采用电流检测法的三相电机缺相保护电路

【中心议题】

• 设计了一种三相电机缺相保护电路
• 对该电路节进行了调试和试用，效果良好

【解决方案】

• 采用电流检测法，全面检测整个三相电源电路中产生的缺相
• 采用电流检测法，检测电机是否过载

在铁路信号设备中有很多地方用到三相电机,如驼峰空压机、提速道岔电动转辙机等。三相电机工作时必须有可靠的三相电源,如果缺相,很容易烧坏电机绕阻。现在一般采用的3个电容“星型”连接于三相电源中的缺相保护电路,只能对保护电路之前的三相电源进行缺相检测,而对于保护电路之后的开关、接触器、熔断器、电机接线等开路造成的缺相,则无法进行检测。为此,根据三相电机的工作特点,设计出一款电流检测法的缺相保护电路,能全面检测整个三相电源电路中产生的缺相,并能检测出电机是否过载,保护电机不被烧坏。

1　电路原理

如图1所示,电路采用直流24 V电源为继电器J供电,该电源经电阻分压和稳压管稳压后,产生12 V电压为其他电路供电,运算放大集成电路LM324被接成电压比较放大电路,电流互感器T1、T2、T3检测三相电机工作电流大小。三相电源正常时, 3个比较放大器同相输入端电压低于反相输入端电压,其输出端均为低电平, H点电位为零,三极管V1、V2截止,继电器为落下状态;当三相电机电路中缺一相时,两相供电,工作电流将升高很多,对应的互感器二次侧感应电流升高,经二极管整流、电容滤波、电位器分压后,加到比较放大器同相输入端的电压升高,当超过反相输入端的电压时,除缺相外的2个比较放大器输出高电平,经D4~D6组成的或门电路使H点为高电平,再经电阻R4分压加在V1基极,使三极管V1、V2导通,时间继电器得电,延时3 s吸起自闭,接通报警电路报警,同时切断电机供电电路,保护电机不被损坏。采用JSBXC-850继电器延时3 s吸起,是为了防止电机启动时电流大而误动保护电路。故障排除后,按动复位开关K,电路恢复正常。

2　电路调试

三相电机功率大小决定工作电流的大小,用0·8 kW的自来水增压电机进行试验,采用电流互感器。为了保证安全,互感器二次侧的一个输出端接地,调节RD4使反相输入端为4 V,逆时针调节RD1、RD2、RD3为最低端,接通电机电源,电机运转正常后,再分别调节RD1、RD2、RD3,使各比较放大器同相输入端电压为3 V左右(此值可以根据电机正常工作电流的最大值设定),这时电机启动和运转应仍能正常工作。人为将电机供电电源断开一相,使电机缺相运转, 3 s后时间继电器应能吸起报警,并切断电机供电电路,起到保护作用。

3　使用效果

自来水增压电机是根据水压高低自动控制,工作时间长,启动频繁,而且由于工作环境差,接触器和接线端子经常产生接触不良而烧坏电机。在进线端串接三相电机保护电路后,控制电机的接触器位于保护电路后面,在接触器励磁电路中串接JS-BXC-850继电器1组后接点,正常工作时,电流处于正常范围,保护电路不启动。当某相电路中出现接触不良或开路,保护电路将启动,切断接触器的励磁电路,接触器落下,避免电机烧坏。

经过一段时间试用,未再出现因缺相或接触不良而烧坏电机现象,效果良好。