三相电动机的保护问题。方案、说明

三相电动机的保护问题。无线电电子电气工程百科全书

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文献中已经考虑了异步三相电动机的保护，但基本上是断相保护[1, 2]。不太常见的是保护电动机免受所谓的相位不平衡的影响，即。当一相或两相电压因任何原因立即降低（或升高）到不可接受的值时。

在这种情况下，断相保护通常不起作用，因为相中的电压仍然存在，但相中的电压降低到 150 ... 160 V 会对电机产生令人遗憾的结果：一段时间后，电机过热并烧毁。对于增加电压也可以这样说。设计用于 220 V 的绕组不能很好地承受电压升高到 250 V 以上。

在发动机在无人（例如水泵、电梯等）的情况下运行的情况下，以及在电网质量尚不理想的农村地区，这个问题尤其重要。仍然重要的是控制电动机本身的温度问题，因为导致发动机过热的原因有很多。

例如，轴上的负载增加或卡住。最后，在我们的困难时期，我们不得不处理由于缺乏所需功率的电动机而安装功率不足以满足该设备的发动机的情况。在这些情况下，过热保护具有积极的效果。

安装在启动器中的双金属热继电器常常在必要时不工作。因此，考虑到上述情况，我建议再次考虑一些保护电动机的方法。

最简单的方法是安装两个具有 220 V 绕组的继电器（图 1）。

三相电动机的保护问题

这种保护对于许多电工来说都很熟悉，有助于保护电机免受缺相的影响。起动机绕组通过常开继电器触点 K1 和 K2 接通。因此，在没有任何相的情况下，起动器打开。在我看来，[1] 中描述的设备对于其执行的功能来说过于复杂。图1所示的电路完全有能力几乎完全替代它。如果使用380V绕组的起动器，则上部继电器触点K1必须与地线断开，并连接到A相或B相。

如果没有 220 V 绕组的继电器，您可以使用 12 ... 24 V 继电器，并在电路中添加缺相指示。这样的方案如图2所示。

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在某些情况下，指示器可以让您快速注意到断相并促进故障排除。该电路允许使用多种继电器。只需选择电容器 C2、C4，以便在所用继电器的绕组上获得所需的电压即可。通常，电容器的电容选择范围为 0,47 ... 1,5 μF。图 2 所示的图表显示了使用 RSCH-2 型继电器 K4 和 K1（护照 RS2 52，绕组电阻为 4.52 欧姆）时电容器 C3.205、C220 的电容。

电路中的 LED 可以采用 AL307 类型或任何其他类型，通常在 5 ... 10 mA 的电流下发光。二极管电桥 VD1、VD2 可用于任何高于 200 V 的电压以及所用继电器类型所需的允许电流。 K7317 型电容器、MLT-0,125 型电阻器。

上述缺相保护电路操作简单、可靠，组装不需要很高的资质，但它们不能保护电动机免受相位不平衡的影响。

图 3 显示了用于保护三相电机免受相位不平衡、缺相影响的装置图，包括使用安装在电机外壳上的温度传感器来监测电机的温度。

（点击放大）

该装置由三个通道组成，每个通道控制其相应相位的电压，以及电机外壳上的温度控制通道。所有通道的输出使用“AND-NOT”方案进行组合并馈送到执行器。用于监控相电压电平的所有三个通道都是相似的，并且由受控电压生成电路、两个比较器和一个“或非”组合元件组成。

考虑控制 A 相电压的通道之一的操作。相电压通过电路 R3,5、R4、VD15、R16、R2、C1 降低并整流至 2 ... 2 V。结果，在电容器C2的正端获得电压，该电压与受控阶段的电压成正比。该电压提供给 DA1 比较器的输入，该比较器由双运算放大器 KR140UD20 制成，其中一个输入是反相的，第二个输入是非反相的。示例性电压被施加到运算放大器的相应第二输入，该电压取自电阻器KR1和KR2。同时，将与电容器C1上的最小电压相对应的示例性电压施加到非反相输入DA2(引脚2)，并且将与电容器C1上的最大电压相对应的示例性电压施加到反相输入 OA7（引脚 2）。

因此，如果电容器 C10 两端的电压在电位器 KR12、KR1 设置的限制范围内，则运算放大器 DA2 的端子 1 和 2 将为低电平，并且 OR-NOT 单元 DD1.1 的输出将相应地高。一旦电压超过这些限制，其中一个比较器就会切换，并且在其输出处设置单元电平，这会将 DD1.1 输出处的电平更改为低电平。电压控制通道的所有三个输出均馈送到组合单元DD2.1。 DA6 运算放大器上的比较器（控制 RT1 传感器的温度）的单位电平也出现在这里。

当热敏电阻RT1被加热时，其阻值减小，相应地，引脚3DA6处的电压减小。当运算放大器同相输入端的输入电压达到 DA6 反相输入端电位器 RP2 设置的电平时，这会导致 DA6 输出端的电平变化为零。电容器 C5 可消除来自温度传感器的电线上可能出现的干扰，因为其长度通常为 2 ... XNUMX m。

