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三相智能電動機缺相保護在工業(yè)維護中的應(yīng)用與選型

更新時間:2021-06-28 點擊次數(shù): 862次

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

摘要:電源缺相易造成電動機燒損,不僅嚴重危害電動機的運行,而且造成維護困難。在不添加缺相保護器前提下,同時不改變原有設(shè)備性能,對電動機控制電路做適當調(diào)整,實現(xiàn)缺相保護功能,有效保護電動機。該法簡單易行,成本極低。

 

關(guān)鍵詞:三相電動機;缺相故障;保護電路;電路改進;故障對比

 

0 引言

    三相電動機作為一種*的設(shè)備,在天車、消防泵、水泵、風(fēng)泵、油泵、空氣壓縮機、大型車床等有著廣泛的應(yīng)用。三相電動機為大多數(shù)設(shè)備提供著動力,一個現(xiàn)代化的工廠甚至需要幾百到上萬臺電動機,因此三相電動機的事故率嚴重影響著工業(yè)生產(chǎn)的效率、和維護成本。然而在各種設(shè)備在出廠設(shè)計和制造過程中,三相電動機啟動和運行控制電路,大部分采用降壓啟動(即星三角形啟動、自耦變壓器降壓啟動等),決大多數(shù)在控制方面僅僅考慮電壓不足時的保護,沒有考慮當三相交流電出現(xiàn)缺相時如何對電動機進行控制保護。然而,電源缺相,對三相電動機的啟動和運行危害很大,極易造成電動機燒損,常常給生產(chǎn)帶來不便,造成企業(yè)損失。

    在長期實際維護中,對三相電機故障原因進行了統(tǒng)計分析,故障原因占比如圖1所示。

圖1三相電機故障分

 

    其中,三相電機缺相故障占比達到71%,三相電機缺相是造成電動機損毀的主要原因,其造成的隱患和經(jīng)濟損失不可輕視。如何進行三相電機的缺相保護是工業(yè)維護的重中之重。

    現(xiàn)在,對三相電動機的缺相保護已較多采用電子電路缺相保護、集成電路缺相保護等,但這些保護方法,電路復(fù)雜價格較貴,不利于降低企業(yè)成本。本文選擇一種三相電機永bu缺相啟動和運行的控制線路應(yīng)用在三相電機中,在不添加缺相保護器的前提下,同時不改變原有設(shè)備性能,對三相電動機控制電路稍調(diào)整,就達到缺相保護功能的方式,有效保護三相電動機。

 

1 缺相保護原理

    根據(jù)三相交流異步電機啟動和運行控制原理要求,在原有三相電機控制線路基礎(chǔ)上稍作調(diào)整,使其線路具有缺保相護作用,電路如圖2(a)所示。

 

圖2系統(tǒng)原理圖

 

    圖 2(a)中 SB1啟動常開按鈕,SB2停機常閉按鈕,KA繼電器,KM接觸器,F(xiàn)U熔斷器,F(xiàn)R熱繼電器。

    1)啟動原理

    如圖2所示,先將按鈕(SB1)觸頭閉合,A相電源流經(jīng)繼電器(KA)線圈B相電源得電,使得串聯(lián)在繼電器(KA)觸頭閉合,同時A相電源經(jīng)過接觸器(KM)線圈與繼電器(KA)閉合觸頭取C相電源得電,接觸器(KM)工作,電機就啟動運轉(zhuǎn)。

    2)停止原理

    按下按鈕(SB2)觸頭斷開,A相電源就斷開。繼電器(KA)與接觸器(KM)的線圈無法取A相電源而失電,則接觸器無法工作,電機無法啟動運轉(zhuǎn)。

    3)缺相停機原理

    若A、B、C缺A相,KA、KM的線圈電源取A、C相,接觸器繼電器失電,電機就無法啟動運轉(zhuǎn)。若A、B、C缺B相,KA的線圈電源取A、B相,KA失電無法工作,常開觸頭不動作,KM線圈就無法通過KA常開觸頭取C相電源,電機就無法啟動運轉(zhuǎn)。若A、B、C缺C相,接觸器KM線圈電源是取C、A相電源,接觸器失電電機就無法啟動運轉(zhuǎn)。

    總之,三相交流電源缺任何一相,電機都無法啟動運轉(zhuǎn)。當電源缺相時達到有效控制電動機,使電動機停止運行,起到缺相保護器作用。

 

