三相異步電機缺相研究

周賽

摘要：梳理三相交流異步電機缺相的原因，結合工業(yè)生產線和生活實際，比較不同的缺相漏電保護方法，提出防范缺相的措施。

關鍵詞：電機缺相保護;三相交流異步電機;

一、三相異步電機簡述

作為三相異步感應電動機的一種，相位相差120度，同一時間接入380V三相穩(wěn)壓交流電源是三相交流異步電機供電的主要技術特點。轉子，定子以相同的方向、不同的轉速旋轉，存在轉差率。轉子的相對轉速低于轉子相應的電磁場的相對電磁轉速，轉子上的電磁繞組與相對應的磁場間存在相對運動，從而產生電流和電動勢，在磁場中產生電磁轉矩，從而實現(xiàn)能量變換。

實際生活中最常見的分類方式是按照轉子結構的差異區(qū)分，三相異步電機分為鼠籠式和繞線式兩種類型;前者結構相對比較簡單，使用方便且運行狀態(tài)較為可靠，穩(wěn)定，便于操作人員使用，維護，保養(yǎng)，造價低廉。但轉速調節(jié)不方便，功率因數(shù)低，起動轉矩小。不適合應用于頻繁啟動的場合，在短時間內頻繁啟動可能會造成鼠籠斷條的不良后果。而后者在轉子回路中串入電阻，啟動時的電流和轉速降低，起動轉矩增加，改善電動機運轉性能，但結構復雜，成本高。

二、三相異步電機缺相原因

在工業(yè)生產的實際應用中，三相異步電機承擔了不可替代的角色，在機床，風機等大型工業(yè)機械都有應用，但在具體的實際操作中，往往因為各種故障造成電動機損壞，為企業(yè)、工廠帶來損失，電動機損壞，有很大一部分是缺相運行造成的。

造成缺相運行的原因，通俗的來講，電動機的三相電源中有一相斷路，雖然二相電動機仍能正常運轉，但電機轉速會下降，其他兩相定子電流過大，電動機二相運行的電流，等于額定電流1.5-2倍，線圈和接頭會過熱燃燒，兩相定子繞組串聯(lián)，在定子繞組中大電流長時間流動，定子繞組過熱，最后燒毀，從而損壞電動機，因此，在工業(yè)生產過程中，應極力避免缺相運行。結合實際生產，具體原因大致有以下幾種：

1.某相熔斷器熔體接觸不良或熔絲擰的太緊壓斷。

2.三相開關或啟動設備有一相接觸不良。

3.熔斷器選擇太小，在起動電流的沖擊下，熔體非故障性熔斷。

4.電動機長期運行，繞組內部接頭松脫或燒焦，安裝不當，接頭或者其他銜接處受損造成電動機負荷線路斷路。

對于三相異步電機來說，星形連接和三角形連接是最主要的連接方法，缺相運行一般有以下幾種情況：星形接法或三角形接法斷一相電源，三角形接法的繞組內部有一相斷路以及多個電動機三角形接法并聯(lián)運行時斷一相電源等;但不論哪一種，缺相運行，定子繞組最終都將因電流增大過熱損壞。

三、三相異步電機缺相保護方法

缺相給電動機造成的影響可分為兩種，一是缺相給電機造成高壓反電勢擊穿，可以考慮采取瞬時動作保護;二是缺相給電機造成熱損壞，要實行過熱保護或過流反時限特性保護，可以考慮采用熱繼電器、熱敏電阻、缺相過流延時保護方案等;

1.熱繼電器保護

熱繼電器保護由于成本低廉而被廣泛應用于各種電動機電路，熱繼電器FR串聯(lián)于主回路中， FR的常閉觸點串接于控制回路中，當電路發(fā)生斷相故障時，F(xiàn)R作動，常閉觸點斷開，控制電流失電，主觸點KM斷開，電動機停轉，起到過載停機的功能。

2.熱敏電阻保護

使用敏感元件來組成保護電路，熱敏電阻的典型特點是在不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值，按照溫度系數(shù)的不同可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC），當電路正常運行，熱敏電阻溫度接近于室溫，阻值很小，不會影響電流正常通過。但當電路因缺相而導致電流過大，熱敏電阻發(fā)熱溫度上升，超過某一溫度（開關溫度）時，電阻瞬間劇增，電流迅速下降到安全值，高分子ptc熱敏電阻的可設性好，可以調節(jié)開關溫度同時起到過溫保護和過流保護兩種作用。

3.電子式保護器保護

隨著電氣技術的不斷發(fā)展成熟，傳統(tǒng)的熱繼電器、熱敏電阻等組成的保護電路已經逐步被電動機保護裝置、微機保護等電子式保護器所替代，能更好的實行電力監(jiān)控與保護，并整合性能，大多數(shù)低壓電動機保護器具有過載，斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等多方面的功能，可與接觸器等電氣元件構成更具智能化的電動機控制保護單元，可以實現(xiàn)遠程自動控制、信號報警等一系列功能。變頻器以及軟起動都有缺相保護，但成本造價高，大部分中小型設備只配備短路和過負荷保護來預防缺相事故的發(fā)生。

4.交流接觸器保護

在實踐過程中，常常遇到即使主回路中加裝了熱繼電器，但在發(fā)生缺相故障時，熱繼電器未動作，但繞組卻被燒壞，常用的熱繼電器并不能可靠的預防三角形接法的異步電動機。采用三角形接法的異步電機滿載運行，一相斷電，其余兩相中的線電流約為正常運行情況下額定電流的1.732倍，這種情況下熱繼電器可以正常工作，可以起到斷相保護的作用，但異步電機在55%-67%額定負載下運行，熱繼電器整定電流一般與額定電流相同，熱繼電器長期不動作，此時繞組便會過載燒壞。常用的交流接觸器保護電路，選擇其中任意兩相，引出控制電路，再選擇不完全相同的兩相，引出另一條控制電路，兩個接觸器的電壓分別來自三相，其中任何一相斷路，都會導致接觸器不能正常工作，從而達到缺相保護的目的。

對于星形接法的電動機，普通型號的熱繼電器是可以滿足缺相保護的需求，但對于三角形接法的電動機，必須采用帶有斷相保護機構的熱繼電器，或者采用交流接觸器來起到斷相保護的作用。

四、缺相防范措施

1.無論電動機處于靜態(tài)還是動態(tài)，缺相運行帶來的直接后果就是繞組燒壞，所以在對電機的日常檢查維護過程中，必須對電機相應的控制中心單元進行全面的檢修，特別是開關觸點，電纜頭的可靠性以及有無燒毀故障點，避免缺相運行。

2.當遇到電動機本體溫度升高，振動頻率快，異常響動，應及時切斷電源或者起動備用機適速切除故障電動機，切記不可帶電操作，報告相關人員檢查原因和采取對策。

五、結束語

三相異步電機的應用實際中，電氣故障造成的故障遠多于機械故障，缺相又是引起電氣故障的主要原因之一，出現(xiàn)斷相不容易被工作人員發(fā)現(xiàn)，對不同情況下的電機采取合適的斷相保護方法，減少故障意外的發(fā)生，具有非常重要的意義。

陸軍航空兵學院