设计一个三相电动机的缺项电子保护装置.doc

电气自动化专业毕业论文设计一个三相电动机的缺项电子保护装置学生姓名：学号：专业：电气自动化指导老师：完成时间：毕业论文摘要本课题是根据电动机缺相运行的各种情况,研究设计出符合生产要求的保护电路。我们知道,三相异步电动机三相绕组通入三相交流电时产生均衡的旋转磁场。这是三相异步电动机运行的基本条件。所谓缺相,即三相供电电源中缺少一相(如三根相线中的任何一根断开)或三相绕组中有任何一相断开。发生上叙任何一种情况,都不具备三相异步电动机运行的基本条件,统称为缺相运行。而在工矿企业生产运行中,异步电动机因缺相而烧毁的数量惊人。故本设计就缺相原因,断相运行时的理论分析进行探讨,以此作为寻求与评定合理的缺相保护措施的基础,在此次设计中,我们采用对称分量法分析缺相运行,并分电动机起动前就缺相和电动机起动后发生缺相两种情况进行分析。另外对于电动机的主要控制电路,断相故障信号提取电路等等都加以分析,选择。力求做到最经济实用,安全有效，并进一步设计出适合实际生产的保护电路。关键词：三相异步电动机；缺相；对称分量法；保护电路；传感型毕业论文AbstractThissubjectistolackvariouskingdsofsituationsoperatedaccordingtothemotor,studyanddesigntheprotectioncircuitwithaccordswhittheproductiondemand.weknow,threedifferentstepmotorthree-phasewindingcoherenttoenterthree-phaseproducethebalancedrotatorymagneticfieldatthealternatingcurrent.thesearetheprimarycanditiongthatthreedifferentstepmotorsoperate.Namelysupplypowerandlackaphaseinthepowerinthreephases.orthereisawantonaphaseonaphasedisconnectioninthethree-phasewinding.chatanykindofsituationonhappening,dontpossesstheprimaryconditionthatthreedifferentstepmotorsoperate,referredtoasrunningscarcly,andproducewhilerunningintheindustrialandminingenterprises,asynchronousquantitythatmotorburnsbecauseofbeinglacksthelookssurprising.sodesignaccordingtothereasonwhichisshortofprotectivemeasuretoregardaccordingtosituationtheseasanddesignthesuitableprotectioncircuitthatproduceactuallyfnrther.Inthisdesign,weadoptthesymmetricalweightmethodanalysethatrunsscarcly.beforedividingmotorstartonlacklooksandisitanalysestolackphasetwokindsofsituationstohappenafterstarting.Maincontrolcircuittothemotorinaddition,lackthetroublesignalofthelooksanddrawthecircuit,etc.analyseinaddition.itismosteconomicalandmostpracticaltomakeeveryefforttoaccomplish,safeandeffective.Keywords:threedifferentstepmotor；lackingphase；symmetricalweightmethod；protectioncircuit；sensortype毕业论文目录引言.错误!未定义书签。1.简述缺相保护电路的发展的和实际应用.11.1简要概述三相异步电动机保护电路的特点.11.2实际生活中缺项保护的重要用途.12.