三相电动机缺相保护在工业维护中的应用与选型.docx

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1、三相电动机缺相保护在工业维护中的应用与选型摘要：电源缺相易造成电动机烧损，不仅严重危害电动机的运行，而且造成 维护困难。在不添加缺相保护器前提下，同时不改变原有设备性能，对电动机控 制电路做适当调整，实现缺相保护功能，有效保护电动机。该法简单易行，本钱 低。关键词：三相电动机;缺相故障;保护电路；电路改进;故障比照0引言所谓缺相就是正常的三相电源其中某一相断路。原有的三相设备会降低输出 功率使其不能正常工作或造成事故。因此对于一些重要的设备需要加缺相保护装 置。线路电源缺相时，会产生负序电流分量，三相电流不均衡或过大，引起电动 机迅速烧毁。为了保障电动机的平安运行，使其在发生缺相运行时能及时停

2、止电 动机的运行，防止造成电动机烧毁事故，一般的电动机都装有缺相保护装置。三相交流电如果用电线路有一相没电，就为缺相。如果三相用电设备缺相， 会导致烧毁设备，所以要有缺相保护，缺相发生，保护动作，分闸。三相电动机作为一种不可或缺的设备，在天车、消防泵、水泵、风泵、油泵、 空气压缩机、大型车床等有着广泛的应用O三相电动机为大多数设备提供着动力, 一个现代化的工厂甚至需要几百到上万台电动机，因此三相电动机的事故率严重 影响着工业生产的效率、平安和维护本钱。然而在各种设备在出厂设计和制造过 程中，三相电动机启动和运行控制电路，大局部采用降压启动（即星三角形启动、 自耦变压器降压启动等），决大多数在控

3、制方面仅仅考虑电压缺乏时的保护，没 有考虑当三相交流电出现缺相时如何对电动机进行控制保护。然而，电源缺相， 对三相电动机的启动和运行危害很大，易造成电动机烧损，常常给生产带来不便, 造成企业损失。在长期实际维护中，对三相电机故障原因进行了统计分析，故障原因占比方 图1所示。0.060.180.71三相电动机故障分布电动机缺相运行长期过负荷运行机械故障堵转其他其中，三相电机缺相故障占比到达71%,三相电机缺相是造成电动机损毁的 主要原因，其造成的平安隐患和经济损失不可轻视。如何进行三相电机的缺相保 护是工业维护的重中之重。现在，对三相电动机的缺相保护已较多采用电子电路缺相保护、集成电路缺 相保护

4、等，但这些保护方法，电路复杂价格较贵，不利于降低企业本钱。本文选 择一种三相电机不缺相启动和运行的控制线路应用在三相电机中，在不添加缺相 保护器的前提下，同时不改变原有设备性能，对三相电动机控制电路稍调整，就 到达缺相保护功能的方式，有效保护三相电动机。1缺相保护原理在三相电念头的运行中，因为种种原因，如三相电源的熔断器一相熔断，或 者接触器触点烧损等造成一相接触不佳，或由安装维护等原因造成一相断线，都 会造成三相电念头缺相运行。假设发现不及时，时间稍长便会烧毁电念头，造成设 备损坏，影响出产的连续性，给工农业出产造成重大损失。为了保障电念头的平安运行，使其在发生缺相运行时能及时休止电念头的运

5、 行，幸免造成电念头烧毁事故，一般重要电念头都装有各种保护装置，尤其是缺 相保护。根据三相交流异步电机启动和运行控制原理要求，在原有三相电机控制线路 基础上稍作调整，使其线路具有缺保相护作用，电路如图2(a)所示。图2(a)中SB1启动常开按钮,SB2停机常闭按钮，KA继电器，KM接触器,FU熔断器，FR热继电器。当前的电念头缺相保护电路大部门采用微机保护或电子式保护装置，元件较 多，线路复杂，工作可靠性不高，泛起题目时往往失去保护作用，或者工作变态, 造成电念头保护拒动或不能合闸，对出产造成不利影响。本文先容的保护装置具 有原理简朴，元件少，工作可靠，基本不需维护等特点。并且通过适当的配置元

6、 件，可起到无功补偿的作用。该保护装置的原理为：三相星形接线的中性点，三相负载平衡时电位很低， 基本相称于地电位。而当三相电源缺相时，中性点电位会升高至相电压。利用这 一特点，对电源的供电情况进行监测，从而起到缺相保护作用。1)启动原理如图2所示，先将按钮(SB1)触头闭合，A相电源流经继电器(KA)线圈B相 电源得电，使得串联在继电器(KA)触头闭合，同时A相电源经过接触器(KM)线圈 与继电器(KA)闭合触头取C相电源得电，接触器(KM)工作，电机就启动运转。2)停止原理按下按钮(SB2)触头断开，A相电源就断开。继电器(KA)与接触器(KM)的线 圈无法取A相电源而失电，那么接触器无法工

7、作，电机无法启动运转。3)缺相停机原理假设A、B、C缺A相，KA、KM的线圈电源取A、C相，接触器继电器失电，电 机就无法启动运转。假设A、B、C缺B相，KA的线圈电源取A、B相，KA失电无法 工作，常开触头不动作，KM线圈就无法通过KA常开触头取C相电源，电机就无 法启动运转。假设A、B、C缺C相，接触器KM线圈电源是取C、A相电源，接触器 失电电机就无法启动运转。总之，三相交流电源缺任何一相，电机都无法启动运转。当电源缺相时到达 有效控制电动机，使电动机停止运行，起到缺相保护器作用。2三相电机保护电路改进及应用三相异步电动机缺相时，电动机将无法启动。转子左右摆动，有强烈的尖叫 声。对电动机

