CN102324734A

CN102324734A - 三相电机缺相保护方法及装置

Info

Publication number: CN102324734A
Application number: CN201110270311A
Authority: CN
Inventors: 朱甬; 王丰华; 曹丹辉
Original assignee: WFI (NINGBO) MACHINERY CO Ltd
Current assignee: Waterfurnace Shenglong Hvacr Climate Solutions Co Ltd
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明公开了一种三相电机缺相保护方法，在三相电机主回路、接触器控制回路的基础上设置弱电控制回路，弱电控制回路中的电流采样装置采集三相电机线电流和相电流，得到每组线电流和相电流Ic与I1、Ib与I3或Ia与I2其中一组的值，传输到与电流采样装置连接的微机，微机经运算和分析，发出指令控制继电器KA1通断，实现对三相电机的缺相保护。本发明不受电流大小影响、响应速度快，可实现三相电机星形接法缺相启动保护、三角接法缺相运行保护。

Description

三相电机缺相保护方法及装置

技术领域

本发明涉及一种电机保护方案，具体讲是三相电机缺相保护方法及装置。

背景技术

三相电机缺相故障是导致三相电机烧毁的常见原因之一。目前一般采用热过载继电器进行保护，此种保护是利用了双金属片在发热时变形脱扣的原理，其脱扣时间与电流大小有很大关系。由于工业用电机的实际负荷往往只有额定功率的60%～70%，在此种情况下缺相，其缺相运行电流往往不会超过热继电器的整定值，导致不能及时保护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种不受电流大小影响、响应速度快的三相电机缺相保护方法及装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的三相电机缺相保护方法，在三相电机主回路、接触器控制回路的基础上设置弱电控制回路，弱电控制回路中的电流采样装置采集三相电机线电流和相电流，得到每组线电流和相电流Ic与I1、Ib与I3或Ia与I2其中一组的值，传输到与电流采样装置连接的微机，在三相电机星形接法启动时，当微机检测到任意一个电流为零或任意一个时间点的任意一个电流大于上一个时间点的电流，判定三相电机为缺相启动，微机发出指令给与微机连接的继电器KA1，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路，实现三相电机星形接法缺相启动保护；

并且微机预设三相电机三角接法线电流与相电流的比值Ic:I1或Ib:I3或Ia:I2为1.732（三相电机中普遍为大家所熟知的结论，这里不做过多论述），三相电机三角接法运行时，当微机检测到Ic:I1或Ib:I3或Ia:I2的值不为1.732，判定三相电机缺相运行，微机发出指令给继电器KA1，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路，实现三相电机三角接法缺相运行保护。

采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下的优点：

1.不受电流大小影响

相比热过载继电器需要在电流超过整定电流时才能保护，该方法可以确保三相电机在任意工作电流下缺相时及时保护。

2.缺相保护响应速度快

热过载继电器由于其特定的脱扣曲线，无法即刻保护，该方法可以在检测到缺相后即刻保护。

3.可以检测到缺相启动

4.可通过特定的程序实现实时监控电流

该方案由于采用电流采样装置实时采集电流数据，这些数据也可以通过特定的程序输出，实现实时监控电流。

作为改进，本发明还可实现三相电机过载保护，所述的微机预设三相电机正常运行时的线电流值或相电流值，当微机检测到任意一个线电流超过预设的线电流值或任意一个相电流超过预设的线电流值持续T分钟，判定三相电机过载，微机发出指令给继电器KA1，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路。

作为进一步改进，当所述的微机判定三相电机缺相运行、缺相启动或过载时，微机同时发出指令给继电器KA2，继电器KA2触点闭合，从而启动警报装置，实现报警功能。

作为再进一步改进，所述的电流采样装置为电流互感器，所述的微机是型号为SC-80HC的PLC，使电流采样和分析更加高效。

附图说明

图1是本发明带有弱电控制部分的三相电机星三角接线图；

图2是本发明简化后的三相电机三角接法运行绕组接线图；

图3是本发明三相电机L1相缺相运行绕组接线图；

图4是本发明三相电机T1绕组断线运行绕组接线图；

图5是本发明简化后的三相电机星形接法启动绕组接线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。

由图1所示本发明带有弱电控制回路的三相电机星三角接线图可知，它包括虚线框内的弱电控制部分，Ic、I1分别为线电流和相电流采样，PLC对采集到的电流Ic、I1进行计算分析，KA1为继电器输出。

1、三相电机缺相启动保护

三相电机正常启动时，启动瞬间电流即为启动电流(一般为额定电流的3～7倍,采用星形接法降压启动时为直接启动时的1/3)，随着电机开始转动，绕组电流迅速下降至正常运行电流。

当三相电机缺一相启动时，未缺的二相绕组相当于串接在380V电源中，无法形成旋转磁场，电机不能启动，该二相绕组上有短路电流流过。因电机无法启动，电流全部用于发热，绕组温度剧烈上升，其阻值迅速下降，此过程中电流持续上升，直至高温将绕组烧断。

由上述可知，三相电机正常启动与缺相启动的电流变化趋势是相反的。

结合上述分析，三相电机的缺相启动保护方案如下：

三相电机星形接法启动时间一般为3-7S，在星形接法启动过程中取至少两个时间点，如图5所示，通过电流互感器采集三相电机这几个时间点的线电流Ic和相电流I1，当缺L1相启动时，I1=0，Ic变大；当缺L2相启动时，I1和Ic都变大；当缺L3相启动时，I1变大，Ic=0。