三相异步电动机缺相运行分析.22.1缺相情况概述.22.2三相异步电动机缺相运行.22.3缺相的各种原因.22.4判断缺相的正确分析方法.32.5星型接法电动机的缺相分析.42.5.1星型电动机起动前某电源线或绕组相断开.42.5.2星型电动机起动后某电源线或绕组相断开.42.6三角形接法电动机的缺相分析.52.6.1起动前某绕组相断开.52.6.2起动后某绕组相断开.52.6.3起动后某电源线断开.62.7公用母线一相断开.73.三相异步电动机缺相保护方案.73.1电流传感型缺相保护.73.1.1根据热继电器的特有性能来保护电动机.73.1.2欠电流或过电流信号的缺相保护法.83.2简单可靠的电机缺相保护电路(声光报警).9结束语.11致谢.13参考文献.14毕业论文第1页共14页引言三相异步电动机是国民经济各部门广泛应用的动力设备，据资料统计，我国每年由于电动机的损坏而造成的经济损失，估计要达数亿元,由于电动机缺相导致烧毁的比率占总数的58%。随着我国经济的高速发展，电动机在各个领域的应用将更加广泛，因此保护电动机的安全可靠运行更加迫切，而三相异步电动机损坏的主要原因，就是由于缺相造成的。我们已经学过三相异步电动机运行的基本条件是：三相异步电动机三相绕组通入三相交流电时，产生均衡而稳定的旋转磁场。所谓缺相，是针对三相交流电源而言，工业电机一般都是三相火线，因为工业用电是380V，每相相差120度的三相电，缺少一根火线。（如三根火线中任何一根断开）或三相绕组中有任何一相断开。当发生缺相的时候，相当于三相异步电动机在不对称的电压下运行，未缺相的那相电流会急剧增大，其现象表现为：电机嗡嗡直叫、发热、转速较慢或者不转动。这样将发生过热而使电动机烧毁。为此对三相异步电动机的缺相运行进行保护是非常重要的。1.简述缺相保护电路的发展的和实际应用1.1简要概述三相异步电动机保护电路的特点根据毕业论文的各项要求，对三相异步电动机的缺相运行进行分析，并根据感应电动机缺相运行的各种情况，分析出具体原因，并针对性的研究设计出符合技术要求的缺相保护电路，包括主电路、操作电路和控制电路。其控制电路又包括检测放大、跟踪比较、执行输出等环节。严格按照论文要求，做到准确分析，正确理解。分析出电路动作可靠，抗干扰能力强，同类情况的保护电路具有一定的通用性。目前，国内主要采用电子式缺相或错相保护电路，这类电路大多采用了较多的电子元件，结构比较复杂，价格较高，且工作可靠性较差，维护工作量较大。异步电动机控制电路的设计思路，广泛采用三相电源中的两相，来判别缺相和相序问题。或者把取样电路接成星型缺相时，利用星型电路的中性点与电源零线之间的电压不为零的特点，经过一系列变换控制电路，来使执行元件动作，最终达到保护的效果。这样，往往没有把缺相和相序等因素共同考虑，存在一定的缺陷。此外，这些电路的元件多，价格高，可靠性较差，得不到广泛使用和推广。因此，许多专家和学者，以及设计单位都在进一步研究优化电动机的系统控制，综合考虑三相电源的相序和缺相两因素对电动机的影响，设计一种系统控制的辅助逻辑电路，在电源缺相或相序出错的时，自动切断电源达到及时保护电机目的。本文提出三种较为简单实用的控制线路，仅用继电器、附加电容和电阻，便构成了相序测量环节，且具有错相和缺相的保护控制功能。1.2实际生活中缺项保护的重要用途错相和缺相保护在矿山采掘设备中有着及其广泛和重要的应用，如国产的WK-4，WK-10挖掘机等设备均有错相和缺相保护电路。它避免了这些移动设备在重新接线过程中对设备损害、减少了系统故障和电机烧坏等事故，并大大加快了系统调试速度。在挖掘机中，错相将使旋转磁场逆转，从而造成电动机反转；某相脉冲将触发另一相电压，从而无法把全部机构的零位调出来。研究缺相保护的各种方案中，就其原理而言，可分为参数平衡检测、热效应检测两大类。前者属于缺相检测保护，缺相发生后，立即把检测到的电压、电流信号传达给执行元件，把电机的电源立即断开并警报；后者属于过热保护，缺相发生后，电动机依然继续运行，直到温升超过极限值时才停止运转，属于传感器类型的保护。执行缺相保护的元件一般可分为：利用缺相信号直接推动继电器动作的电磁式缺相保护；利用缺相信号，通过晶体管电子线路毕业论文第2页共14页动作的电子式缺相保护；利用热继电器或热敏元件的缺相保护等。在早先的缺相保护方法中，利用电磁继电器较多，现有逐步向晶体管控制的方向发展的趋势；或将过载、缺相保护合为一体的综合保护器。随着设备的集中控制及自控、程控程度的提高，电机缺相保护的集中监视的探讨，也具有很大的实用价值。由于本次论文的课题是：三相异步电动机缺相及其保护电路的分析。所以本论文的正文部分也分为两大部分，即三相异步电动机的缺相运行分析和三相异步电动机缺相保护电路的分析。在第一部分中，主要运用对称分量法对三相异步电动机的缺相运行进行分析。分析三相异步电动机缺相运行的目的，在于了解缺相状态下电压或电流的变化规律。这也是取出缺相故障信号，拟定缺相保护方案和衡量缺相保护方案的有效性、合理性的理论依据。