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      很多機械都廣泛應用電動(dòng)機來(lái)拖動(dòng)，是工礦企業(yè)單位不可缺少的專(zhuān)用設備。電動(dòng)機斷相變成缺相運行是電動(dòng)機常見(jiàn)的故障之一，通過(guò)對電動(dòng)機斷相原因危害進(jìn)行分析，采取積極措施，保證電動(dòng)機正常的運行，減少經(jīng)濟損失。

1、三相電動(dòng)機發(fā)生斷相造成缺相運行的原因
(1)三相電動(dòng)機的定子繞組一相斷線(xiàn)或電動(dòng)機的電源電纜、架空進(jìn)線(xiàn)一相斷線(xiàn)。
(2)三相電動(dòng)機電源的熔斷器一相熔斷或一相接觸不良。
(3)三相電動(dòng)機的開(kāi)關(guān)、刀閘一相接觸不良或一相斷開(kāi)等。

2、三相電動(dòng)機發(fā)生斷相造成缺相運行的現象
(1)原來(lái)停著(zhù)的三相電動(dòng)機發(fā)生斷相時(shí),一旦通電不但起動(dòng)不起來(lái),而且還會(huì )發(fā)出“唔唔” 作響的聲音,用手撥一下電動(dòng)機轉子的軸,也許電動(dòng)機能慢慢轉動(dòng)起來(lái)。
(2)正常運轉的三相電動(dòng)機,發(fā)生斷相造成缺相運行時(shí),電動(dòng)機轉子的電流突然增大,電動(dòng)機溫升會(huì )由此加劇,嚴重時(shí)甚至燒毀電動(dòng)機。

3、三相電動(dòng)機發(fā)生斷相變成缺相運行的危害分析
(1)原來(lái)是停著(zhù)的三相電動(dòng)機,發(fā)生斷相造成缺相時(shí), 電動(dòng)機的正向力矩等于反向力矩, 合成力矩為零, 說(shuō)明電動(dòng)機沒(méi)有起動(dòng)力矩, 這就是當電動(dòng)機一相斷電后起動(dòng)不起來(lái)的原因。這時(shí)因為電動(dòng)機部分定子繞組有電流通過(guò), 因此電動(dòng)機的鐵芯中仍有磁通產(chǎn)生, 所以電動(dòng)機發(fā)出“唔唔” 作響的聲音。
(2)正常運行的三相電動(dòng)機發(fā)生斷相造成缺相運行時(shí), 它的轉子上作用著(zhù)兩個(gè)電磁力矩: 一個(gè)正向力矩扭動(dòng)著(zhù)電動(dòng)機的轉子要使其繼續轉動(dòng), 另外出現一個(gè)反向力矩, 起制動(dòng)作用, 使電動(dòng)機總的合成力矩減小。但只要電動(dòng)機的電磁合成力矩尚大于電動(dòng)機轉軸上的阻力力矩時(shí), 電動(dòng)機還是可以轉動(dòng)的, 只是電動(dòng)機的轉動(dòng)速度陡然變慢罷了。
①若三相電動(dòng)機在正常狀況時(shí)的最大力矩倍數(最大力矩 / 額定力矩)大于 2, 那末三相電動(dòng)機在一相斷電后將能繼續運行; 三相電動(dòng)機變成缺相運行, 因反向磁場(chǎng)的存在, 電動(dòng)機的無(wú)功電流上升、功率因數降低, 電動(dòng)機的效率也就降低了。
②若三相電動(dòng)機一相斷電后仍帶額定負載運行, 電動(dòng)機的轉子、定子電流將增大, 電動(dòng)機的轉子、定子損耗都會(huì )顯著(zhù)增加, 電動(dòng)機的發(fā)熱加劇而造成過(guò)熱, 嚴重時(shí)將燒毀電動(dòng)機。