2 三相電機保護電路改進及應(yīng)用

    三相異步電動機缺相時,電動機將無法啟動。轉(zhuǎn)子左右擺動,有強烈的尖叫聲。對電動機造成磨損。當電動機在運行中電源缺相時,如不降低負載,電動機的定子電流勢必增加,引起過熱,長時運行致使三相電機燒毀。在分析三相電機缺相保護原理基礎(chǔ)上,對某機務(wù)段約120臺各型三相電動機(其中37kW以上的三相交流異步電動機有35臺,25kW的三相異步電動機85臺),運用三相電機永bu缺相啟動和運行的控制線路技術(shù)進行改造,歷時一年多竣工;經(jīng)性能鑒定,*符合各類大功率三相電機的控制要求,已正式投入使用。在很大程度上克服了三相電機缺相時對電動機本身的傷害,了缺相損壞三相電動機對機車檢修,日常維護的影響。線路簡單,改造方便,材料便宜,該技術(shù)實用性較強,*可以滿足大規(guī)模三相電動機改造的要求。

    以其空氣壓縮機為例,改造僅僅加裝一只繼電器,不改變原有設(shè)備性能,對三相電動機控制電路稍調(diào)整,就達到缺相保護功能的方式,有效保護電動機。如圖2(b)所示,虛紅框內(nèi)為改裝部分。

 

3 應(yīng)用效果

    經(jīng)改造的線路簡單,僅增加很少電子元件;占用空間小,不改變原有電器整體布局;投資小,有效保護電機,使用效果良好。

3.1經(jīng)濟效果

    直接經(jīng)濟效益:

    該段現(xiàn)有37kW以上的大功率三相交流異步電動機有35臺,25kW的三相異步電動機85臺。如果從市場重新購買缺相保護器需要成本7.45萬元以上,每臺缺相保護器單價為(600~700)元。通過技術(shù)改造,只需調(diào)整電機控制線路,加裝一只繼電器,每只繼電器單價為95元,共計1.1萬元,從而節(jié)約設(shè)備配件購置成本約6萬元。

    設(shè)備改進前該機務(wù)段全年總計發(fā)生大小三相電機故障71起,其中三相電機缺相造成的設(shè)備故障總計51起占到了電機故障的71%,該段設(shè)備車間在維修該類電機的技術(shù)力量薄弱,一般外委修理,一臺37kW三相電機修理費用為2000元以上(每千瓦的維修費用為60元)每年直接造成的經(jīng)濟損失就約8萬元,其中部分三相電機用于機車上需檢修的重要設(shè)備,如天車、空氣壓縮機等。在技術(shù)改造前,此類電機共發(fā)生故障12起,造成的誤工停時費用為2000元/d臺。修復(fù)一臺故障三相電機需要3d,產(chǎn)生的誤工停時費6000元,間接因電機故障產(chǎn)生的誤工停時費每年約7萬元。

    可見,改造后效益顯著。

    效益:技術(shù)改造以前,由于各類設(shè)備上的三相電機,在電源缺相情況下,發(fā)生各類電機故障甚至發(fā)生三相電機燒毀,嚴重影響設(shè)備的運行。而技術(shù)改造后,設(shè)備正常運行得到了有效的保證,從根本上杜絕了因為電源缺相而引起的各類三相電機事故。技術(shù)改造產(chǎn)生了良好的效果。

3.2改進前后三相電機故障對比

    三相電機控制線路改造前,各類設(shè)備因電源缺相,頻繁發(fā)生電機燒損的現(xiàn)象,在三相電機中各類故障中占約71.4%。通過認真執(zhí)行三相電動機缺相保護改進工作,初步改造后電動機缺相故障降到了全年26件,三相電機缺相故障占比降至約54%。之后,經(jīng)過了改造三相電動機的質(zhì)量有了顯著提高,效果十分明顯,試行階段統(tǒng)計,全年三相電機缺相故障共發(fā)生3件(占比約12%),其中臨修2件,超范圍修1件(燒損1件,技術(shù)故障2件),故障件數(shù)大幅度下降,設(shè)備改進完畢并通過,性能鑒定后(約120臺),正式投入使用,全年未發(fā)生一次因缺相造成的三相電機損毀,三相電機缺相故障率降至0%,總計減少開支15萬元,改造前后,各種原因下的三相電動機故障次數(shù)分布如圖3所示。

圖3三相電機故障情況表

 

4 安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

4.1產(chǎn)品簡介

    ARD該系列低壓電動機保護器,具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能??膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元,具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍:可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

4.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

 

5 結(jié)語

    理論與實際相結(jié)合,在分析三相電機缺相保護原理基礎(chǔ)上,采取低成本思路,在原有三相電機控制線路基礎(chǔ)上稍作調(diào)整,使其控制線路具有缺相保護作用。通過這次技術(shù)改造,該段三相電機使用情況良好,未再發(fā)生因缺相造成的故障現(xiàn)象,改造后電機運行穩(wěn)定可靠。既實現(xiàn)全電機的缺相保護,又節(jié)約經(jīng)濟成本21萬余元,故這種三相電機缺相保護電路簡便、可靠、成本極低,具有市場推廣價值。

 

參考文獻:

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[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2020.06版

 

作者簡介:劉細鳳,女,本科安科瑞電氣股份有限公司

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