而三相异步电动机的缺相情况，从大体上来分即三相异步电动机起动前缺相和起动后缺相两种情况，另外再根据电动机绕组接法Y/不同来进行分析。对于每一种三相异步电动机不同的缺相情况，都深入的分析其缺相后的电压电流情况，是否能够继续工作，是否会烧坏绕组，其缺相情况下的具体的电压、电流的数值也通过分析计算求得。（在第二部分中，主要根据对缺相信号的不同检测方法分别讨论一些三相异步电动机的缺相保护电路，例如电流平衡检测、电压平衡检测、逻辑控制等。其中电流平衡检测的缺相保护方案有2种，电压平衡检测的缺相保护方案有2种。对于设计出的缺相保护电路，都从原理和电路图作出详细的分析比较说明。）最后是对全文的总结，从整体上概括了三相异步电动机的缺相保护的方案。比较分析了文中所介绍的缺相保护电路，指出它们各自的适用情况，优劣情况，并作出一一介绍，力求做到形象直观地反映各种缺相保护方案的特点，适用的电动机情况等等。2.三相异步电动机缺相运行分析2.1缺相情况概述缺相是针对三相交流电源而言的，工业电机一般都是三相火线，因为工业用电是380V，每相相差120度的三相电，缺少一根火线即为缺相。其现象表现为：电机嗡嗡直叫、发热、转速较慢或者不转动。电动机缺相时其发热绝对不是正常的3倍，而是68倍，主要不是定子发热而是转子发热，异步电动机的转子散热总是很差，转子受热，就会加热轴承，使得润滑变差，形成恶性循环。在缺相时，电动机额定负载下，电流增大1.8倍，一般认为热继电器可以很好的保护电动机。实际上，热继电器基本保护不了电动机，如果整定电流为额定电流，在启动时或者在过载情况下，非常容易误动，电动机偶尔过载一下是没有问题的，而频繁出现将损坏电机。而热继电器设定的电流一般调得偏大，在缺相时基本没有反映，所以热继电器保护电动机是非常不完备的。当电机维持一定的缺相时间后，就会因过热从而烧坏电机。2.2三相异步电动机缺相运行当三相异步电动机三相绕组通入三相交流电时，定子绕组产生均衡的旋转磁场，是三相异步电动机运行的基本条件。所谓缺相，是针对三相交流电机而言，工业电机一般都是三相火线，因为工业用电是380V，每相相差120度的三相电，缺少一根火线。（如三相火线中任何一根断开）或三相绕组中有任何一相断开。三相异步电动机在此种情况下运行，属于单相运行，我们称之为缺相运行。2.3缺相的各种原因在众多的人为和自然因素中，缺相也有着明显的划分种类，首先根据星形接法和三角形接法电动机的缺相情况不同，可以归为两类。星形接法电动机，无论电源一线断开或绕组一毕业论文第3页共14页相断开，即成单相交流电源供电、其他两相绕组串联的情况，通称为单相运行。对三角形接法电动机，电源缺相和绕组缺相需分开考虑，当供电电源一线断开时，三个绕组通入单相交流电，电动机单相运行；当绕组一相断开时，另两相接在三相电源上，由两相交流电供电，可称为两相运行。无论单相运行或两相运行，都称为缺相运行。由上可见，造成缺相运行的原因有两个方面，即供电电源和电动机本身，这样可归纳为下述四种缺相故障情况：（1）星形接法电动机电源线或绕组断开；（2）三角形接法电动机电源一线断开；（3）三角形接法电动机绕组一相断开；（4）多台电动机公用供电母线一线断开。上述四种情况中3较少，1、2、4可能性较大。对于中小型三相异步电动机造成供电电源一线断开的原因是：低压熔断器或刀闸（包括铁壳开关）接触不良；电磁接触器由于长期频繁动作，触头烧毛，以至不能可靠接通；熔丝由于使用过长而氧化腐蚀，以至受起动电流冲击烧断；电动机出线盒或接线端子松脱等等。此外，由于现代供电系统容量增加，采用电力熔断器作为短路保护，结果也使电动机缺相运行的可能性增大。为此，国际电工委员会（IEC）规定：凡使用熔断器保护的地方，应设有防止缺相的保护装置。表1缺相运行的情况比较缺相种类电路图星型连接，电源线或绕组线一相断开ABC三角形连接，电源线一相断开ABC三角形连接，绕组线一相断开ABC公共供电母线一相断开MMABC2.4判断缺相的正确分析方法怎么判定缺相呢？电力系统有负序电流的量，平常负序电流为0，缺相或者不平衡，立即就有负序电流，是特征量。这样原理的保护不仅可以保护低压缺相还可以保护高压缺相。而靠判别电流大小的方法也是不可靠的，这就是为什么电子式保护器也不好用的原因。负序电流是反映不平衡故障的特征量，正常情况下，三相供电平衡，负序电流值为0，由于测量误差，可能会有非常小的数字。当三相供电不平衡时就会有较大的负序电流出现。对于缺相运行的具体分析方法，我们可采用对称分量法。分析异步电动机缺相运行的目的，在于了解缺相运行状态下电压或电流的变化规律。这是取出缺相故障信号，拟定缺相保护方案和衡量缺相保护方案的有效性、合理性的理论依据。对称分量法：任何一个不对称的三相系统都可以分解成三个对称的，即正序，负序和零