三相异步电机缺相研究

周赛

摘要：梳理三相交流异步电机缺相的原因，结合工业生产线和生活实际，比较不同的缺相漏电保护方法，提出防范缺相的措施。

关键词：电机缺相保护;三相交流异步电机;

一、三相异步电机简述

作为三相异步感应电动机的一种，相位相差120度，同一时间接入380V三相稳压交流电源是三相交流异步电机供电的主要技术特点。转子，定子以相同的方向、不同的转速旋转，存在转差率。转子的相对转速低于转子相应的电磁场的相对电磁转速，转子上的电磁绕组与相对应的磁场间存在相对运动，从而产生电流和电动势，在磁场中产生电磁转矩，从而实现能量变换。

实际生活中最常见的分类方式是按照转子结构的差异区分，三相异步电机分为鼠笼式和绕线式两种类型;前者结构相对比较简单，使用方便且运行状态较为可靠，稳定，便于操作人员使用，维护，保养，造价低廉。但转速调节不方便，功率因数低，起动转矩小。不适合应用于频繁启动的场合，在短时间内频繁启动可能会造成鼠笼断条的不良后果。而后者在转子回路中串入电阻，启动时的电流和转速降低，起动转矩增加，改善电动机运转性能，但结构复杂，成本高。

二、三相异步电机缺相原因

在工业生产的实际应用中，三相异步电机承担了不可替代的角色，在机床，风机等大型工业机械都有应用，但在具体的实际操作中，往往因为各种故障造成电动机损坏，为企业、工厂带来损失，电动机损坏，有很大一部分是缺相运行造成的。

造成缺相运行的原因，通俗的来讲，电动机的三相电源中有一相断路，虽然二相电动机仍能正常运转，但电机转速会下降，其他两相定子电流过大，电动机二相运行的电流，等于额定电流1.5-2倍，线圈和接头会过热燃烧，两相定子绕组串联，在定子绕组中大电流长时间流动，定子绕组过热，最后烧毁，从而损坏电动机，因此，在工业生产过程中，应极力避免缺相运行。结合实际生产，具体原因大致有以下几种：

1.某相熔断器熔体接触不良或熔丝拧的太紧压断。

2.三相开关或启动设备有一相接触不良。

3.熔断器选择太小，在起动电流的冲击下，熔体非故障性熔断。

4.电动机长期运行，绕组内部接头松脱或烧焦，安装不当，接头或者其他衔接处受损造成电动机负荷线路断路。

对于三相异步电机来说，星形连接和三角形连接是最主要的连接方法，缺相运行一般有以下几种情况：星形接法或三角形接法断一相电源，三角形接法的绕组内部有一相断路以及多个电动机三角形接法并联运行时断一相电源等;但不论哪一种，缺相运行，定子绕组最终都将因电流增大过热损坏。

三、三相异步电机缺相保护方法

缺相给电动机造成的影响可分为两种，一是缺相给电机造成高压反电势击穿，可以考虑采取瞬时动作保护;二是缺相给电机造成热损坏，要实行过热保护或过流反时限特性保护，可以考虑采用热继电器、热敏电阻、缺相过流延时保护方案等;

1.热继电器保护

热继电器保护由于成本低廉而被广泛应用于各种电动机电路，热继电器FR串联于主回路中， FR的常闭触点串接于控制回路中，当电路发生断相故障时，FR作动，常闭触点断开，控制电流失电，主触点KM断开，电动机停转，起到过载停机的功能。

2.热敏电阻保护

使用敏感元件来组成保护电路，热敏电阻的典型特点是在不同的温度下表现出不同的电阻值，按照温度系数的不同可分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC），当电路正常运行，热敏电阻温度接近于室温，阻值很小，不会影响电流正常通过。但当电路因缺相而导致电流过大，热敏电阻发热温度上升，超过某一温度（开关温度）时，电阻瞬间剧增，电流迅速下降到安全值，高分子ptc热敏电阻的可设性好，可以调节开关温度同时起到过温保护和过流保护两种作用。

3.电子式保护器保护

随着电气技术的不断发展成熟，传统的热继电器、热敏电阻等组成的保护电路已经逐步被电动机保护装置、微机保护等电子式保护器所替代，能更好的实行电力监控与保护，并整合性能，大多数低压电动机保护器具有过载，断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等多方面的功能，可与接触器等电气元件构成更具智能化的电动机控制保护单元，可以实现远程自动控制、信号报警等一系列功能。变频器以及软起动都有缺相保护，但成本造价高，大部分中小型设备只配备短路和过负荷保护来预防缺相事故的发生。

4.交流接触器保护

在实践过程中，常常遇到即使主回路中加装了热继电器，但在发生缺相故障时，热继电器未动作，但绕组却被烧坏，常用的热继电器并不能可靠的预防三角形接法的异步电动机。采用三角形接法的异步电机满载运行，一相断电，其余两相中的线电流约为正常运行情况下额定电流的1.732倍，这种情况下热继电器可以正常工作，可以起到断相保护的作用，但异步电机在55%-67%额定负载下运行，热继电器整定电流一般与额定电流相同，热继电器长期不动作，此时绕组便会过载烧坏。常用的交流接触器保护电路，选择其中任意两相，引出控制电路，再选择不完全相同的两相，引出另一条控制电路，两个接触器的电压分别来自三相，其中任何一相断路，都会导致接触器不能正常工作，从而达到缺相保护的目的。

对于星形接法的电动机，普通型号的热继电器是可以满足缺相保护的需求，但对于三角形接法的电动机，必须采用带有断相保护机构的热继电器，或者采用交流接触器来起到断相保护的作用。

四、缺相防范措施

1.无论电动机处于静态还是动态，缺相运行带来的直接后果就是绕组烧坏，所以在对电机的日常检查维护过程中，必须对电机相应的控制中心单元进行全面的检修，特别是开关触点，电缆头的可靠性以及有无烧毁故障点，避免缺相运行。

2.当遇到电动机本体温度升高，振动频率快，异常响动，应及时切断电源或者起動备用机适速切除故障电动机，切记不可带电操作，报告相关人员检查原因和采取对策。

五、结束语

三相异步电机的应用实际中，电气故障造成的故障远多于机械故障，缺相又是引起电气故障的主要原因之一，出现断相不容易被工作人员发现，对不同情况下的电机采取合适的断相保护方法，减少故障意外的发生，具有非常重要的意义。

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