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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(guò)載保護裝置。以便出現故障時(shí),自動(dòng)切斷電源,保護電機和供電線(xiàn)路。但早期的過(guò)載保護裝置用熱繼電器如R1一R13系列沒(méi)有缺相保護,當發(fā)生電機缺相運行時(shí),將會(huì )燒毀電機,據維修統計50今乙的水泵電機燒毀事故都發(fā)生在電機缺相運行時(shí)。

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(diǎn):l)常在深夜電壓高時(shí)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(shí)電源電壓較高,電機電流大、容易使熔絲燒斷。2)水泵自動(dòng)運行,無(wú)人值班。一般采用交流接觸器控制電機開(kāi)停,接觸器觸頭燒傷或接觸不良做成缺相時(shí),人們不易發(fā)現,使電機發(fā)熱燒毀。3)一般的水泵電機定子繞組是么接線(xiàn),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,在定子腔內產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng),轉子導體相對地切割磁場(chǎng)的磁力線(xiàn),產(chǎn)生轉子的旋轉運動(dòng),使電機轉起采。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。當三相電壓不平衡有5%時(shí),電流不平衡會(huì )達25%,使電機電磁轉矩減少,電磁噪聲增大,繞組發(fā)熱等?，F簡(jiǎn)單分析電機缺相運行的情況。正常情況下.Y型接線(xiàn)的電機,線(xiàn)電流等于相電流。線(xiàn)電壓等于!.7倍相電壓?！餍徒泳€(xiàn)電機,相電壓等于線(xiàn)電壓,每相繞組的相電流只承受線(xiàn)電流的0.58倍。當B相電源斷開(kāi)時(shí),(見(jiàn)圖1)Y型接線(xiàn)電機阻抗不變,但b相繞組沒(méi)電流,另兩相電流增大?！餍徒泳€(xiàn)電機缺相時(shí),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(shí),c相繞組的電流最大,為原電流的兩倍。線(xiàn)路上的線(xiàn)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(dòng)勢不對稱(chēng),電動(dòng)勢矢量和不為零,繞組會(huì )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(lái)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。當缺相時(shí),線(xiàn)電流還沒(méi)達到熔絲的熔斷值,短路保護不起作用。熱繼電器的過(guò)載保護是靠串聯(lián)在主電路的雙金屬片受熱變型來(lái)切斷電源,按電機額定線(xiàn)電流值米整定。Y型接線(xiàn)電機缺相運行也能保護,而△形接法的電機因流過(guò)繞組的相電流小于線(xiàn)電流,缺相時(shí)線(xiàn)電流還末達到整定電流值,熱繼電器不動(dòng)作。但C相繞組因電流過(guò)大而過(guò)熱燒毀。因此,水泵電機應有缺相保護。

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(jiǎn)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(guò)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,當過(guò)載電流達到整定值時(shí),雙金屬片彎曲較大,把外導板5和杠桿8推向左面,繼電器動(dòng)作。(見(jiàn)圖2)當一相斷相時(shí),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(dòng)內導板4右移,而另二相因電流增大,雙金屬彎曲加大,加劇外導板5左移,使杠桿扭轉,加速觸頭分離,起斷相保護作用。(1、2、3雙金屬熱元件,4內導板,5外導板,6、7鉸鏈,8杠桿)。

       零序電壓缺相保護。在中性點(diǎn)接地的三相系統中,正常運行的電機是三相負載平行的,三相電動(dòng)勢之和為零,中性點(diǎn)沒(méi)電壓。當發(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(gè)電壓,可用一個(gè)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(kāi),切斷電源。對于△型接法的電機,可利用接在電機三條引出線(xiàn)上的電容器接成△型,作人為中性點(diǎn),(見(jiàn)圖3)電容中性點(diǎn)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(shí)基電路組成的單穩態(tài)電路,具有制作容易、靈敏度高、工作可靠的特點(diǎn)。電路見(jiàn)(圖4)。這種電路是利用三相全波整流輸出的電流是否連續不斷來(lái)作電機保護。正常情況下,三相全波整流輸出電流連續,不出現零電流點(diǎn)。PC輸人連續電流、輸出端一直導通。555集成電路第2腳高電位,第4和6腳在開(kāi)機延時(shí)作用復位。第3,7腳輸出低電平,繼電器Jl不動(dòng)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(diǎn)出現。當電流為零時(shí),PC輸出截止,555第2腳出現下跳脈沖置位、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(kāi)關(guān)4N25,J一12V繼電器,C一380V交流接觸器)。

結束語(yǔ)

      通過(guò)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,建議推廣應用。
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