热敏电阻的电阻可能与图中所示的不同。只需检查带有加热热敏电阻的连接点 RT1、R9 处的电压是否高于 2 V，因为采用单极性电源且输入电压低于 1,5 V 的运放处的比较器不稳定。这同样适用于提供给OS DA2-DAZ的电容器C4-C1上的电压，以及电阻器RP1的引擎上的示例性电压。它们的最小值不应设置为低于 2 V。

LED HL1 和 HL2 分别指示控制电压的比较器或控制温度的比较器的状态变化。

从单元 DD1.1 的输出通过平滑链 C7、R21 和 DD2.3，将其反转，信号被馈送到晶体管 VT1，加载到继电器 K1 上。

平滑电路消除了对电机不危险的某一相中的短浪涌期间可能出现的继电器震动，并且还提供了约 2...4 秒的保护响应延迟。如果需要，可以通过相应地增加电容器C7的电容来增加该时间。继电器触点闭合，为起动器提供电压。

该电路允许您使用任何尺寸的启动器，其绕组电压不仅可以为 380 V，还可以为 220 V。为此，只需根据电路将启动器绕组的上部输出连接到电路，而不是连接到相线，但接地线。

该器件由使用 DA9 稳压器获得的 5 V 稳定电压供电。

施加到电位器 RP1、RP2 和电阻器 R9、R10 的示例性电压取自 DA4 稳定器。继电器K1断开时电路消耗的最大电流不超过30mA，因此DA5稳定器不需要散热器。作为 TR1 变压器，您可以使用几乎任何具有 18 ... 20 V 电压次级绕组并能够提供电流为所用继电器供电的变压器。

图 4 显示了该设备的电路板。它由双面箔玻璃纤维制成。该板包含图 3 中的所有元件，除了变压器 TK1、继电器 K1、二极管 VD5（直接焊接到继电器输出），当然还有启动器 K2。

三相电动机的保护问题

细节。电路中使用的电阻除R2、R23、R0,125外，可选用C15-17或MLT-19型。后者应为 0,5 瓦。建议在每个通道中选择电阻器 R1-R6、R15-R20，并确保通道间的分布最小。由于示例性电压被并行地提供给所有三个通道，因此随着这些电阻的大的分布，比较器的操作水平将有大的分布。所使用的 SPZ-19AV 型调谐电阻可以替换为 SP516VV、SP5-16VA 型电阻。电路中使用的电解电容为K50-35型，但最好采用进口K10-17型电容。 2SD1111三极管可用任意字母索引的国产KT972代替。运算放大器 KR140UD20 可以替换为 LM358N、KR574UD2A 或单个 KR140UD6、UD7（取决于印刷电路板的变化）。热敏电阻几乎可以用于任何类型，例如MMT-4、ST1、TR-4。作为 BA5，您可以使用稳定器 KR142EN8A、B、G、D。我使用了 K1 继电器 (Elesta KR8S)，但您可以使用任何其他具有 24 V 绕组和能够切换 380 V 电压的触点的继电器。

该设备的设置很简单，主要包括设置比较器的操作限制。为此，您可以临时连接设备的所有三个输入，并通过自耦变压器相对于“地”向它们施加电压。首先，在自耦变压器上设置180V电压，并使用输入电阻至少为1MΩ的电压表测量电容器C2-C4正极端子处的电压。应该是差不多的。如果相差超过 0,1V，则需要使用电阻器（例如 R4、R6）电阻的微小变化来使电容器 C3、C4 上的电压与电容器 C2 上的电压相等。接下来，将电压表连接至电位器RP1的引擎，并在其上设置与电容器C2-C4上相同的电压。然后，在自耦变压器上设置250V的电压，测量电容器C2-C4上的电压，并在RP2发动机上设置相同的电压。之后，在自耦变压器上设置 220 V 电压，同时 HL1 LED 应亮起。

接下来，您需要配置温度传感器。为此，根据图表将 RP2 电位器滑块设置到上部位置，将热敏电阻加热到所需温度，然后通过旋转电位器滑块，HL2 LED 熄灭。一旦热敏电阻稍微冷却下来，HL2 就会再次亮起。当两个 LED 都亮起时，继电器 K1 应该工作。设置结束时，将分别检查每个通道的保护操作。为此，请按照图示将设备连接到三相网络，并在每个通道的电路中依次打开自耦变压器。当输入电压达到设定限值时，它们通过降低和升高自耦变压器上的电压来控制 HL1 LED 的熄灭。这样就完成了设置。

在没有自耦变压器的情况下，可以使用表格配置电压控制通道，前提是电阻器 R1-R6、R15-R20 的值对应于图 3 中的图表中指定的值。 1. 为此，在电位器 RP2、RPXNUMX 的引擎上，设置从此表中选择的比较器的最小和最大操作水平的电压。

三相电动机的保护问题

如果不需要使用热保护传感器，则可以不在电路中连接热敏电阻。在这种情况下，DA6 输出将始终为高电平，并且设备将完全运行。

参考文献：

科洛莫伊采夫 K.V. 等。三相电机断相保护装置//电工。 - 2002 年。 - 第 11 号。 C.2-4。
科罗特科夫 I.A. 相位存在指示器//电气。 - 2002. - 第 11 号。 - C.12-13。

作者：I.A. 科罗特科夫

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