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引言

    水泵電機常采用三相異步電機。為了保證電機安全工作,都裝有短路保護和過載保護裝置。以便出現(xiàn)故障時,自動切斷電源,保護電機和供電線路。但早期的過載保護裝置用熱繼電器如R1一R13系列沒有缺相保護,當(dāng)發(fā)生電機缺相運行時,將會燒毀電機,據(jù)維修統(tǒng)計50今乙的水泵電機燒毀事故都發(fā)生在電機缺相運行時。

原因分析

       為什么水泵易缺相呢?水泵的工作環(huán)境和運行方式有它的特點:l)常在深夜電壓高時運行。人們用水高峰在晚土、為補充水池水量,水泵常運行至深夜。這時電源電壓較高,電機電流大、容易使熔絲燒斷。2)水泵自動運行,無人值班。一般采用交流接觸器控制電機開停,接觸器觸頭燒傷或接觸不良做成缺相時,人們不易發(fā)現(xiàn),使電機發(fā)熱燒毀。3)一般的水泵電機定子繞組是么接線,一但缺相運行,比星形接法的電機更易燒毀。

      水泵電機運行是利用三相交流電通入電機的三相繞組,在定子腔內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體相對地切割磁場的磁力線,產(chǎn)生轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動,使電機轉(zhuǎn)起采。為保證電機的電氣性能,要求定子三相電勢大小相等,相位互差120”.三相電壓相等、電流平衡。當(dāng)三相電壓不平衡有5%時,電流不平衡會達25%,使電機電磁轉(zhuǎn)矩減少,電磁噪聲增大,繞組發(fā)熱等。現(xiàn)簡單分析電機缺相運行的情況。正常情況下.Y型接線的電機,線電流等于相電流。線電壓等于!.7倍相電壓。△型接線電機,相電壓等于線電壓,每相繞組的相電流只承受線電流的0.58倍。當(dāng)B相電源斷開時,(見圖1)Y型接線電機阻抗不變,但b相繞組沒電流,另兩相電流增大。△型接線電機缺相時,a、b兩繞組串聯(lián)后與C繞組并聯(lián)在電源A,C兩相上,電阻變小,電流增大。在負載不變時,c相繞組的電流最大,為原電流的兩倍。線路上的線電流增大為原電流的1.73倍。另外,缺相運行使繞組三相電動勢不對稱,電動勢矢量和不為零,繞組會產(chǎn)生很大的環(huán)流,使電機發(fā)熱燒毀。作水泵保護的熔斷器是按額定電流值的1.5一2.5倍來選取熔絲,而熔絲熔斷電流是熔絲額定電流的1.5倍。即1.5、15=225倍額定電流。當(dāng)缺相時,線電流還沒達到熔絲的熔斷值,短路保護不起作用。熱繼電器的過載保護是靠串聯(lián)在主電路的雙金屬片受熱變型來切斷電源,按電機額定線電流值米整定。Y型接線電機缺相運行也能保護,而△形接法的電機因流過繞組的相電流小于線電流,缺相時線電流還末達到整定電流值,熱繼電器不動作。但C相繞組因電流過大而過熱燒毀。因此,水泵電機應(yīng)有缺相保護。

防范措施
 

       對水泵加裝缺相保護有多種方法,如:換裝帶缺相保護的熱繼電器;零序電壓繼電器缺相保護;電子式缺相保護等器件。下面作簡略介紹:

       選取帶缺相保護的熱繼電器。JR16系列及JR20系列熱繼電器帶缺相保護。既可作三相過載保護,又有缺相運行保護。熱繼電器雙金屬熱元件1、2、3串接在主電路中,當(dāng)過載電流達到整定值時,雙金屬片彎曲較大,把外導(dǎo)板5和杠桿8推向左面,繼電器動作。(見圖2)當(dāng)一相斷相時,該相熱元件溫度由正常發(fā)熱狀態(tài)下降,雙金屬片伸直,推動內(nèi)導(dǎo)板4右移,而另二相因電流增大,雙金屬彎曲加大,加劇外導(dǎo)板5左移,使杠桿扭轉(zhuǎn),加速觸頭分離,起斷相保護作用。(1、2、3雙金屬熱元件,4內(nèi)導(dǎo)板,5外導(dǎo)板,6、7鉸鏈,8杠桿)。

       零序電壓缺相保護。在中性點接地的三相系統(tǒng)中,正常運行的電機是三相負載平行的,三相電動勢之和為零,中性點沒電壓。當(dāng)發(fā)生缺相運行,定子繞組三相電壓極度不平行,從而產(chǎn)生零序電壓,升高可達到25一4 SV。利用這個電壓,可用一個24V的小型中間繼電器作零序保護,使串聯(lián)在控制電路的中間繼電器常閉觸頭J斷開,切斷電源。對于△型接法的電機,可利用接在電機三條引出線上的電容器接成△型,作人為中性點,(見圖3)電容中性點器選取耐壓4OOV,2uf即可。

       電子式缺相保護。市面上有多種利用集成電路制成的電子式缺相保護。其中一種用555時基電路組成的單穩(wěn)態(tài)電路,具有制作容易、靈敏度高、工作可靠的特點。電路見(圖4)。這種電路是利用三相全波整流輸出的電流是否連續(xù)不斷來作電機保護。正常情況下,三相全波整流輸出電流連續(xù),不出現(xiàn)零電流點。PC輸人連續(xù)電流、輸出端一直導(dǎo)通。555集成電路第2腳高電位,第4和6腳在開機延時作用復(fù)位。第3,7腳輸出低電平,繼電器Jl不動作。缺一相后、三相全波整流變單相全波整流輸出,有電流零點出現(xiàn)。當(dāng)電流為零時,PC輸出截止,555第2腳出現(xiàn)下跳脈沖置位、第3,7腳輸出高電平,繼電器J1吸合,使電機失電保護。

       (CI一電容400v0.l,f,CZ一電容25V0.l似f。R一電阻l/ZW100K。PC一光電開關(guān)4N25,J一12V繼電器,C一380V交流接觸器)。

結(jié)束語

      通過以上介紹,電機加裝缺相保護,所花費用不多,但能有效保護水泵電機,建議推廣應(yīng)用。
文章來源：上海碩吉電器有限公司     網(wǎng)址：http://beyondborders.cn