8、造成磨损。当电动机在运行中电源缺相时，如不降低负载，电动机 的定子电流势必增加，引起过热，长时运行致使三相电机烧毁。在分析三相电机 缺相保护原理基础上，对某机务段约120台各型三相电动机(其中37kW以上的三 相交流异步电动机有35台，25kW的三相异步电动机85台)，运用三相电机不缺 相启动和运行的控制线路技术进行改造，历时一年多竣工;经性能鉴定，完全符 合各类大功率三相电机的控制要求，已正式投入使用。在很大程度上克服了三相 电机缺相时对电动机本身的伤害，消除了缺相损坏三相电动机对机车检修，日常 维护的影响。线路简单，改造方便，材料廉价，该技术实用性较强，完全可以满 足大规模三相电动机改造的

9、要求。以其空气压缩机为例，改造仅仅加装一只继电器，不改变原有设备性能，对 三相电动机控制电路稍调整，就到达缺相保护功能的方式，有效保护电动机。如 图2(b)所示，虚红框内为改装局部。3应用效果经改造的线路简单，仅增加很少电子元件；占用空间小，不改变原有电器整 体布局;投资小，有效保护电机，使用效果良好。3.1经济效果直接经济效益:该段现有37kW以上的大功率三相交流异步电动机有35台，25kW的三相异 步电动机85台。如果从市场重新购买缺相保护器需要本钱7. 45万元以上，每台 缺相保护器单价为(600700)元。通过技术改造，只需调整电机控制线路，加装 一只继电器，每只继电器单价为95元，共

10、计1.1万元，从而节约设备配件购置 本钱约6万元。设备改进前该机务段全年总计发生大小三相电机故障71起，其中三相电机 缺相造成的设备故障总计51起占到了电机故障的71%,该段设备车间在维修该 类电机的技术力量薄弱，一般外委修理，一台37kW三相电机修理费用为2000 元以上（每千瓦的维修费用为60元）每年直接造成的经济损失就约8万元，其中 局部三相电机用于机车上需检修的重要设备，如天车、空气压缩机等。在技术改 造前，此类电机共发生故障12起，造成的误工停时费用为2000元/d台。修复 一台故障三相电机需要3d,产生的误工停时费6000元，间接因电机故障产生的 误工停时费每年约7万元。可见，改造

11、后效益显著。平安效益：技术改造以前，由于各类设备上的三相电机，在电源缺相情况下, 发生各类电机故障甚至发生三相电机烧毁，严重影响设备的平安运行。而技术改 造后，设备正常运行得到了有效的保证，从根本上杜绝了因为电源缺相而引起的 各类三相电机事故。技术改造产生了良好的平安效果。3. 2改进前后三相电机故障比照三相电机控制线路改造前，各类设备因电源缺相，频繁发生电机烧损的现象, 在三相电机中各类故障中占约71.4%。通过认真执行三相电动机缺相保护改进工 作，初步改造后电动机缺相故障降到了全年26件，三相电机缺相故障占比降至 约54机 之后，经过了改造三相电动机的质量有了显著提高，效果十清楚显，试 行

12、阶段统计，全年三相电机缺相故障共发生3件（占比约12%）,其中临修2件， 超范围修1件（烧损1件，技术故障2件），故障件数大幅度下降，设备改进完毕 并通过，性能鉴定后（约120台），正式投入使用，全年未发生一次因缺相造成的 三相电机损毁，三相电机缺相故障率降至0%,总计减少开支15万元，改造前后, 各种原因下的三相电动机故障次数分布如图3所示。80其他原因堵转机械故障原因引起长期过负荷运行电动机缺相运行初步改造改造试行改造后4安科瑞ARD系列智能电动机保护器介绍与综合选型4.1 产品简介ARD该系列低压电动机保护器，具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏 电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机

13、起动器等电器元件构成电动机控制保 护单元，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通 信等功能。应用范围：可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配 电领域。4.2 产品选型产品功能功能ARD2ARD2LARD2FARD3ARD3T应用场合低压。.4kvT. 14kv隹动呆护保护功起动斜寸JJJ过载VJ欠载JJJJ短路JJ ；阻塞77JJ堵转JJJ不平衡VV7反遥梅寸，./外部故障7模块结构故障内部故障过压欠压断相/JJ相序过功率欠功率tE时间主体温度保护7主体温度传感器故障模块温度保护模块温度传感器故障报警失压重起（抗晃电）4-20m确入保护剩余电流（选一种）接地

14、福电通讯功能Modbus.RTVj?期 odbusjTU开关里输 入2路6路8路4路标配4路选配9路维电器输出4路2路标配2路选配璐潞标酉e潞选配洋5结语理论与实际相结合，在分析三相电机缺相保护原理基础上，采取低本钱思路, 在原有三相电机控制线路基础上稍作调整，使其控制线路具有缺相保护作用。通 过这次技术改造,该段三相电机使用情况良好，未再发生因缺相造成的故障现象, 改造后电机运行稳定可靠。既实现全电机的缺相保护，又节约经济本钱21万余 元，故这种三相电机缺相保护电路简便、可靠、本钱低，具有市场推广价值。这种保护装置接线简朴，易于实现，合用于各类三相感应式电念头及其他需 要缺相保护的场所。安装时可直接和控制回路一起安装，基本不占用空间，但要 保证平安间隔。参考文献:1谢仕勇，罗云,一种工频控制的电机保护电路、装置及系统： CN208062777VP, 2018-11-06.2于庆，王宏.三相异步电动机缺相运行的危害、原因与对策J.山东工业 技术,2017(2)： 174.3高波，耿芸仙.三相电动机缺相保护在工业维护中的应用J.云南冶金, 2020(49)： 119-121.4安科瑞企业微电网设计与应用手册2020. 06版