三相鼠籠異步電機(jī)的缺相保護(hù)

看了貴報(bào)今年第一期18版《電動(dòng)機(jī)缺相保護(hù)又一法》一文，筆者覺得有不妥之處。按此法，如在電機(jī)啟動(dòng)前線路就已缺相，電機(jī)不能啟動(dòng)，的確能起一定保護(hù)作用。但文章中說："按下啟動(dòng)按鈕……，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。若萬一C相熔斷體熔斷，則KQ立即釋放，KM亦斷電而脫開，起到保護(hù)作用。"實(shí)際情況是：按此方法接線，只要電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來，A、B、C三相無論那一相熔斷體熔斷，也會(huì)發(fā)生斷相事故，KQ決不會(huì)釋放。因而KM不會(huì)斷電脫開，而電機(jī)將在缺相情況下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)直致燒毀，根本無法保護(hù)電機(jī)!

以后又看了今年13期20版、28期18版、29期18版、34期18版、37期18版等各期中所刊各篇有關(guān)電機(jī)缺(斷)相保護(hù)的討論文章，這些文章中所提出的各種具體方法，最好的也僅能做到：如電機(jī)啟動(dòng)前就已缺相。啟動(dòng)電機(jī)時(shí)可起到保護(hù)作用。而在電機(jī)運(yùn)行中斷相就根本全部不管用，照樣會(huì)燒毀電機(jī)!有的文章雖肯定了此方法的缺失，但分析并不到位，并沒有找到真正原因。下面筆者就從三相異步電機(jī)的原理和構(gòu)造上談起．淺析三相異步電機(jī)的斷相保護(hù)問題!

現(xiàn)在工、礦企業(yè)大量使用的中、小型三相電機(jī)絕大部分屬鼠籠轉(zhuǎn)子式三相異步電機(jī)。這種電機(jī)已有200多年的歷史，之所以它能長盛不衰，是因?yàn)槠湫阅軆?yōu)良，啟動(dòng)力矩大，構(gòu)造簡(jiǎn)單易于生產(chǎn)，且價(jià)格不高。

鼠籠轉(zhuǎn)子式三相異步電機(jī)，當(dāng)定子線圈中通三相交流電時(shí)，定子鐵芯將產(chǎn)生很強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)將推動(dòng)轉(zhuǎn)子鐵芯旋轉(zhuǎn)。而嵌在轉(zhuǎn)子鐵芯上的鼠籠條就如變壓器的次級(jí)線圈，將感應(yīng)出與定子相對(duì)應(yīng)的交變電壓。因鼠籠條兩端是閉合的就如變壓器次級(jí)線圈短路一般。將產(chǎn)生很大的短路交變電流。這個(gè)交變電流又使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個(gè)附加的交變磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)與定子的磁場(chǎng)相互作用，加強(qiáng)了定子與轉(zhuǎn)子的電磁作用力，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩增大，力矩平穩(wěn)。因轉(zhuǎn)子的這個(gè)附加磁場(chǎng)在高速旋轉(zhuǎn)相對(duì)定子線圈來說，使定子線圈切割了轉(zhuǎn)子的這個(gè)附加磁場(chǎng)而使定子線圈產(chǎn)生一個(gè)附加的電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)也稱為反電動(dòng)勢(shì)。正因這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)的存在，使鼠籠轉(zhuǎn)子式三相異步電機(jī)(定子線圈交流阻抗都比較小)有一個(gè)重要特性：即在直接啟動(dòng)初期，轉(zhuǎn)子沒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)反電動(dòng)勢(shì)為0，啟動(dòng)電流很大，啟動(dòng)力矩也很大，啟動(dòng)電流可達(dá)正常工作電流的7倍左右。啟動(dòng)完畢，轉(zhuǎn)子正常轉(zhuǎn)動(dòng)起來后，反電動(dòng)勢(shì)建立，它抵消了輸入電壓的大部分(可達(dá)到85％左右)。因此電流大幅下降(到啟動(dòng)電流的1／7左右)，這才是電機(jī)額定負(fù)荷下的正常工作電流。

