毕业调研报告

调研报告 年 级： 2015年（春） 专 业： 电气化铁道技术 层 次： 高升专 * 名： ***

远程与继续教育学院 2017年 月 日

北京交通大学 1

调研单位评议表 年级 2015年 （春） 层次 高升专 专业 电气化铁道技术 姓名 宋兆义 调研单位

调研起止时间

调 研 单 位 意 见

调研单位盖章 年 月 日 2

北京交通大学 调研报告成绩评议

年级 2015年 （春） 层次 高升专 专业 电气化铁道技术 姓名 宋兆义

题目

评 阅 教 师 意 见

成绩评定： 评阅教师： 年 月 日 3

开 题 报 告 题 目：电动机的缺相保护与再启动技术 报告人：宋兆义 年 月 日 一、选题的目的及意义 随着经济的飞速发展，社会生产的工业化程度的进一步增强，电动机在工农业生产中的应用越来越广泛。尤其是三相电动机，由于其功率大，运行稳定，控制简单，使用方便，在工厂企业中得到大量应用。几乎所有的拖动装置，尤其是泵类和风机类的负载中，更离不开电动机，对电动机的要求也越来越高。

二、调研的重点问题 在三相电动机的运行中，由于种种原因，如三相电源的熔断器一相熔断，或者接触器触点烧损等造成一相接触不良，或由安装维护等原因造成一相断线，都会造成三相电动机缺相运行。若发现不及时，时间稍长便会烧毁电动机，造成设备损坏，影响生产的连续性，给工农业生产造成重大损失。本文深入分析电动机的缺相原因，并结合实际谈谈保护的应用。从分析供配电系统故障对电动机的影响着手，较全面地分析了各种电动机再起动的方法及技术，重点介绍了电压与电流控制式电动机群再起动方法及可编程序控制器电动机群再起动技术，以及如何选择电动机再起动的方法与技术。 4

三、调研方案及具备的条件 1、设置保护的目的 2、供配电系统故障对电动机供电回路的影响 3、电动机再启动方法 4、实现电动机再启动技术 5、电动机再启动的方法与技术的选择

四、调研工作的进度安排 第一周至第二周：查资料，设计实验方案，完成开题报告 第三周至第六周：实验准备，资料统计，中期检查 第七周至第十周：数据整理，测试分析、结题 第十一周至第十二周：毕业论文撰写、准备毕业答辩材料、答辩

五、指导教师意见

指导教师： 年 月 日 5

目录 论文摘要………………………………………………………（ 6 ） 1.1设置保护的目的……………………………………………（ 7 ） 1.2保护基本原理………………………………………………（ 8 ） 1.3保护接线说明………………………………………………（ 8 ） 2.1供配电系统故障对电动机供电回路的影响………………（ 9 ） 2.2电动机再启动方法…………………………………………（ 10 ） 2.3实现电动机再启动技术……………………………………（ 13 ） 2.4电动机再启动的方法与技术的选择………………………（ 16 ） 2.5结束语………………………………………………………（ 16 ） 参考文献………………………………………………………（ 16 ） 6

电动机的缺相保护 与再起动技术

摘要:在三相电动机的运行中，由于种种原因，如三相电源的熔断器一相熔断，或者

接触器触点烧损等造成一相接触不良，或由安装维护等原因造成一相断线，都会造成三相电动机缺相运行。若发现不及时，时间稍长便会烧毁电动机，造成设备损坏，影响生产的连续性，给工农业生产造成重大损失。本文深入分析电动机的缺相原因，并结合实际谈谈保护的应用。从分析供配电系统故障对电动机的影响着手，较全面地分析了各种电动机再起动的方法及技术，重点介绍了电压与电流控制式电动机群再起动方法及可编程序控制器电动机群再起动技术，以及如何选择电动机再起动的方法与技术。

关键词:电动机 缺相保护 再起动 供配电系统故障 7

前言 随着经济的飞速发展，社会生产的工业化程度的进一步增强，电动机在工农业生产中的应用越来越广泛。尤其是三相电动机，由于其功率大，运行稳定，控制简单，使用方便，在工厂企业中得到大量应用。几乎所有的拖动装置，尤其是泵类和风机类的负载中，更离不开电动机，对电动机的要求也越来越高。

1.1设置保护的目的 三相异步电动机两相运行，是引起电动机损坏的常见原因。为什么电动机安装了熔断器保护、磁力启动器附加的热继电器保护、断路器过流保护，都不能很好地对电动机两相运行起有效保护作用昵?