4、電動(dòng)機斷相自動(dòng)保護器的設計
正常運行中的三相電動(dòng)機缺一相電源后, 變成兩相運行, 斷相一相繞組的電流為零, 而其余兩相的工作電流將增大很多, 其繞組出現發(fā)熱現象, 如果運行時(shí)間過(guò)長(cháng)嚴重時(shí)甚至會(huì )燒毀定子繞組。為了防止缺相運行燒毀電動(dòng)機, 可以采用多種保護方案。這里介紹一款電子式電動(dòng)機斷相自動(dòng)保護器, 如圖 1 所示。  

圖1電動(dòng)機斷自動(dòng)保護電路

4.1該保護電路的組成
電源電路: 由電源變壓器 T、整流二極管VD4、濾波電容C4、C5、限流電阻R8、穩壓管 VS 等組成,該電路用來(lái)產(chǎn)生 +20V 電壓, 供給繼電器 K 以及驅動(dòng)電路。
電流檢測電路: 由電流變換器 LA1 、LA2、LA3、整流二極管VD1～VD3、濾波電容 C1～C3 等組成。
起動(dòng)控制電路: 由起動(dòng)按鈕 S1 、停止按鈕 S2 、繼電器 K 、交流接觸器 KM1 、KM2 等組成。
保護控制電路:由電阻 R1 ～R7 、晶體管V1～V3、繼電器K、交流接觸器 KM1、KM2、等組成。
4.2工作原理

圖2電動(dòng)機斷和自動(dòng)保護器的電路板
合上刀開(kāi)關(guān),按動(dòng)起動(dòng)按鈕 S1 后,交流接觸器 KM1 通電工作, 其三個(gè)主觸頭接通, 使電動(dòng)機 M 起動(dòng)運轉。
三個(gè)電流變換器(LA1～LA3)分別套裝在電動(dòng)機三相電源的進(jìn)線(xiàn)上, 將三相電流變換成三個(gè)電壓信號,再經(jīng)過(guò) VD1～VD3、C1 ～ C3 的半波整流與濾波后, 分別加到V1～V3 的基極上。V1～V3 和其外圍電阻器組成一個(gè)有三個(gè)輸入端的與門(mén)電路。
當電動(dòng)機的三相電流均正常時(shí),A、B、 C 三端對地的電壓均相同(約為 -1.5V),此時(shí) V1 ～V3 均導通, 繼電器 K 吸合, 其常開(kāi)觸頭閉合,使交流接觸器 KM2 的觸頭在按起動(dòng)按鈕 S1 后維持閉合,將電動(dòng)機 M 的三相電源接通。
若由于某種原因造成三相電源中任一相斷相時(shí), 則該相電壓信號為零, 相應的晶體管將截止, 使繼電器 K 和交流接觸器均釋放, 切斷電動(dòng)機 M 的工作電源, 從而保護電動(dòng)機不會(huì )因缺一相電源, 變成兩相運行, 過(guò)熱而損壞。
4.3元器件選擇
R1～R7 選用 1/4W 或 1/8W 碳膜電阻器;R8 選用 2W 金屬膜電阻器。
C1 ～C3 均選用耐壓值為 16V 的電解電容器;C4 和C5 均選用耐壓值為 50V 的電解電容器。
VD1～VD4 均選用 1N4007 硅整流二極管;VS 選用 1W 、20 ～ 24V2CW21K 或2CW115 穩壓二極管。
V1 ～V3 均選用 3AX81 或 3AX83 鍺PNP 型晶體管。
K選用吸合電流為22mA、動(dòng)作電壓為16.5V、額定電壓為24V 的JRX 直流繼電器。
電流變換器LA1～LA3 可用聲 0.23mm 的高強度漆包線(xiàn)在 MXO — 2000 磁環(huán)上繞650～800 匝。
KM 選用 CJ20-63 型交流接觸器。

5、結語(yǔ)
通過(guò)仿真軟件對該電路進(jìn)行了仿真測試, 其結果是該保護器的設計動(dòng)作可靠、成本低、使用性強。