也正是這個(gè)反電動(dòng)勢(shì)的存在，使工作中的電機(jī)在斷一相時(shí)(如C相)，A、C或B、C在電機(jī)端的線電壓并不是0，也不是380V的一半。而是350V左右。此時(shí)斷了的C相在電機(jī)端相電壓可達(dá)185V左右(此時(shí)的線電壓、相電壓視電機(jī)的大小，負(fù)荷的輕重等具體情況決定)。大家想想350V左右的電壓加在已經(jīng)吸合的380V繼電器上，它會(huì)釋放嗎?當(dāng)然不會(huì)!因此1期18版《電動(dòng)機(jī)缺相保護(hù)又一法》一文中的繼電器KM絕不會(huì)釋放。而電機(jī)因缺一相電源，另兩相電流將大幅增加，大大超過額定電流．時(shí)間稍長電機(jī)就會(huì)因過流而燒毀這兩相繞組!但是，如果電機(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)電源就缺一相電，電機(jī)就不能啟動(dòng)。如缺A相或B相，繼電器KM因斷電不能吸合。如缺C相，按下啟動(dòng)按鈕SB2，因缺C相電繼電器KQ不能吸合，KM也就不會(huì)吸合，電機(jī)無法啟動(dòng)。因此，只有在這種情況下．這種線路才能起到保護(hù)電機(jī)的作用。

同樣道理，星形接法的三相電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中斷相時(shí)，因反電動(dòng)勢(shì)的存在，電機(jī)星形繞組中點(diǎn)電壓變動(dòng)并不大，與零線間電壓很小，是無法帶動(dòng)繼電器的。至于用電容或電阻星形接法人為找出中點(diǎn)的方法，與把電機(jī)星形繞組中心點(diǎn)接出來控制繼電器的原理是一樣的，是無法在電機(jī)運(yùn)行中斷相時(shí)用繼電器直接保護(hù)電機(jī)的。

上世紀(jì)70年代及80年代就有企業(yè)生產(chǎn)過這種根據(jù)星形接法電機(jī)中心點(diǎn)電位在斷相時(shí)會(huì)有變化的原理，生產(chǎn)專門的保護(hù)器來保護(hù)電機(jī)。雖然用了電子器件放大了星形接法中點(diǎn)的變化量?？善鸬揭欢ǖ臄嘞啾Ｗo(hù)。但如靈敏度調(diào)低了會(huì)不起作用．調(diào)高了會(huì)因三相電壓的不平衡波動(dòng)、輸電線路連接節(jié)點(diǎn)的變化及負(fù)載的不斷變化，一經(jīng)電子器件放大，即使不斷相也會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。因此效果大打折扣，使用率并不高!

至于如13期20版圖中A相，29期18版圖中A相，34期18版圖中A相或B相，如在電機(jī)啟動(dòng)前就已斷相，按下啟動(dòng)按鈕就屬于斷相強(qiáng)行啟動(dòng)。如果電機(jī)較大，將有很大的電流．在開關(guān)或繼電器不能啟動(dòng)電機(jī)而分?jǐn)嚯娫磿r(shí)，會(huì)有較大電弧產(chǎn)生，極易產(chǎn)生危險(xiǎn)損壞設(shè)備或傷人!

這幾款利用星形接法中點(diǎn)接繼電器來保護(hù)電機(jī)斷(缺)相的電路，在電機(jī)工作中斷相時(shí)．如前所述中點(diǎn)與零線間電壓增加很小．如果用高電壓繼電器接在中點(diǎn)與零線間來保護(hù)電機(jī)，根本不起作用。如在電機(jī)工作前就已缺相并正好符合強(qiáng)行啟動(dòng)條件時(shí)，如強(qiáng)行啟動(dòng)。中點(diǎn)電壓將會(huì)很高。用低電壓的靈敏繼電器是會(huì)燒毀的!因此在實(shí)際中使用這些線路會(huì)帶有很大的不確定性和危險(xiǎn)性!

現(xiàn)在使用的電機(jī)保護(hù)器原理是：監(jiān)測(cè)電機(jī)三相電流的變化。只要斷一相，此相的輸入電流就會(huì)大幅降為0，保護(hù)器就能讓電機(jī)立即斷電停機(jī)。如上世紀(jì)90年代初泰華電器有限公司生產(chǎn)的JD－5B型電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器就很不錯(cuò)。它適用電流寬，整定電流在8A至200A之間。如多次穿線，電流最小可用于4A以下。不但能顯示和保護(hù)斷(缺)相，還能顯示和起到過載保護(hù)，且價(jià)格并不高。

現(xiàn)在科技飛速發(fā)展，新出的電機(jī)保護(hù)器控制部分很多都已經(jīng)用上了單片機(jī)，把數(shù)字電路應(yīng)用到了電機(jī)保護(hù)中，效果當(dāng)然不同一般了,不過價(jià)格也不一般了。