三相交流電機(jī)缺相保護(hù)器的工作原理

電機(jī)斷缺相保護(hù)器又叫電源缺相保護(hù)器。一般都用在三相電機(jī)電路上，如果缺少一路電，電機(jī)扭力會(huì)變小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會(huì)下降，從而導(dǎo)致其它兩路電流增大，燒毀電機(jī)繞組，其原理就是通過(guò)不同手段，對(duì)三相電進(jìn)行監(jiān)控，如有斷路情況，就會(huì)自動(dòng)切斷電源，避免燒毀繞組，由于科技發(fā)展迅速，斷相保護(hù)器的類型，有通過(guò)監(jiān)測(cè)各路電壓控制通斷的，有監(jiān)測(cè)各路電流進(jìn)行控制的。

三相交流電機(jī)缺相保護(hù)器的工作原理

合上開(kāi)關(guān)QS，按下起動(dòng)按鈕SB2，通過(guò)B、C相以及繼電器K、熱繼電器FR、SB1的常閉觸點(diǎn)和交流接觸器KM線圈構(gòu)成回路得電串接在主電路中的三個(gè)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。松開(kāi)SB2，與SB2并聯(lián)的交流接觸器輔助觸點(diǎn)和主觸點(diǎn)同時(shí)閉合，KM線圈仍然通電……并自鎖。要停機(jī)時(shí)按一下SB1使觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器輔助觸點(diǎn)和主觸點(diǎn)全部斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)切斷電源停轉(zhuǎn)。

電容從C1-C6接成星形、產(chǎn)生一個(gè)中性點(diǎn)，電機(jī)正常時(shí)，M點(diǎn)的電壓近似為零，與三相四線的中點(diǎn)電位一致，M、N間無(wú)電壓輸出，繼電器K不動(dòng)作。

當(dāng)供電線路任意一相缺(斷)相時(shí)，M點(diǎn)電位升高經(jīng)VD1-4整流、C濾波后，K繼電器線圈得電吸合，切斷交流接觸點(diǎn)使電機(jī)斷電，從而保護(hù)電機(jī)不被燒壞。電動(dòng)機(jī)缺(斷)，相時(shí)間在1秒內(nèi)、高靈敏繼電器K便能動(dòng)作。

本電路對(duì)星形或三角形接法的O.1-50KW電動(dòng)機(jī)均通用，電動(dòng)機(jī)容量超過(guò)30KW應(yīng)選用容量較大的交流接觸器。

三相缺相保護(hù)原理

概述：

三相缺相、相序錯(cuò)誤保護(hù)器是為三相電源缺相或錯(cuò)相引起三相系統(tǒng)故障而設(shè)計(jì)的保護(hù)器，主要應(yīng)用在三相系統(tǒng)異?？赡芤鸸I(yè)生產(chǎn)發(fā)生嚴(yán)重事故的場(chǎng)所，比如相序錯(cuò)誤影響并網(wǎng)逆變器設(shè)備正常工作，電氣控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)等。

電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖

在三相交流電氣控制系統(tǒng)中，正常三相相序情況下，三相供電電壓為ABC，供電相電壓220V，相電壓380V，工作頻率50Hz，當(dāng)合上刀閘開(kāi)關(guān)QF1時(shí)，系統(tǒng)帶電，PLC等控制器控制KM1接觸器吸合，KM2接觸器斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)M開(kāi)始正向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)頻率為50Hz，合計(jì)3000轉(zhuǎn)/分鐘。當(dāng)控制KM2接觸器吸合，KM1接觸器斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)M開(kāi)始反向轉(zhuǎn)動(dòng)。

運(yùn)行控制設(shè)備可以是礦井提升機(jī)，物料傳送帶等設(shè)備，當(dāng)三相系統(tǒng)相序反向時(shí)，會(huì)使提升機(jī)反向運(yùn)行，必定危機(jī)生產(chǎn)安全。

并網(wǎng)逆變器原理圖

在三相并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)情況下，需要檢測(cè)電網(wǎng)正常三相相序，只有在電網(wǎng)相序正常情況下，才允許逆變器并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行，而當(dāng)三相相序不正常或三相缺相情況下，逆變器需要停止運(yùn)行。當(dāng)然，這些保護(hù)功能，逆變器本身都會(huì)集成，但在工程驗(yàn)收發(fā)電調(diào)試期間，需要檢測(cè)正確的電網(wǎng)相序才能夠進(jìn)行發(fā)電調(diào)試。