1.1.1首先，根据电机学原理，其如接至两相电源，其定子绕组不可能产生旋转磁场，旋转力矩为零，电动机只震动而不转动。

1.1.2电动机在进入两相电源起动时，实际上处于短路状态，其短路电流为三相启动时启动电流的0.866倍，而一般异步电动机启动电流为额定电流的4一7倍，故电动机在进入两相电源起动时，相当于两相短路时的电流为额定电流的3.464-6.062倍，所以上述电流，即比启动电流小，比电动机额定电流大得多。

1.1.3电动机两相启动时，电动机不运转，运行人员会立即发现，而且熔断器也会熔断，因为熔断器的熔断电流一般按下面两种原则选定。对于启动次数少及启动时1司较短的电动机，按IH-IZ/2.5选定对于反复启动及加速慢的电动机，按1H=1Z/ (1.6-2)选定。上述两式中，IH是熔断器的额定电流IZ为电动机三相启动电流。

1.1.4对于运转中的电动机，突然断掉一相电源后，在机械惯性作用下，在某些特定条件下尚可滞速旋转。山于电动机过电流倍数与电动机实际负荷和电动机本身最大力矩倍数K有关。当最大力矩倍数大于2时，电动机将维持两相运行，但转速大大降低，K愈大电动机 8

两相运行时的过负荷倍数愈大。当最大力矩倍数K等于2时，电动机带额定负荷并发生两相运行情况下，电动机的过电流大约为额定电流的3.5倍，此时电动机如果按规定选用的熔断器作保护，熔断器可以熔断，并起保护作用。但是，当电动机只带50%的额定负荷时，两相运行电流大致与额定电流相等。而当电动机负荷在50%额定负荷上，又在额定负荷以下两相运行时，熔断器就不能可靠地起到保护作用了。下常电动机的启动电流为电动机额定电流的4-7倍。山此可以看出熔断器不可能可靠的保护电动机两相运行。第三种情况是电动机最大力矩倍数K小于2时，电动机将减速停车，直至熔断熔丝。除了熔断器保护,在三相低压电动机保护中，还采用热继电器，作电动机过负荷保护。其动作电流一般选1.1倍额定电流，考虑备用裕度，以防止电动机的电压变动及环境温度变化而误切电动机，一般是按1.2-1.3倍额定电流选择热元件，依靠热力保护热惯性产生的延时，躲开启动电流。所以山热元件构成的过负荷保护，也不可能可靠保护电动机两相运行。同样对于断路器过流保护，一般按躲开电动机启动电流整定，显而易见，按这样整定值也不能正确的保护电动机两相运行。

1.2保护基本原理 目前的电动机缺相保护电路大部分采用微机保护或电子式保护装置，元件较多，线路复杂，工作可靠性不高，出现问题时往往失去保护₩用，或者工作失常，造成电动机保护拒动或不能合闸，对生产造成不利影响。本文介绍的保护装置具有原理简单，元件少，工作可靠，基本不需维护等特点。并且通过适当的配置元件，可起到无功补偿的作用。

该保护装置的原理为三相星形接线的中性点，三相负载平衡时电位很低，基本相当于地电位。而当三相电源缺相时，中性点电位会升高至相电压。利用这一特点，对电源的供电情况进行监测，从而起到缺相保护作用。

1.3保护接线说明 三个电容器接成星形，电容器端子分别接A、B、C三相电源，中性点接电压继电器的线圈，线圈另一端接地。电压继电器的常闭接点应串接与交流接触器的控制回路中。当八、B、C任一相断开时，中性点电位升高为相电压，电压继电器动作，使交流接触器的控制回路断开，切除电动机电源。本电路中电容器容量不必选得太大，主要是耐压水平足够即可。选择耐压值时应注意，因电压为交流电压，需考虑其峰值，并考虑一系数，留有余地。如果电动机的功率因数较低，可在选择电容器容量时，结合电动机的功率和功率因数，选择合适的电容值，使保护装置同时起到无功补偿的作用。电压继电器的选择主要 考虑其整定范围能够满足实际最高电压的要求。

