【導讀】三相異步電機是將電能轉(zhuǎn)換成機械能，但是在運行中會因為各種原因造成破壞，這些損壞有超載、機械磨損、維護措施不當及運行中缺相等，隨著它的廣泛應用，解決這些問題成為當務之急，如何設計缺相運行時的保護電路呢？
缺相時保護電路不能迅速動作切斷電源而造成電機損壞占很大比例，據(jù)有關資料統(tǒng)計，三相異步電動機的缺相運行占三相異步電動機所有故障的70%，缺相運行會使電動機繞組嚴重發(fā)熱，破壞電機絕緣，以致于燒毀電機，影響生產(chǎn)，甚至造成事故。為防止三相異步電動機因缺相運行，通過對三相異步電動機常見故障——缺相運行的電磁現(xiàn)象及產(chǎn)生的危害分析，設計了缺相運行的保護電路，克服了傳統(tǒng)機械式保護電路的不足，確保了三相異步電機的安全運行。
1、產(chǎn)生缺相運行的原因?qū)τ谌喈惒诫妱訖C，其正常運行時必須采用三相供電，缺相是其正常運行的大忌。電動機缺相主要有以下幾種情況。
1） 電源缺相：由于供電路故障，電源在到電機保護線路前，已少一相或兩相，它可造成電機無法啟動或啟動運轉(zhuǎn)異常；三相熔斷器中的一相熔體被燒斷。
2）保護線路造成缺相：保護線路中的接觸器、繼電器觸點氧化，引起接觸不良，造成缺相。3）接線端子觸點氧化造成接觸不良：電機定子三相繞組中一相繞組斷開，從而造成電機運行缺相。
4）電纜斷線。
2、三相異步電動機缺相運行狀態(tài)的電磁分析
圖1是三相異步電動機定子繞組，其中（a）為星型接法缺相運行的接線圖，（b）為三角形接法缺相運行的接線圖。此時接通電源后，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，故電機無啟動轉(zhuǎn)矩，合閘后電機不轉(zhuǎn)動并伴有嗡嗡聲，此時電流很大，如果不及時斷開電源，則有可能燒毀電機。三相異步電動機出現(xiàn)缺相運行時，在氣隙中建立的是脈振磁場，其表達式為：
式（1）表明：一個脈振磁動勢可分解為兩個幅值相等、轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反的兩個旋轉(zhuǎn)磁動勢，這樣便可畫出三相異步電動機缺相運行時的機械特性（圖2）
由圖2可見，1）當n=0時，T=0（+為電磁轉(zhuǎn)矩），即無啟動轉(zhuǎn)矩，這是由于正轉(zhuǎn)磁場和反轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大小相等、方向相反，彼此抵消所造成的。2）三相異步電動機缺相運行時，正向磁場f+產(chǎn)生的T+為拖動轉(zhuǎn)矩，而反向磁場f-產(chǎn)生的T-則為制動轉(zhuǎn)矩，使過載能力降低，在同一負載下，轉(zhuǎn)速下降，電流增加，而電流增加勢必使繞組發(fā)熱，這樣對電機運行極為不利。
3、缺相保護電路的設計
電動機處于缺相時無啟動轉(zhuǎn)矩，電機不能轉(zhuǎn)動，容易被發(fā)現(xiàn)，而當電動機在運行中發(fā)生缺相時，常常不易被發(fā)現(xiàn)，以致產(chǎn)生過流，將電機燒壞，因而研制一種高可靠的電動機運行缺相保護裝置非常必要。
傳統(tǒng)的缺相保護電路完全由繼電器、接觸器構(gòu)成，線路復雜，體積較大且可靠性差，用戶使用一段時間后，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)多年的實踐，反復嘗試，研制出新型三相異步電動機缺相運行保護電路（圖3）。
保護電路動作的原理如下。
1）起動時，首先閉合K1，此時按下起動開關K2，如L1無電（L1缺相），電機無法起動，且無任何響動。如果L2或L3缺相，電機無法正常運行，因為K2為按鈕開關，僅在起動時起作用，工作人員不可能按K2很長時間，如缺相，只要放開按鈕，電動機停止供電。
2) 電機在運行中，保護電路從電機接線端子提取各相供電信號，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，此時電路已將三相交流變成三個邏輯信號并進入三輸入與非門電路4012，在圖3中，
在式（2）中當L1有電時，A的邏輯值為1，L1無電，A的邏輯值為0；當L2有電時，B的邏輯值為1，L2無電，B的邏輯值為0；當L3有電時，C的邏輯值為1，L3無電，C的，邏輯值為0。根據(jù)式（2）只有A=B=C=1時，Y=0，T飽和導通，K4吸合，電機正常運行。當任意一相失電時，式（2）中，Y=1，而Y=1時，T截止，K4閉合，KM主接觸器斷開，三相異步電動機供電電路全部斷開，電機立即停止工作。
4、結(jié)語
通過現(xiàn)場運行觀察及對比，采用本設計的保護線路，制作或購置成本低，當電機在運行中發(fā)生缺相時，保護電路動作可靠、反應靈敏、接線簡單，而且后期維護費用極少。
