA、UBC、UAB为逆时针方向，故A-B-C三端的相序为……u—v-w-u—v-w—…oAB间的移相网络R1、R4、C1、R5、R2接在线一电压u_v间。若三相电压平衡，其电流IBA超前线电压u-v 300电角度（相量IAB从u-v的位置逆时针旋转300），电阻(R1+R2)的端电压与电流同相，超前线电压u-v电角度300，电容C1端电压滞后电压u-v电角度600，电阻端电压与电容端电压的相量和等于线审压u-v( Xc1为50Hz时的容抗值)。

　　因p点位于R1与R2的连接点，R2/R1=1/2，故P点应位于电阻电压分量的2/3处。
　　
　　同理，接于BC间的线电压v-w间的RC移相网络R3、R6、C6、R17、R16的电流超前v—w电角度3000 C6滞后u-v电角度6000 R3也约占BC间的总电阻(R3+R16)的2/3，故在电阻性电压分量的2／3处为q点。
　　
　　线段pq的长度即对应电压Upq的大小。该电压为“开路电压”即负载电阻为无穷大时的电压，此开路电压值很高，可达电源线电压。因此，该电压使继电器释放，其常闭触点将电机主控接触器电磁线圈电路电源接通，电机得电。
　　
　　根据戴维南定理，Upq可视为开路电压为线电压、内阻为移相网络混联的电源，参看下图，当负载电位器R9为510kΩ时，开路电压可达百伏以上，因此需要稳压管D9限压。显然图中R9阻值太大，无法调节三相电压失衡时的保护动作电压，使其功能失效。正确的作法应该是在接人D9前，选择R9适当的阻值，使Upq比D9的稳定电压略低。

　　2．保护器的A、B、C端分别接三相电源的w、v、u相，即此时A、B、C为反相序见下图：
　　
　　此时，线电压的电压方向未变，Uvw、Uuv、Uwu仍然为顺时针方向。但保护器的A、B、C与u、V、w的连接顺序改变了。仿照前面的作图规则，则p、q两点重合，Upq=0，使电压比较器U1A的反相端2的电压低于同相端3的电压，①脚输出高电平，继电器吸合，继电器的常闭触点断开，电机主控接触器电磁线圈失电而断开，电机可停止运转。
　　
　　3．正相序连接，但电机缺一相电源：
　　
　　若电机负载较轻，转子继续旋转，则该旋转磁场可以在该电机的A相绕组感应出比该相电压约低20%的电压，仿照前面相量图作法，也可得到开路电压Up q。根据余弦定理，可以计算出电压的“幅度”(也称相量的“模”)Up q。显然该电压小于正常电压20％时，令继电器吸合，切断电机的电源，实现电机缺相保护。
　　
　　4．电源欠电压保护：
　　
　　如前述，当三相平衡、相序正确时，Upq等于电源线电压，当电源电压下降20%时，Upq也下降20%，继电器吸合，切断电机电源。
　　
　　移动电位器的滑动臂，可以整定三相电压不对称、欠电压程度的范围。
　　
　　若有兴趣DIY这样的保护器，必须精确选择移相网络的电阻和电容，使得该网络的阻、容阻抗角精确等于300，并且(R1+R4)的阻值应该精确等于( R2+R5)的2倍，以及(R3+R6)也应该精确等于(R16+R17)的2倍。过大的阻抗角误差、电阻比值的误差都可能使保护器误动作。

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