以上主要是针对低压电动机考虑。对于高压电动机，一般属于大型设备，其保护装置比较完善，这里不在赘述。

这种保护装置接线简单，易于实现，适用于各类三相感应式电动机及其他需要缺相保护的场所。安装时可直接和控制回路一起安装，基本不占用空间，但要保证安全距离。通过上面的分析我们明确了电动机的缺相原因，以及缺相保护的基础原理。通过分析得出了 9

设置保护的目的和保护的原理，并简单的介绍了接线方法。当然仅靠保护是不够的，为了更好的提高连续化生产的功率，我们通常还要在电动机的在起动方面加以努力。目前电动机再启动的方法及技术有许多种，而且各有千秋，如何根据经济技术比较确定企业需要的电动机再启动方法及技术是一个摆在我们面前的关键问题。下面结合再启动等相关知识做如下浅析

2.1供配电系统故障对电动机供电回路的影响 电动机的再启动过程分为两部分，即当供配电系统发生故障时电动机开始失速；故障切除电源恢复后电动机再加速至原转速。分析电动机再启动技术应首先了解供配电系统故障对电动机供电回路的影响。供配电系统故障的不同对电动机供电回路的影响也不一样，再启动处理的方法也应有区别。供配电系统故障分单相接地、两相短路、三相短路、对称及不对称等多种故障形式，但对电动机供电回路的影响主要取决于故障的时间及电压降低的幅度。

2.1.1瞬时欠压 瞬时欠压(Voitage Sag)是瞬时的电压降低，而不是电压的消失，其过程分为电压降低与电压恢复两部分。供配电系统发生故障的瞬时，由于感应电动机转子的磁链不能突变，原有的电流将继续存在，并在定子绕组端子间感应电压。该感应电压并不立即下降，而且能保持相当长时间，此电压称为残余电压。由于残余电压的存在，如果电源断开后，很快又再次合闸，将出现较大的合闸冲击电流及冲击转拒，冲击大小由合闸瞬1司电动机的残余电压大小及相位决定。根据电动机残余电压衰减的不同瞬时欠压可分为断电故障、近距离短路故障和远距离短路三种形式。断电故障是指电动机群与供配电系统断开所引起的故障。发生的原因重要是误操作。例如误将运行变电所的电源断开。断电故障时，由于电动机转子中的电磁能没任何消耗，电动机残余电压衰减的很慢。断电故障在瞬时欠压中发生的概率最低。近距离短路故障是指在与电动机电气距离较近处发生的短路故障。在近距离短路故障时，电动机转子中的电磁能因向短路点提供短路电流而很快衰减，因此残余电压衰减的也很快。近距离短路故障在瞬时欠压中的发生率较高。远距离短路故障是指在与电动机电气距离较远处发生的短路故障。在远距离短路故障时，电动机转子中的电磁能也因向短路点提供短路电流而有所衰减，残余电压衰减的较快，但比近距离短路故障衰减的慢些。远距离短路故障在瞬时欠压中的发生率最高。电动机的残余电压不仅与短路故障的电气距离有关而且还与故障的形式有关，如果供配电系统内具有补偿电容器将会降低残余电压的衰减速度。为了防止由于残余电压的存在对电动机所产生的冲击，BZT(备用电源自动投入)等保护应在电动机母线电压衰减小于0.33PuV/HZ时才能动作，或作用于电源电压与电动机残余电压之间的相差小于30内。电动机残余电压衰减速度直接影响采用小于0.33P u V/HZ保护的动作时间，以及电动机母线电压的恢复及电动机再启动的时间。瞬时欠压时因电压快速恢复会发生仅部分电动机停运的情况，此时电动机再启动技术的处理应是躲过电动机残余电压的影响，然后立即将停运的电动机直接再启动。