三相缺相保護(hù)器特點(diǎn)：

1 三相電壓經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻接入保護(hù)器。

2 工作電源為9~36V供電范圍;

3 當(dāng)三相電源不缺相或相序正常時(shí)，保護(hù)器上綠燈亮，當(dāng)缺相或相序錯(cuò)誤時(shí)，保護(hù)器上紅燈亮。并驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，給外部保護(hù)設(shè)備提供保護(hù)接入觸點(diǎn)。

4 適用于三相相序檢測(cè)缺相報(bào)警，保護(hù)三相交流電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用在使用三相交流電的工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行相序監(jiān)控和保護(hù)。

三相缺相相序保護(hù)器原理分析：

相序檢測(cè)原理圖

設(shè)三相電源分別為UA，UB，UC，經(jīng)過(guò)電阻R接入到保護(hù)器，保護(hù)器內(nèi)部由三個(gè)元器件對(duì)接入電壓進(jìn)行檢測(cè)，分別是電容C接到A相，電阻R1接到B相，電阻R2接到C相。

檢測(cè)三個(gè)元器件的電壓UaNo, UbNo, UcNo，根據(jù)三個(gè)元器件的電壓值就可以判斷是否發(fā)生了電壓相序故障。

1 當(dāng)發(fā)生缺相時(shí)，對(duì)應(yīng)的元器件不流過(guò)電流，因此，與發(fā)生缺相相連接的元器件，如果是電阻器，則電阻兩端的電壓為0V。如果是電容器，可通過(guò)檢測(cè)電容電流為0A判斷，可知，缺相是一種非常好判斷的故障。

2 當(dāng)發(fā)生相序錯(cuò)誤時(shí)，三個(gè)元器件的端電壓必然與相序正常情況下元器件端電壓不同。通過(guò)判斷元器件兩端的電壓變化情況即可判斷相序是否正常。

根據(jù)KCL，KVL理論可求解三個(gè)元器件的電壓值：

運(yùn)用復(fù)阻抗方法表示電容阻抗為1/Cω，應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電壓法，列寫(xiě)KCL方程：

用相量表示電壓，

令UA=220∠0 V，UB=220∠240 V，UC=220∠120 V，

R=10K，1/ Cω=R1=R2=1K，帶入公式中，計(jì)算Unon：

知道了中心點(diǎn)電壓后，就可以求出電阻R1兩端的電壓：

同樣的方式，可求出R2兩端的電壓：

這里假設(shè)電容所接的一相為A相，當(dāng)相序正常情況下，電阻R1所接的B相電壓，對(duì)應(yīng)的R1兩端電壓幅值為25.565V，電阻R2所接的C相電壓，對(duì)應(yīng)的R2兩端電壓幅值為15V，可見(jiàn)電阻R1兩端的電壓大于電阻R2兩端的電壓;而當(dāng)相序反向的時(shí)候，會(huì)使得電阻R2兩端的電壓大于電阻R1兩端的電壓。這樣就可以通過(guò)簡(jiǎn)單的阻容網(wǎng)絡(luò)判斷電壓的相序。

到目前為止，我們討論了一種利用硬件實(shí)現(xiàn)電壓相序判斷的方法，是一種簡(jiǎn)單低成本的檢測(cè)相序方法，現(xiàn)實(shí)中，是否所有的三相設(shè)備都需要配備這種相序保護(hù)器哪?

當(dāng)然不是，有些設(shè)備可以就地取材來(lái)判斷相序，比如并網(wǎng)用逆變器設(shè)備。

并網(wǎng)用逆變器設(shè)備由于自身具有采樣網(wǎng)側(cè)電壓的需求，因此，通過(guò)數(shù)字處理器(DSP)已經(jīng)知道了三相電壓的大小，那么是否存在一種方法來(lái)計(jì)算是否電網(wǎng)存在缺相和相序錯(cuò)誤，下面來(lái)介紹一種軟件檢測(cè)電壓缺相的方法：

三相電壓從靜止坐標(biāo)變換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)，可獲得直流電壓Ud+，即三相交流電壓的正序分量幅值。當(dāng)三相電壓相序反向時(shí)，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的正序直流電壓分量為0，而負(fù)序直流電壓分量的幅值Ud-等于當(dāng)三相電壓相序正常情況下的Ud+值。這樣，僅僅通過(guò)軟件計(jì)算就完全可以知道是否發(fā)生了相序錯(cuò)誤。