三相异步动机断相保护原理及原理图

一、三相异步电动机断相运行，会烧损电动机的原因

三相异步电动机在断相情况下运行（俗称单相），会造成电动机定子绕组烧毁的事故。

造成断相运行的原因有多种，如：供电变压器的初级或次级的一相熔断器熔断，电动机供电线路有故障，熔丝螺钉未拧紧或拧得过紧；熔丝选择不合适或熔芯质量不好，个别提早拧断；电动机绕组一相断线或接线处接头接触不良，铜铝接头处发生电化反应，造成接触电阻增大等等。

三相异步电动机断相运行，会烧损电动机的原因是；一相断电后，逆序磁场产生较大的制动力矩，减少了电动机的输出力矩，当外加负载不变时，转差率增大，定子绕组中电流比正常运转时增大很多(如负载为100%时，电流将增大到额定电流的1.7—2.0倍)，致使铜损增大。此外电动机转子被接近于100赫兹的逆序磁场交变磁化，铁損也增大。由于铜损、铁损都增大，结果使电动机温度增高，最终导致定子绕组烧毁。

实践中经常发现，虽然在电动机电源线路中加装了热继电器， 但电动机仍因缺相运行烧坏了绕组，而热继电器却未动作。这是因为普通的热继电器不能可靠地保护三角形接法电动机的缺相运行。其原因可用图22001和22002来分析。

三角形接法的电动机在满载运行时，如果一相断电，则其余两根电源线中的线电流约为额定电流的173%，热继电器能动作，可以起到断相保护作用。如果电动机在55%—67%额定负载下运行，电源一相断电(见图22002)，这时两相绕组的电流为38% 额定线电流。一相绕组的电流为74%额定线电流，大于原额定相电流(58%I_额)，这相绕组的过电流为：

74% I_额-58% I_额=16% I_额

但这时流过热继电器热元件上的电流只是112%额定线电流。热继电器整定电流一般为电动机的额定线电流，所以热继电器长期不动作。因此，这相绕组就会因长时间过载而烧坏。

根据以上分析，普通型号的热继电器，对于三角形接法的电动机不一定能起到断相保护的作用。所以三角形接法的电动机，必须采用带断相保护机构的热继电器(如JR16-口/3D型)才能比较可靠地保护电动机。对于星形接法的电动机，采用普通型号的热继电器，只要正确使用，是可以起到断相保护作用的。

二、三相异步电动机断相运行的保护

三相异步电动机断相运行的保护方法有多种，除采用带断相保护机构的热继电器外，还可以采用以下几种简单易行的方法：

一）零序电压继电器保护

１、星形接法的电动机，零序电压继电器保护线路.

星形接法电动机星中点对地电压，理论上为零。实际上，因三相电源电压不平衡；电动机三相绕组阻抗不平衡，电动机星中点电压将大于零，多为几伏( 一般为相电压的3%-4%左右).当一相断电时，由于零序电压的影响，使电动机中点偏移，中点电压要升高到几十伏(25-45伏左右)。如在电动机星中点至中性线N部分，接一只继电器，则这时继电器会动作，从而起到断相保护的作用，这种保护的缺点是电动机在空载时断相运行可靠性差。但电动机一般是在40%额定负载以上时，断电运行才会造成危害，因此空载断相运行，不会烧坏电动机。此外，在断电时，电动机中点偏移方向可能与电网中点偏移方向相反。电网中点偏移是由于各相负载不平衡造成的。这种偏移一般在10伏左右。但将继电器工作电压整定在25伏—10伏=15伏左右，也能保证可靠工作。一般将继电器工作电压整定在12~24伏为宜。

图22003所示为星形接法的电动机之零序电压继电器保护线路。

２、三角形接法电动机零序电压继电器保护线路

三角形接法的电动机可采用三只电阻或三只电容(阻值或容量三只一定相等)，将这三个电阻（或电容）接成星形，来形成一个人为的星中点。

图22004所示为三角形接法电动机零序电压继电器保护线路。

当电动机断相运行时，继电器KA吸合，KA常闭触头切断交流接触器KM线圈回路，KM 断电释放，电动机停转。使电动机获得保护。

二）熔丝电压保护

熔丝熔断后，熔丝的两端必然产生电压，此电压是由断路的一相绕组的感应电势与电源电压的向量差所形成的。

断丝电压的大小与电动机负载情况有关。在三相熔断器两端分别并接一只继电器(也可以用一只继电器铁芯上套三只线圈，每只线圈并连一只熔断器)，如图22005所示：

利用断丝电压可使继电器动作。继电器的电压一般选在60伏左右。

断丝电压保护方法，只适用于因熔丝熔断而产生的断相运行。

三）普通热继电器的保护方法

把普通热继电器的三个热元件分别与电动机每相绕组相串联，如图22006所示。

热继电器的电流整定为电动机额定“相”电流，将热继电器常闭触头，串接在控制线路中（图中没有画出）。如果电动机断相运行，热断电器动作，及时切断电动机电源。（信息来源：www.55dianzi.com）

这种方法能起到较好的保护作用，但电动机要多引出三根导线。

四）用欠电流继电器保护

用欠电流继电器保护的线路，如图22007所示。

 如果发生断相运行，则接在断相上的欠电流继电器动作，立即切断控制线路电源，接触器KM断电释放，电动机失电，从而得到保护。

以上是几种比较简单易行的断电保护方法. 在自制三相异步电动机断相保护装置时，可参考以上方案，要因地制宜，讲究实效。断相保护装置完成后，要进行多次试验，以求安全可靠。

据国内的不完全统计，断相事故占电动机事故总数50％—85% 。因此，电动机的断相保护要引起我们的足够重视。

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