一种新颖电压取样型电机保护器

摘要： 本文描述了一种新颖电压取样型电机保护器的保护特性、以及过压、欠压、断相(或错相)等特性。

关键词： 新颖电压取样；电机保护器；保护特性

引言

在三相交流电动机的使用中，越来越多的用于三相不可逆转的传动设备(如水泵、风机、空压机、电梯电机等)。为使电机能在断相、相序、过压、欠压情况下及时得以保护，相应保护器应有上述保护功能，以保证电机和设备正常安全工作。在电压取样型保护器中，通常通过保护器对电机工作电压进行监测，判断其电压状态(如过压、欠压、相序、错相，并在保护器面板上呈现上述故障指示)，如有故障，保护器则对三相供电电路中的控制电器(如交流接触器)进行控制，分断主回路电源，从而对电机和传动设备进行有效的保护。

电压取样型保护器与电流取样型比较其最大特点是：它与被保护电器设备的功率大小无关，而只根据电网电源质量的情况来进行保护，使被保护电器避免因电源质量不良造成损坏。特别是在三相不可逆转设备或馈电线路中，待确定相序后，因维修或更改供电线路与原认定相序错相相接时，保护器可鉴别其原定相序，从而对电机和相应设备进行保护。

保护器保护特性

通常电压取样型保护器，主要对电机缺相和相序进行保护，而对电机在实际运行中，工作电压常处于欠压或过压却很难起到有效保护，针对被保护电机实际工作情况，工作范围宽是其保护器新颖之处；在此工作范围内(交流三相300V~460V)，保护器实现其欠压及过压保护动作特性(动作特性见图1、图2)。另外在上述保护功能基础上，保护器还可根据需求，不仅对过压保护(380V~460V可调)和欠压保护(300V~380V可调)电压值设置，而且其保护延时也可调(过压保护：延时0.5S~5S可调；欠压保护：延时1S~10S可调)，这为电压取样型保护器保护功能和使用拓展了使用空间。

保护器欠压及过压动作特性(图1)中，特性线1为单相过欠压特性线、特性线2为双相过欠电压特性线、特性线3为三相过欠电压特性线。

电机保护器

在设计中，因考虑保护器应有过压、欠压、断错相三种保护功能为一体，采用3输入端与非门和电压比较器来完成此功能。如果发生上述故障，在IC4B组(图2)输入端⑧、②、①分别决定断错相、过压、欠压故障，此时信号输入为“0”电平，且经IC4C组反相(用此组输出端⑥来驱动V1的工作状态)使V1截止，KA1由吸合状态变为释放状态，控制触点转换。图2中KA1的触点为释放状态下(V1截止工作情况下)，保护器如处在正常工作状态时KA1呈吸合状态(V1放大工作状态下)。

断错相保护

三相电源经A、B、C端进行检测，且三相电源分别加入RC移相电路，如在相序一定，则在n、w两端nw矢量较小，通过对此电压整流、滤波，使L3(断错相)指示无以驱动，则光耦IC2(对采样信号与工作电压起隔离)处截止不导通状态。从而使IC4A输入端⑾、⑿、⒀端均为“0”状态，则输出⑩端为“1”，此时主要取决于IC4B输入②、①端的变化。如有错断相或缺相故障时nw矢量增大，通过对此电压的整流、滤波使L3与IC2工作。IC4A输入端为“1”，则输出端⑩为“0”，从而致使V1截止，KA1释放，保护器呈保护工作状态。

欠压工作保护

当IC1A组⑨端(欠压)电压与⑩端(由IC4A端经R8、R9电阻分压)，IC1A中⑩端电压U⑩＞U⑨，则⑧端为“1”，欠压指示灯L1工作。IC1B⑿中⒀与比较(通过RP3、R11对C5充电，设定欠压保护时间)；当U⑿＜U⒀则⒁端为“0”则IC4B中①端为“0”，V1截止，KA1释放，保护器呈保护状态。

过电压保护

当IC1C组⑤端(过压)电压与⑥端比较，U⑤＞U⑥时，⑦端输出“1”，过压指示灯L2工作，IC1D中③端与②端(RP4、R17对C9充电，过压保护时间设定)U③＜U②，则①端为“0”，则IC4B中②端为“0”，V1截止，KA1释放，保护器呈保护状态。

典型应用电路

AS-11电机保护器的典型应用电路示于图3。

结语

该电压取样电机保护器在过压、欠压两种情况下，因保护电压范围宽，且电压保护参数值以及保护时间可设置，这为用户在使用上提供了极大的方便。另外对电动机最常见的断相故障和相序进行保护，又不受电机设备功率大小限制，是电压取样型保护器最大特点，现已被广泛使用。

参考文献：
1.  钱金川、金林升：电子式电动机保护器浅析，机床电器，2004.2期
2.  陆俭国等，机床电器检验测试手册，机械工业出版社，1999