設(shè)計一個三相電動機(jī)的缺項電子保護(hù)裝置.doc

電氣自動化專業(yè)畢業(yè)論文設(shè)計一個三相電動機(jī)的缺項電子保護(hù)裝置學(xué)生姓名：學(xué)號：專業(yè)：電氣自動化指導(dǎo)老師：完成時間：畢業(yè)論文摘要本課題是根據(jù)電動機(jī)缺相運行的各種情況,研究設(shè)計出符合生產(chǎn)要求的保護(hù)電路。我們知道,三相異步電動機(jī)三相繞組通入三相交流電時產(chǎn)生均衡的旋轉(zhuǎn)磁場。這是三相異步電動機(jī)運行的基本條件。所謂缺相,即三相供電電源中缺少一相(如三根相線中的任何一根斷開)或三相繞組中有任何一相斷開。發(fā)生上敘任何一種情況,都不具備三相異步電動機(jī)運行的基本條件,統(tǒng)稱為缺相運行。而在工礦企業(yè)生產(chǎn)運行中,異步電動機(jī)因缺相而燒毀的數(shù)量驚人。故本設(shè)計就缺相原因,斷相運行時的理論分析進(jìn)行探討,以此作為尋求與評定合理的缺相保護(hù)措施的基礎(chǔ),在此次設(shè)計中,我們采用對稱分量法分析缺相運行,并分電動機(jī)起動前就缺相和電動機(jī)起動后發(fā)生缺相兩種情況進(jìn)行分析。另外對于電動機(jī)的主要控制電路,斷相故障信號提取電路等等都加以分析,選擇。力求做到最經(jīng)濟(jì)實用,安全有效，并進(jìn)一步設(shè)計出適合實際生產(chǎn)的保護(hù)電路。關(guān)鍵詞：三相異步電動機(jī)；缺相；對稱分量法；保護(hù)電路；傳感型畢業(yè)論文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畢業(yè)論文目錄引言.錯誤!未定義書簽。1.簡述缺相保護(hù)電路的發(fā)展的和實際應(yīng)用.11.1簡要概述三相異步電動機(jī)保護(hù)電路的特點.11.2實際生活中缺項保護(hù)的重要用途.12.三相異步電動機(jī)缺相運行分析.22.1缺相情況概述.22.2三相異步電動機(jī)缺相運行.22.3缺相的各種原因.22.4判斷缺相的正確分析方法.32.5星型接法電動機(jī)的缺相分析.42.5.1星型電動機(jī)起動前某電源線或繞組相斷開.42.5.2星型電動機(jī)起動后某電源線或繞組相斷開.42.6三角形接法電動機(jī)的缺相分析.52.6.1起動前某繞組相斷開.52.6.2起動后某繞組相斷開.52.6.3起動后某電源線斷開.62.7公用母線一相斷開.73.三相異步電動機(jī)缺相保護(hù)方案.73.1電流傳感型缺相保護(hù).73.1.1根據(jù)熱繼電器的特有性能來保護(hù)電動機(jī).73.1.2欠電流或過電流信號的缺相保護(hù)法.83.2簡單可靠的電機(jī)缺相保護(hù)電路(聲光報警).9結(jié)束語.11致謝.13參考文獻(xiàn).14畢業(yè)論文第1頁共14頁引言三相異步電動機(jī)是國民經(jīng)濟(jì)各部門廣泛應(yīng)用的動力設(shè)備，據(jù)資料統(tǒng)計，我國每年由于電動機(jī)的損壞而造成的經(jīng)濟(jì)損失，估計要達(dá)數(shù)億元,由于電動機(jī)缺相導(dǎo)致燒毀的比率占總數(shù)的58%。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電動機(jī)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用將更加廣泛，因此保護(hù)電動機(jī)的安全可靠運行更加迫切，而三相異步電動機(jī)損壞的主要原因，就是由于缺相造成的。我們已經(jīng)學(xué)過三相異步電動機(jī)運行的基本條件是：三相異步電動機(jī)三相繞組通入三相交流電時，產(chǎn)生均衡而穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)磁場。所謂缺相，是針對三相交流電源而言，工業(yè)電機(jī)一般都是三相火線，因為工業(yè)用電是380V，每相相差120度的三相電，缺少一根火線。（如三根火線中任何一根斷開）或三相繞組中有任何一相斷開。當(dāng)發(fā)生缺相的時候，相當(dāng)于三相異步電動機(jī)在不對稱的電壓下運行，未缺相的那相電流會急劇增大，其現(xiàn)象表現(xiàn)為：電機(jī)嗡嗡直叫、發(fā)熱、轉(zhuǎn)速較慢或者不轉(zhuǎn)動。