【導(dǎo)讀】三相異步電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，但是在運(yùn)行中會(huì)因?yàn)楦鞣N原因造成破壞，這些損壞有超載、機(jī)械磨損、維護(hù)措施不當(dāng)及運(yùn)行中缺相等，隨著它的廣泛應(yīng)用，解決這些問(wèn)題成為當(dāng)務(wù)之急，如何設(shè)計(jì)缺相運(yùn)行時(shí)的保護(hù)電路呢？
缺相時(shí)保護(hù)電路不能迅速動(dòng)作切斷電源而造成電機(jī)損壞占很大比例，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，三相異步電動(dòng)機(jī)的缺相運(yùn)行占三相異步電動(dòng)機(jī)所有故障的70%，缺相運(yùn)行會(huì)使電動(dòng)機(jī)繞組嚴(yán)重發(fā)熱，破壞電機(jī)絕緣，以致于燒毀電機(jī)，影響生產(chǎn)，甚至造成事故。為防止三相異步電動(dòng)機(jī)因缺相運(yùn)行，通過(guò)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障——缺相運(yùn)行的電磁現(xiàn)象及產(chǎn)生的危害分析，設(shè)計(jì)了缺相運(yùn)行的保護(hù)電路，克服了傳統(tǒng)機(jī)械式保護(hù)電路的不足，確保了三相異步電機(jī)的安全運(yùn)行。
1、產(chǎn)生缺相運(yùn)行的原因?qū)τ谌喈惒诫妱?dòng)機(jī)，其正常運(yùn)行時(shí)必須采用三相供電，缺相是其正常運(yùn)行的大忌。電動(dòng)機(jī)缺相主要有以下幾種情況。
1） 電源缺相：由于供電路故障，電源在到電機(jī)保護(hù)線路前，已少一相或兩相，它可造成電機(jī)無(wú)法啟動(dòng)或啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)異常；三相熔斷器中的一相熔體被燒斷。
2）保護(hù)線路造成缺相：保護(hù)線路中的接觸器、繼電器觸點(diǎn)氧化，引起接觸不良，造成缺相。3）接線端子觸點(diǎn)氧化造成接觸不良：電機(jī)定子三相繞組中一相繞組斷開(kāi)，從而造成電機(jī)運(yùn)行缺相。
4）電纜斷線。
2、三相異步電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行狀態(tài)的電磁分析
圖1是三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組，其中（a）為星型接法缺相運(yùn)行的接線圖，（b）為三角形接法缺相運(yùn)行的接線圖。此時(shí)接通電源后，流經(jīng)定子繞組的是單相電流，它們的相位相同，在氣隙中只能建立脈振磁場(chǎng)，故電機(jī)無(wú)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，合閘后電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)并伴有嗡嗡聲，此時(shí)電流很大，如果不及時(shí)斷開(kāi)電源，則有可能燒毀電機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)缺相運(yùn)行時(shí)，在氣隙中建立的是脈振磁場(chǎng)，其表達(dá)式為：
式（1）表明：一個(gè)脈振磁動(dòng)勢(shì)可分解為兩個(gè)幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，這樣便可畫(huà)出三相異步電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性（圖2）
由圖2可見(jiàn)，1）當(dāng)n=0時(shí)，T=0（+為電磁轉(zhuǎn)矩），即無(wú)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這是由于正轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小相等、方向相反，彼此抵消所造成的。2）三相異步電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行時(shí)，正向磁場(chǎng)f+產(chǎn)生的T+為拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而反向磁場(chǎng)f-產(chǎn)生的T-則為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使過(guò)載能力降低，在同一負(fù)載下，轉(zhuǎn)速下降，電流增加，而電流增加勢(shì)必使繞組發(fā)熱，這樣對(duì)電機(jī)運(yùn)行極為不利。
3、缺相保護(hù)電路的設(shè)計(jì)
電動(dòng)機(jī)處于缺相時(shí)無(wú)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，容易被發(fā)現(xiàn)，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生缺相時(shí)，常常不易被發(fā)現(xiàn)，以致產(chǎn)生過(guò)流，將電機(jī)燒壞，因而研制一種高可靠的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行缺相保護(hù)裝置非常必要。
傳統(tǒng)的缺相保護(hù)電路完全由繼電器、接觸器構(gòu)成，線路復(fù)雜，體積較大且可靠性差，用戶(hù)使用一段時(shí)間后，由于線路故障需多次維修，甚至因維修困難而棄之不用，而且維修成本也較高，根據(jù)多年的實(shí)踐，反復(fù)嘗試，研制出新型三相異步電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行保護(hù)電路（圖3）。
保護(hù)電路動(dòng)作的原理如下。
1）起動(dòng)時(shí)，首先閉合K1，此時(shí)按下起動(dòng)開(kāi)關(guān)K2，如L1無(wú)電（L1缺相），電機(jī)無(wú)法起動(dòng)，且無(wú)任何響動(dòng)。如果L2或L3缺相，電機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行，因?yàn)?/span>K2為按鈕開(kāi)關(guān)，僅在起動(dòng)時(shí)起作用，工作人員不可能按K2很長(zhǎng)時(shí)間，如缺相，只要放開(kāi)按鈕，電動(dòng)機(jī)停止供電。
2) 電機(jī)在運(yùn)行中，保護(hù)電路從電機(jī)接線端子提取各相供電信號(hào)，經(jīng)T1、T2、T3降壓，D1、D2、D3及C1、C2、C3整流濾波加到各自的穩(wěn)壓電路，此時(shí)電路已將三相交流變成三個(gè)邏輯信號(hào)并進(jìn)入三輸入與非門(mén)電路4012，在圖3中，
在式（2）中當(dāng)L1有電時(shí)，A的邏輯值為1，L1無(wú)電，A的邏輯值為0；當(dāng)L2有電時(shí)，B的邏輯值為1，L2無(wú)電，B的邏輯值為0；當(dāng)L3有電時(shí)，C的邏輯值為1，L3無(wú)電，C的，邏輯值為0。根據(jù)式（2）只有A=B=C=1時(shí)，Y=0，T飽和導(dǎo)通，K4吸合，電機(jī)正常運(yùn)行。當(dāng)任意一相失電時(shí)，式（2）中，Y=1，而Y=1時(shí)，T截止，K4閉合，KM主接觸器斷開(kāi)，三相異步電動(dòng)機(jī)供電電路全部斷開(kāi)，電機(jī)立即停止工作。
4、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行觀察及對(duì)比，采用本設(shè)計(jì)的保護(hù)線路，制作或購(gòu)置成本低，當(dāng)電機(jī)在運(yùn)行中發(fā)生缺相時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作可靠、反應(yīng)靈敏、接線簡(jiǎn)單，而且后期維護(hù)費(fèi)用極少。
