三相電動機缺相保護電路的工作原理

缺相保護原理圖

原理：運行中的三相380伏電動機缺一相電源后，變成兩相運行，如果運行時間過長則有燒毀電動機的可能。為了防止缺相運行燒毀電動機，可以采用多種保護方案。下圖為一種三相電動機斷相保護電路，當(dāng)電動機運行時發(fā)生斷相后三相電壓不平衡，橋式整流則有電壓輸出，當(dāng)輸出的直流電壓達到中間繼電器KA動作值時，KA動作，于是與自鎖觸點串聯(lián)的常閉觸點斷開，使KM線圈斷電其主觸頭全部釋放，電動機停止。

斷相保護器

又稱電機斷相保護器或者電源源相保護器，一般多用在三相電機電路上，如果缺少一路電，電機扭力會變小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會下降，從而導(dǎo)致其它兩路電流增大，燒毀電機繞組，其原理就是通過不同手段，對三相電進行監(jiān)控，如有斷路情況，就會自動切斷電源，避免燒毀繞組，由于科技發(fā)展迅速，斷相保護器的類型，有通過監(jiān)測各路電壓控制通斷的，有監(jiān)測各路電流進行控制的。

檢測電壓來控制的

這種檢測電壓來控制的又可以稱呼為三相電源監(jiān)視器、相序保護器、過欠壓保護器等)主要用于交流50/60Hz，額定電壓460V以下，工業(yè)三相220V、380V、440V、460V等電壓級別的各種故障檢測，對三相輸入電源的電壓過高、電壓過低、缺相、斷相、逆相(相序)、三相電壓不平衡等提供繼電保護，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于配電箱、中央空調(diào)機組、電控箱、配電柜、起重機等，如中央空調(diào)壓縮機保護，各種電梯的電源監(jiān)視，水泵、油泵防缺相、逆相保護等，是工業(yè)設(shè)備運行中維護設(shè)備工作電壓正常的不可缺少的保護產(chǎn)品。

檢測電流來控制的

這種檢測電流來控制的又可以稱呼為斷相繼電器，過載繼電器，過流保護繼電器等，根據(jù)功能又可稱呼電機保護器，壓縮機保護器等，用于交流45～60Hz，電壓24V至380V的供電電路中與交流接觸器等開關(guān)電器組成電動機的控制電路。當(dāng)電動機的主電路出現(xiàn)斷相、過載、三相不平衡等非正常工作狀態(tài)時，保護器能夠及時分斷開關(guān)電器的觸頭，斷開電動機的三相電源，快速可靠地保護電動機。保護器采用穿芯式電流取樣檢測技術(shù)，可控硅輸出，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、工作可靠，并且具有無功耗、壽命長、動作時無電弧產(chǎn)生等優(yōu)點，是理想的用于電動機保護的電器產(chǎn)品。

對線圈工作電壓為380V的交流接觸器而言，線圈只能接在三相火線中的任意兩相上。如果這兩相中的任意一相斷路，接觸器線圈就會失電釋放，切斷電動機的工作電源。但是，如果斷路發(fā)生在這兩相以外的另一相，則交流接觸器仍將繼續(xù)工作，造成電動機缺相運行，嚴重時使電動機燒毀。如果采用缺相保護電路，則可防止這種事故的發(fā)生。三相電動機缺相保護電路如圖13-14所示。

圖13-14 三相電動機缺相保護電路

電路工作原理合上電源開關(guān)QF，按下按鈕SB1，交流接觸器KM的線圈得電吸合，其主觸頭閉合，電動機啟動運行。電流互感器 TA 有感應(yīng)信號輸出，雙向晶閘管 VS 被觸發(fā)導(dǎo)通，起到接觸器輔助接點自鎖的作用。松開SB1后，接觸器KM仍保持吸合，電動機M繼續(xù)運轉(zhuǎn)。

當(dāng)三相交流電源中的L3相斷路時，晶閘管失去觸發(fā)信號而關(guān)斷，KM線圈失電，電動機M的工作電源被切斷，實現(xiàn)斷相保護。如果是L1相或是L2相斷路，則接觸器KM的線圈將失去工作條件，導(dǎo)致KM線圈失電而跳閘，完成缺相保護的任務(wù)。

對于使用三相交流電的用電設(shè)備，一個最基本的可靠性保護功能就是三相輸入缺相檢測功能，當(dāng)三相輸入中任何一相電壓缺相時，該電路模塊輸出缺相告警信號。通過對告警信號的處理，保證了對用電設(shè)備的安全保護。

1、電路原理圖

原理圖如圖1所示：

三相缺相檢測電路的原理分析

2、工作原理

其工作原理如下：

當(dāng)三相輸入電壓正常時，其三相輸入相電壓波形如圖2所示，為便于分析，將一個電源周期分為6等份，如圖2所示T1、T2、T3、T4、T5、T6。在這六個區(qū)間，三相電源之間的關(guān)系如表1所示：

三相缺相檢測電路的原理分析

三相缺相檢測電路的原理分析

在區(qū)間T1內(nèi)，UA》UC》UB ，A相電壓最大，B相電壓最小，因此，在圖1中的

光藕D1和二極管VD5導(dǎo)通，此時，控制信號UC為低電平，當(dāng)時間從T1進入T2區(qū)間時，UA》UB》UC ，A相電壓最大，C相電壓最小，因此，在圖1中的

光藕D1和二極管VD4導(dǎo)通，控制信號UC為低電平，如此類推，在區(qū)間T3、T4、T5、T6時，控制信號UC均為低電平，所以，在一個電源周期內(nèi)，控制信號UC為低電平，也就是說，當(dāng)三相輸入電壓正常時(不缺相)，控制信號UC一直為低電平，從而使缺相告警信號PHFL為低電平，表示輸入正常。

當(dāng)三相輸入電壓缺相時，其檢測電路波形圖如圖3所示，

三相缺相檢測電路的原理分析

由于缺C相時，線電壓只有UAB一相，當(dāng)UAB在過零點附近時，光藕D1不導(dǎo)通，

其余二個光藕也不導(dǎo)通，此時，控制信號UC為高電平，從而使缺相告警信號PHFL為高電平，表示輸入缺相，送ECU處理。

3、電路設(shè)計說明

(1) 控制信號CV的計算 圖1中，各點電壓說明如下：

VA：光藕輸出;VB：電壓比較器LM339第4腳輸入;VC：三極管VT1基極控制信號;VR：所有比較器的比較電壓基準(zhǔn)。

光藕TLP621GR的電流傳輸比CTR取最小值，即CTRMIN=100%。 電壓基準(zhǔn)VR為：

三相缺相檢測電路的原理分析

(2)充放電回路分析計算

充放電回路由電阻R9、R10、VT2、C10、C11組成。當(dāng)控制信號CV為高電平時，三極管VT1、VT2導(dǎo)通，+15V電源通過電阻R9、R10給電容C10、C11，當(dāng)控制信號CV為低電平時，三極管VT1、VT2截止，電容C10、C11通過電阻R9放電，顯然，BV實際上為一個直流電壓迭加一個脈動信號，只要BV的波不小于10.5V，則電壓比較器LM339的第2腳輸出就一直為低電平，缺相告警信號PHFL為高電平，表示三相輸入缺相。