這樣將發(fā)生過熱而使電動機(jī)燒毀。為此對三相異步電動機(jī)的缺相運行進(jìn)行保護(hù)是非常重要的。1.簡述缺相保護(hù)電路的發(fā)展的和實際應(yīng)用1.1簡要概述三相異步電動機(jī)保護(hù)電路的特點根據(jù)畢業(yè)論文的各項要求，對三相異步電動機(jī)的缺相運行進(jìn)行分析，并根據(jù)感應(yīng)電動機(jī)缺相運行的各種情況，分析出具體原因，并針對性的研究設(shè)計出符合技術(shù)要求的缺相保護(hù)電路，包括主電路、操作電路和控制電路。其控制電路又包括檢測放大、跟蹤比較、執(zhí)行輸出等環(huán)節(jié)。嚴(yán)格按照論文要求，做到準(zhǔn)確分析，正確理解。分析出電路動作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，同類情況的保護(hù)電路具有一定的通用性。目前，國內(nèi)主要采用電子式缺相或錯相保護(hù)電路，這類電路大多采用了較多的電子元件，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，價格較高，且工作可靠性較差，維護(hù)工作量較大。異步電動機(jī)控制電路的設(shè)計思路，廣泛采用三相電源中的兩相，來判別缺相和相序問題。或者把取樣電路接成星型缺相時，利用星型電路的中性點與電源零線之間的電壓不為零的特點，經(jīng)過一系列變換控制電路，來使執(zhí)行元件動作，最終達(dá)到保護(hù)的效果。這樣，往往沒有把缺相和相序等因素共同考慮，存在一定的缺陷。此外，這些電路的元件多，價格高，可靠性較差，得不到廣泛使用和推廣。因此，許多專家和學(xué)者，以及設(shè)計單位都在進(jìn)一步研究優(yōu)化電動機(jī)的系統(tǒng)控制，綜合考慮三相電源的相序和缺相兩因素對電動機(jī)的影響，設(shè)計一種系統(tǒng)控制的輔助邏輯電路，在電源缺相或相序出錯的時，自動切斷電源達(dá)到及時保護(hù)電機(jī)目的。本文提出三種較為簡單實用的控制線路，僅用繼電器、附加電容和電阻，便構(gòu)成了相序測量環(huán)節(jié)，且具有錯相和缺相的保護(hù)控制功能。1.2實際生活中缺項保護(hù)的重要用途錯相和缺相保護(hù)在礦山采掘設(shè)備中有著及其廣泛和重要的應(yīng)用，如國產(chǎn)的WK-4，WK-10挖掘機(jī)等設(shè)備均有錯相和缺相保護(hù)電路。它避免了這些移動設(shè)備在重新接線過程中對設(shè)備損害、減少了系統(tǒng)故障和電機(jī)燒壞等事故，并大大加快了系統(tǒng)調(diào)試速度。在挖掘機(jī)中，錯相將使旋轉(zhuǎn)磁場逆轉(zhuǎn)，從而造成電動機(jī)反轉(zhuǎn)；某相脈沖將觸發(fā)另一相電壓，從而無法把全部機(jī)構(gòu)的零位調(diào)出來。研究缺相保護(hù)的各種方案中，就其原理而言，可分為參數(shù)平衡檢測、熱效應(yīng)檢測兩大類。前者屬于缺相檢測保護(hù)，缺相發(fā)生后，立即把檢測到的電壓、電流信號傳達(dá)給執(zhí)行元件，把電機(jī)的電源立即斷開并警報；后者屬于過熱保護(hù)，缺相發(fā)生后，電動機(jī)依然繼續(xù)運行，直到溫升超過極限值時才停止運轉(zhuǎn)，屬于傳感器類型的保護(hù)。執(zhí)行缺相保護(hù)的元件一般可分為：利用缺相信號直接推動繼電器動作的電磁式缺相保護(hù)；利用缺相信號，通過晶體管電子線路畢業(yè)論文第2頁共14頁動作的電子式缺相保護(hù)；利用熱繼電器或熱敏元件的缺相保護(hù)等。在早先的缺相保護(hù)方法中，利用電磁繼電器較多，現(xiàn)有逐步向晶體管控制的方向發(fā)展的趨勢；或?qū)⑦^載、缺相保護(hù)合為一體的綜合保護(hù)器。隨著設(shè)備的集中控制及自控、程控程度的提高，電機(jī)缺相保護(hù)的集中監(jiān)視的探討，也具有很大的實用價值。由于本次論文的課題是：三相異步電動機(jī)缺相及其保護(hù)電路的分析。所以本論文的正文部分也分為兩大部分，即三相異步電動機(jī)的缺相運行分析和三相異步電動機(jī)缺相保護(hù)電路的分析。在第一部分中，主要運用對稱分量法對三相異步電動機(jī)的缺相運行進(jìn)行分析。