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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,當發生電機缺相運行時,將會燒毀電機,據維修統計50今乙的水泵電機燒毀事故都發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,人們不易發現,使電機發熱燒毀。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,在定子腔內產生旋轉磁場,轉子導體相對地切割磁場的磁力線,產生轉子的旋轉運動,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,電流不平衡會達25%,使電機電磁轉矩減少,電磁噪聲增大,繞組發熱等。現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兩繞組串聯后與C繞組并聯在電源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,繞組會產生很大的環流,使電機發熱燒毀。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,當過載電流達到整定值時,雙金屬片彎曲較大,把外導板5和杠桿8推向左面,繼電器動作。(見圖2)當一相斷相時,該相熱元件溫度由正常發熱狀態下降,雙金屬片伸直,推動內導板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,三相電動勢之和為零,中性點沒電壓。當發生缺相運行,定子繞組三相電壓極度不平行,從而產生零序電壓,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態電路,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,不出現零電流點。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腳在開機延時作用復位。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。當電流為零時,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一光電開關4N25,J一12V繼電器,C一380V交流接觸器)。
結束語
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,建議推廣應用。
文章來源：上海碩吉電器有限公司 網址：http://www.aani.cn
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