三相交流电机缺相保护器的工作原理

电机断缺相保护器又叫电源缺相保护器。一般都用在三相电机电路上，如果缺少一路电，电机扭力会变小，转子转速会下降，从而导致其它两路电流增大，烧毁电机绕组，其原理就是通过不同手段，对三相电进行监控，如有断路情况，就会自动切断电源，避免烧毁绕组，由于科技发展迅速，断相保护器的类型，有通过监测各路电压控制通断的，有监测各路电流进行控制的。

三相交流电机缺相保护器的工作原理

合上开关QS，按下起动按钮SB2，通过B、C相以及继电器K、热继电器FR、SB1的常闭触点和交流接触器KM线圈构成回路得电串接在主电路中的三个主触点闭合，电动机转动。松开SB2，与SB2并联的交流接触器辅助触点和主触点同时闭合，KM线圈仍然通电……并自锁。要停机时按一下SB1使触点断开，接触器辅助触点和主触点全部断开，电动机切断电源停转。

电容从C1-C6接成星形、产生一个中性点，电机正常时，M点的电压近似为零，与三相四线的中点电位一致，M、N间无电压输出，继电器K不动作。

当供电线路任意一相缺(断)相时，M点电位升高经VD1-4整流、C滤波后，K继电器线圈得电吸合，切断交流接触点使电机断电，从而保护电机不被烧坏。电动机缺(断)，相时间在1秒内、高灵敏继电器K便能动作。

本电路对星形或三角形接法的O.1-50KW电动机均通用，电动机容量超过30KW应选用容量较大的交流接触器。

三相缺相保护原理

概述：

三相缺相、相序错误保护器是为三相电源缺相或错相引起三相系统故障而设计的保护器，主要应用在三相系统异常可能引起工业生产发生严重事故的场所，比如相序错误影响并网逆变器设备正常工作，电气控制电动机反转等。

电动机正反转控制原理图

在三相交流电气控制系统中，正常三相相序情况下，三相供电电压为ABC，供电相电压220V，相电压380V，工作频率50Hz，当合上刀闸开关QF1时，系统带电，PLC等控制器控制KM1接触器吸合，KM2接触器断开时，电动机M开始正向转动，转动频率为50Hz，合计3000转/分钟。当控制KM2接触器吸合，KM1接触器断开时，电动机M开始反向转动。

运行控制设备可以是矿井提升机，物料传送带等设备，当三相系统相序反向时，会使提升机反向运行，必定危机生产安全。

并网逆变器原理图

在三相并网逆变器并网情况下，需要检测电网正常三相相序，只有在电网相序正常情况下，才允许逆变器并网发电运行，而当三相相序不正常或三相缺相情况下，逆变器需要停止运行。当然，这些保护功能，逆变器本身都会集成，但在工程验收发电调试期间，需要检测正确的电网相序才能够进行发电调试。

三相缺相保护器特点：

1 三相电压经过串联电阻接入保护器。

2 工作电源为9~36V供电范围;

3 当三相电源不缺相或相序正常时，保护器上绿灯亮，当缺相或相序错误时，保护器上红灯亮。并驱动继电器动作，给外部保护设备提供保护接入触点。

4 适用于三相相序检测缺相报警，保护三相交流电动机，应用在使用三相交流电的工业领域进行相序监控和保护。

三相缺相相序保护器原理分析：

相序检测原理图

设三相电源分别为UA，UB，UC，经过电阻R接入到保护器，保护器内部由三个元器件对接入电压进行检测，分别是电容C接到A相，电阻R1接到B相，电阻R2接到C相。

检测三个元器件的电压UaNo, UbNo, UcNo，根据三个元器件的电压值就可以判断是否发生了电压相序故障。

1 当发生缺相时，对应的元器件不流过电流，因此，与发生缺相相连接的元器件，如果是电阻器，则电阻两端的电压为0V。如果是电容器，可通过检测电容电流为0A判断，可知，缺相是一种非常好判断的故障。

2 当发生相序错误时，三个元器件的端电压必然与相序正常情况下元器件端电压不同。通过判断元器件两端的电压变化情况即可判断相序是否正常。

根据KCL，KVL理论可求解三个元器件的电压值：

运用复阻抗方法表示电容阻抗为1/Cω，应用节点电压法，列写KCL方程：

用相量表示电压，

令UA=220∠0 V，UB=220∠240 V，UC=220∠120 V，

R=10K，1/ Cω=R1=R2=1K，带入公式中，计算Unon：

知道了中心点电压后，就可以求出电阻R1两端的电压：

同样的方式，可求出R2两端的电压：

这里假设电容所接的一相为A相，当相序正常情况下，电阻R1所接的B相电压，对应的R1两端电压幅值为25.565V，电阻R2所接的C相电压，对应的R2两端电压幅值为15V，可见电阻R1两端的电压大于电阻R2两端的电压;而当相序反向的时候，会使得电阻R2两端的电压大于电阻R1两端的电压。这样就可以通过简单的阻容网络判断电压的相序。

到目前为止，我们讨论了一种利用硬件实现电压相序判断的方法，是一种简单低成本的检测相序方法，现实中，是否所有的三相设备都需要配备这种相序保护器哪?

当然不是，有些设备可以就地取材来判断相序，比如并网用逆变器设备。

并网用逆变器设备由于自身具有采样网侧电压的需求，因此，通过数字处理器(DSP)已经知道了三相电压的大小，那么是否存在一种方法来计算是否电网存在缺相和相序错误，下面来介绍一种软件检测电压缺相的方法：

三相电压从静止坐标变换到旋转坐标，可获得直流电压Ud+，即三相交流电压的正序分量幅值。当三相电压相序反向时，旋转坐标的正序直流电压分量为0，而负序直流电压分量的幅值Ud-等于当三相电压相序正常情况下的Ud+值。这样，仅仅通过软件计算就完全可以知道是否发生了相序错误。