分析三相異步電動機(jī)缺相運行的目的，在于了解缺相狀態(tài)下電壓或電流的變化規(guī)律。這也是取出缺相故障信號，擬定缺相保護(hù)方案和衡量缺相保護(hù)方案的有效性、合理性的理論依據(jù)。而三相異步電動機(jī)的缺相情況，從大體上來分即三相異步電動機(jī)起動前缺相和起動后缺相兩種情況，另外再根據(jù)電動機(jī)繞組接法Y/不同來進(jìn)行分析。對于每一種三相異步電動機(jī)不同的缺相情況，都深入的分析其缺相后的電壓電流情況，是否能夠繼續(xù)工作，是否會燒壞繞組，其缺相情況下的具體的電壓、電流的數(shù)值也通過分析計算求得。（在第二部分中，主要根據(jù)對缺相信號的不同檢測方法分別討論一些三相異步電動機(jī)的缺相保護(hù)電路，例如電流平衡檢測、電壓平衡檢測、邏輯控制等。其中電流平衡檢測的缺相保護(hù)方案有2種，電壓平衡檢測的缺相保護(hù)方案有2種。對于設(shè)計出的缺相保護(hù)電路，都從原理和電路圖作出詳細(xì)的分析比較說明。）最后是對全文的總結(jié)，從整體上概括了三相異步電動機(jī)的缺相保護(hù)的方案。比較分析了文中所介紹的缺相保護(hù)電路，指出它們各自的適用情況，優(yōu)劣情況，并作出一一介紹，力求做到形象直觀地反映各種缺相保護(hù)方案的特點，適用的電動機(jī)情況等等。2.三相異步電動機(jī)缺相運行分析2.1缺相情況概述缺相是針對三相交流電源而言的，工業(yè)電機(jī)一般都是三相火線，因為工業(yè)用電是380V，每相相差120度的三相電，缺少一根火線即為缺相。其現(xiàn)象表現(xiàn)為：電機(jī)嗡嗡直叫、發(fā)熱、轉(zhuǎn)速較慢或者不轉(zhuǎn)動。電動機(jī)缺相時其發(fā)熱絕對不是正常的3倍，而是68倍，主要不是定子發(fā)熱而是轉(zhuǎn)子發(fā)熱，異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子散熱總是很差，轉(zhuǎn)子受熱，就會加熱軸承，使得潤滑變差，形成惡性循環(huán)。在缺相時，電動機(jī)額定負(fù)載下，電流增大1.8倍，一般認(rèn)為熱繼電器可以很好的保護(hù)電動機(jī)。實際上，熱繼電器基本保護(hù)不了電動機(jī)，如果整定電流為額定電流，在啟動時或者在過載情況下，非常容易誤動，電動機(jī)偶爾過載一下是沒有問題的，而頻繁出現(xiàn)將損壞電機(jī)。而熱繼電器設(shè)定的電流一般調(diào)得偏大，在缺相時基本沒有反映，所以熱繼電器保護(hù)電動機(jī)是非常不完備的。當(dāng)電機(jī)維持一定的缺相時間后，就會因過熱從而燒壞電機(jī)。2.2三相異步電動機(jī)缺相運行當(dāng)三相異步電動機(jī)三相繞組通入三相交流電時，定子繞組產(chǎn)生均衡的旋轉(zhuǎn)磁場，是三相異步電動機(jī)運行的基本條件。所謂缺相，是針對三相交流電機(jī)而言，工業(yè)電機(jī)一般都是三相火線，因為工業(yè)用電是380V，每相相差120度的三相電，缺少一根火線。（如三相火線中任何一根斷開）或三相繞組中有任何一相斷開。三相異步電動機(jī)在此種情況下運行，屬于單相運行，我們稱之為缺相運行。2.3缺相的各種原因在眾多的人為和自然因素中，缺相也有著明顯的劃分種類，首先根據(jù)星形接法和三角形接法電動機(jī)的缺相情況不同，可以歸為兩類。星形接法電動機(jī)，無論電源一線斷開或繞組一畢業(yè)論文第3頁共14頁相斷開，即成單相交流電源供電、其他兩相繞組串聯(lián)的情況，通稱為單相運行。對三角形接法電動機(jī)，電源缺相和繞組缺相需分開考慮，當(dāng)供電電源一線斷開時，三個繞組通入單相交流電，電動機(jī)單相運行；當(dāng)繞組一相斷開時，另兩相接在三相電源上，由兩相交流電供電，可稱為兩相運行。無論單相運行或兩相運行，都稱為缺相運行。由上可見，造成缺相運行的原因有兩個方面，即供電電源和電動機(jī)本身，這樣可歸納為下述四種缺相故障情況：（1）星形接法電動機(jī)電源線或繞組斷開；（2）三角形接法電動機(jī)電源一線斷開；（3）三角形接法電動機(jī)繞組一相斷開；（4）多臺電動機(jī)公用供電母線一線斷開。上述四種情況中3較少，1、2、4可能性較大。對于中小型三相異步電動機(jī)造成供電電源一線斷開的原因是：低壓熔斷器或刀閘（包括鐵殼開關(guān)