有上述分析可得，PLC一旦检测到电流为0或一个时间点的电流大于上一个时间点的电流，也就是电流为0或电流变大时，判定为三相电机缺相启动，PLC发出指令，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路，同时继电器KA2触点闭合，可输出警报。

同时当采样的线电流与相电流为Ib与I3或Ia与I2时，判定方法同上，判定结果也于上述结论一致。

2、三相电机缺相运行保护

应用三相电机三角接法线电流与相电流的比值为1.732的原理，如图2，Ic:I1= Ib:I3= Ia:I2=1.732。

三相电机三角接法运行时，根据缺相点的不同，其电路会随之变化，具体分析如下：

1）电源L1相缺相时，绕组T1、T2串联后与T3并联，两端接380V～单相电源，电路简化如图3所示，电流计算如下：

Ia=0，根据并联电路工作原理，

I1=I3=I2×T2/(T1+T3)=0.5I2，Ib=Ic=I1+I2=1.5I2

Ia/I2=0，Ib/I3=3，Ic/I1=3

同理可得，当电源L2相缺相时，Ia/I2=3，Ib/I3=0，Ic/I1=3；当电源L3相缺相时，Ia/I2=3，Ib/I3=3，Ic/I1=0。

由以上计算可知，无论L1、L2、L3哪相电源线缺相时，Ic/I1≠1.732。

2）T1相绕组断线（如接触器主触点A点接触不良）时，T1相电流为0，另两相绕组有相差120°电角度的电流，电路简化如图4所示，电流计算如下：

I1=0，假设 I2=Ix(Φ=0°)，I3=Ix(Φ=120°)，则

Ic=I2+I3=1.732Ix，Ia=I3=Ix，Ib=I2=Ix

Ia/I2=1, Ib/I3=1, Ic/I1=∞

同理可得，当T2相绕组断线时，Ia/I2=∞，Ib/I3=1，Ic/I1=1；当T3相绕组断线时，Ia/I2=1，Ib/I3=∞，Ic/I1=1.

由以上计算可知，无论T1、T2、T3哪相绕组断线时，Ic/I1≠1.732

结合上述分析，三相电机的缺相运行保护方案如下：

通过电流互感器采集三相电机的线电流与相电流（如图2，可以是Ic与I1、Ib与I3或Ia与I2），电机三角接法运行过程中，PLC一旦检测到Ic/I1≠1.732，判定三相电机缺相运行，PLC发出指令，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路，同时继电器KA2触点闭合，可输出警报。

3、三相电机过载保护

通过电流互感器采集电流，同样可以监控三相电机的过载情况，保护方案如下：

PLC预设三相电机正常运行时的线电流值或相电流值（正常运行时的线电流和相电流根据电机功率不同视具体情况而设），电流互感器采集线电流和相电流，当PLC检测到任意一个线电流超过预设的线电流值或任意一个相电流超过预设的线电流值T分钟（T可以自己设定，比如设为1），判定三相电机过载，PLC发出指令，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路，同时继电器KA2触点闭合，可输出警报。

以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明还允许有其他变化，如PLC可用单片机替代，电流互感器可用电流变送器替代，以上变化均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种三相电机缺相保护方法，其特征在于：在三相电机主回路、接触器控制回路的基础上设置弱电控制回路，弱电控制回路中的电流采样装置采集三相电机线电流和相电流，得到每组线电流和相电流Ic与I1、Ib与I3或Ia与I2其中一组的值，传输到与电流采样装置连接的微机，在三相电机星形接法启动时，当微机检测到任意一个电流为零或任意一个时间点的任意一个电流大于上一个时间点的电流，判定三相电机为缺相启动，微机发出指令给与微机连接的继电器KA1，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路，实现三相电机星形接法缺相启动保护；

并且微机预设三相电机三角接法线电流与相电流的比值Ic:I1或Ib:I3或Ia:I2为1.732，三相电机三角接法运行时，当微机检测到Ic:I1或Ib:I3或Ia:I2的值不为1.732，判定三相电机缺相运行，微机发出指令给继电器KA1，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路，实现三相电机三角接法缺相运行保护。

2.根据权利要求1所述的三相电机缺相保护方法，其特征在于：所述的微机预设三相电机正常运行时的线电流值或相电流值，当微机检测到任意一个线电流超过预设的线电流值或任意一个相电流超过预设的相电流值持续T分钟，判定三相电机过载，微机发出指令给继电器KA1，继电器KA1触点断开，从而断开接触器控制回路。

3.根据权利要求1或2所述的三相电机缺相保护方法，其特征在于：当所述的微机判定三相电机缺相运行、缺相启动或过载时，微机同时发出指令给与微机连接的继电器KA2，继电器KA2触点闭合，从而连通警报电路，使警报指示灯发亮。

4.一种三相电机缺相保护装置，包括三相电机主回路、接触器控制回路，其特征在于：还包括弱电控制回路，弱电控制回路中的电流采样装置采样端设于三相电机主回路上的采样点，电流采样装置输出端连接微机输入端，微机输出端连接继电器KA1，继电器KA1控制接触器控制回路通断。

5.根据权利要求4所述的三相电机缺相保护装置，其特征在于：所述的电流采样装置为电流互感器。

6.根据权利要求4所述的三相电机缺相保护装置，其特征在于：所述的微机输出端还连接继电器KA2，继电器KA2控制警报电路通断。

7.根据权利要求4所述的三相电机缺相保护装置，其特征在于：所述的微机是型号为SC-80HC的PLC。