热继电器保护

浅谈三相异步电动机断相运行及其热继电器保护      摘要  本文通过理论分析和计算，推导出了三相异步电动机三种常见断相形式的电流变化关系，并以此为依据对双金属片式热继电器在三相异步电动机的断相运行中的保护作用，给予评述。 关键词  三相异步电动机  断相运行  热继电器  保护  引言 三相异步电动机的断相运行，是造成电机绕阻损坏的主要原因之一。当三相异步电动机的三相电源线中任一相断开或绕阻内部任一相断开，电机就成为单相或两相运行，通常称为断相运行。断相运行主要原因有以下几点： 1） 断路器、刀闸、接触器等一相接触不良；2）外部接线端子等一相接触不良；3）配线、电缆等一相断线；4）电机绕组线圈焊接不良或脱焊；5）熔断器一相熔断。 因上述原因引起的断相运行形式多种多样，本文仅分析最常见的三种类型。 一．Y接电动机一相电源或一相绕组断开，如图1. 1．电动机启动前断相： a  a）正常起动时的起动电流IQ： b  b）断相起动时的起动电流 ： ， =0.866IQ 注：1）电机在断相前后线电压仍保持对称，因此有 ；2）电机在断相前后每相绕组的阻抗值（模）不变，即  = 式中： -断相前相电压； -断相前线电压； -断相后线电压； -断相前每相绕组的阻抗值（模）； -断相后每相绕组的阻抗值（模）。 对于一般低压异步电动机， ~7）倍额定电流(IN)，所以断相后电动机的起动电流 = ~6）IN。 2．电动机在运行中断相： a）正常运行时电动机输出功率P： P= COS b）断相运行时电动机输出功率 ： 假定断相后电动机的输出功率、功率因数与效率均不变，即： P= ； ； 而电压： ； 由上面关系则有： 即 式中： -电动机正常运行时的线电流； -电动机断相运行时的线电流； -电动机正常运行时的功率因数； -电动机断相运行时的功率因数； -电动机正常运行时的效率； -电动机断相运行时的效率。 当负载率 ：1）β= 时  =0 2）β= 时  =0 二．Δ接电动机一相绕组断开，如图2. 图2等效电路如图3. 设每相绕组阻抗为 ，其中 为断相后功率因 数焦          数角。 以线电压 为参考正弦量（断相后线电压仍对对称） 成              则有： 由上面关系则有： ； 由基尔霍夫电流定律：   则有： 上述关系其向量图如图4.  由图4可求得 与 夹角为 ，于是可按 图5求 与 的数值关系，由余弦定理 可得：       = 1． 电动机在起动前断相： a） 正常起动时的起动电流 ： b）断相后起动时起动电流： =                   由上面关系则有： ； 对于一般低压异步电动机， ~7）倍额定电流(IN)，所以断相后电动机的起动电流 ： 2．电动机在运行中断相： a）正常运行时电动机输出功率P： P= COS b）断相运行时电动机输出功率 ： 假定断相后电动机的输出功率、功率因数与效率均不变，即： P= ； ； 由上面关系则有： 当：1）β= 时  = = 2）β= 时  = =0.58 式中： -电动机正常运行时的相电流； -电动机的额定相电流； -电动机的额定线电流 三．Δ接电动机电源一相断开，如图6. 设每相绕组阻抗为 ，其中 为断相后功率因数 焦            角。 以线电压 为参考正弦量（断相后线电压仍对对称） 成              则有： = = 由基尔霍夫电流定律： 由上面关系则有： ； ； 因此有： 1． 电动机在起动前断相： a）正常起动时的起动电流 ： b）断相后起动时的起动电流： ； ； 因此有： 又由于 则有： 2．电动机在运行中断相： a）正常运行时电动机输出功率P： P= COS η b）断相运行时电动机输出功率 ： 假定断相后电动机的输出功率、功率因数与效率均不变，即： P= ； ； 由上面关系则有： 因此有： 当：1）β= 时  = =1.732 ； 2）β= 时  = 3）β= 时  = 0.866 式中： -电动机正常运行时的相电流； -电动机的额定相电流； -电动机的额定线电流。 将上述不同负载率时的断相故障电流关系列 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 如下： 断 相 类 型 编 号 电动机接线方式类型 起动前断相 运行中断相 满载β=100% 轻载 Y接电机电源一相或两相断开 1 = =1.732 β= 58% = 断 相 类 型 编 号 电动机接线方式类型 起动前断相 运行中断相 满载β=100% 轻载 Δ接电机一相绕组断开 2 = = =0.866 β= 67% =0.58 Δ 接 电 机 电 源 一 相 断 开 3 = =1.732 β= 58% = β= 50% =0.866                 四．双金属片式热继电器在电动机断相运行中的保护： 事实上，断相保护也是过负荷保护的一种，双金属片式热继电器就是 利用断相时的电流的变化特征来保护的。 1． Y接电动机一相电源或一相绕组断开： 根据上表可知，Y接电动机发生断相运行时，其绕组电流等于供电线路电流；采用普通二极、三极热继电器就可以保护电机。采用普通三极热继电器时，当一相断路时仅两个双金属片被加热，动作时间要延长，最小动作电流也会提高（约可提高10%）；当时间过长时可引起电机损坏。采用普通二极热继电器，当装有热元件一相发生断相时，因只有一个双金属片被加热，动作时间更长。 2． Δ接电动机的断相运行，它分两种情况： 1） Δ接电动机一相绕组断开：根据上表可知，此时电动机变成V型接线，一相线路电流 将升高，另两相线路电流（即其绕组电流） 也升高，采用普通二、三极热继电器可以保护电机。 2） Δ接电动机电源一相断开：如前表，采用普通三极热继电器时，在负载率 时，线路电流 小于电动机的额定电流 ，而一相绕组电流 却大于电动机额定相电流（绕组电流） ，此时热继电器不会动作，电动机绕组将过热；所以普通三极热继电器对Δ接电动机有个负载率为 的死区。 若采用具有断相保护功能的三极热继电器，在理论上能消灭死区而保护电机。因为具有断相保护功能的三极热继电器由于其差动导板的差动作用，可以加速继电器动作；同时其动作电流为三相平衡负载时的动作电流的80%~85%（最小动作电流在1.05倍整定电流以下）；此时 在负载率β= 时  = （0.8~0.85） =(0.93~0.99) 在负载率β= 时  = （0.8~0.85）*0.866 因此在 时，电机绕组电流小于 ，绕组不会过热，因此对于具有断相保护功能的热继电器理论上消灭了死区。 综上可知，对于Δ接电动机应采用具有断相保护功能的热继电器才能保护电机。 五．结论： 对于国产笼型3kW及以下低压异步电动机,定子绕组为Y接法，3kW以上为Δ接法。从上面分析可以得出结论：对于国产笼型3kW及以下低压异步电动机的断相保护可以采用普通二极、三极热继电器，采用具有断相保护功能的热继电器效果则更好；3kW以上电动机采用普通三极热继电器有保护死区，而不能很好地保护电机，必须采用具有断相保护功能的热继电器才能消灭死区而较为安全地保护电机。 当然，具有断相保护功能的热继电器也有很多不足之处和局限性，但是由于它的廉价等优点，在今后很长一段时加内仍会发挥很大的作用。而今后，功能更加完备、工作更加稳定、保护更加可靠的智能型电动机保护器必将发挥主导作用。 继续阅读