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較為可靠，穩定，便于操作人員使用，維護，保養，造價低廉。但轉速調節不方便，功率因數低，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、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，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串聯于主回路中， FR的常閉觸點串接于控制回路中，當電路發生斷相故障時，FR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出不同的電阻值，按照溫度系數的不同可分為正溫度系數熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數熱敏電阻器（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展成熟，傳統的熱繼電器、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控與保護，并整合性能，大多數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還是動態，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，出現斷相不容易被工作人員發現，對不同情況下的電機采取合適的斷相保護方法，減少故障意外的發生，具有非常重要的意義。

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