3.6　电动机保护电路

3.6.1　由一只中间继电器构成的缺相保护电路

图3-56所示是由一只中间继电器构成的缺相保护电路。

（1）电路组成　图3-56所示电路中的KAJ为中间继电器线圈，KAJ-0是其常开触点；KM为交流接触器线圈，KM1是其自锁触点，KM2是三组常开触点，用于控制三相电动机电源；SA1为停止开关；SA2为启动开关。

（2）工作原理　电路的工作原理可从电动机启动与缺相保护两个方面来说明。

①电动机启动　当合上三相空气开关SA3以后，三相交流电源中的L2、L3两相电压加到中间继电器KAJ线圈两端使其得电吸合，其KAJ-0常开触点闭合。

按下启动开关SA2按钮，交流接触器KM线圈得电吸合，其常开触点KM1闭合后自锁，KM2触点闭合后使三相电动机得电运转。

②缺相保护　如果L1相因故障缺相，则KM交流接触器线圈失电，其KM1、KM2触点均断开；若L2相或L3相缺相，则中间继电器KAJ和交流接触器KM线圈同时失电，它们的触点会同时断开，从而起到了双重保护作用。

提示：KAJ中间继电器、KM交流接触器线圈电压均为380V，交流接触器大小由负载来确定。

3.6.2　由中间继电器等构成的缺相保护电路

图3-57所示是由中间继电器等构成的缺相保护电路。

（1）电路组成　图3-57所示电路是由KM交流接触器与KA继电器为核心构成的。

（2）工作原理　图3-57所示电路的工作原理可从以下几方面来说明。

①供电通路　当合上电源开关QS以后，交流电源一路加到交流接触器KM-1主触头上；L2、L3两路电源熔断器加到启动按钮开关SB2上端。

②启动过程　当按下启动按钮SB2时，交流接触器KM的线圈、中间继电器KA的线圈先后得电，交流接触器的KM的主触头KM-1闭合，使电动机得电工作。同时，交流接触器KM的辅助触头KM-2及中间继电器KA闭合，保证在松开启动按钮SB2后，电动机维持正常工作。

③停止过程　当按下停止按钮SB1时，交流接触器KM的线圈断电，同时中间继电器KA的线圈断电，主触点断开，电动机停止工作。

④缺相保护　假如电动机在运转过程中，电路出现异常使电动机处于缺相运转时，该电路能立即断开交流接触器KM的线圈电压，使三相电动机停止转动，从而有效地保护了三相电动机。

提示：三相电动机在使用过程中，由于某种原因缺相运行而烧毁的现象时有发生，造成三相电动机缺相运行有如下几种可能。

①外部电网缺相。

②转换开关QS接触不良，其某一相不能送往后级电动机。

③某一FU1熔丝熔断。

④交流接触器KM-1触头烧损出现了接触不良。

⑤热继电器FT的热元器件因某种原因而被烧断。

⑥线路中的导线接头有接触不良或断裂之处。

3.6.3　具有单相电动机失压和欠压保护功能的正、反转控制电路

图3-58所示是具有单相电动机失压和欠压保护功能的正、反转控制电路，主要应用于小型粉碎机、木工刨锯机及豆浆轧制机等小型机械上。

（1）电路组成　图3-58所示电路主要由KM1、KM2交流接触器为核心构成。

（2）工作原理　图3-58所示电路的工作原理可从以下几个方面来说明。

①供电通路　当按下主电源开关QF1，再按下保护开关QF2以后，单相交流220V的电源N、L通过空气开关QF1的闭合，一方面将电源送给交流接触器KM的主触头N1、L1；另一方面又经保护开关QF2送给电源控制及正、反转控制电路。此时线路处于待启动状态。

②启动过程　当按下启动开关SB2时，KM1交流接触器线圈得电吸合，其KM1-1触点闭合以后给电动机M供电使其运转，KM1-2触点闭合以后实现自锁；当松开启动按钮SB2以后，电动机保持原状态不变。

③正、反转控制　QS是正、反转控制开关，是一种具有动合触点但无法自动复位的旋转开关。当旋动该开关使其动合触点闭合时，KM2交流接触器得电吸合，其KM2-1触点闭合，从而使电动机M改变了运转方向，达到了正、反转控制的目的。

提示：

①空气开关QF1是主电源开关，可选用高分断小型DZ47-ZP型空气开关，其额定电流根据单相电动机M的额定电流选择，以防止电动机M产生短路故障和过电流故障。

②交流接触器KM1、KM2可选择B系列小型交流接触器。主触头电流按电动机M额定电流的3～5倍选择。交流接触器线圈电压为交流220V。交流接触器KM1可实现对电动机失压和欠压的保护。

③空气开关QF2是控制线路的保护开关，可选用DZ47-ZP1A小型空气开关。

④停止按钮SB1、启动按钮SB2可选用LAY3型按钮，转换开关QS也可选用LAY3型的。

3.6.4　由漏电继电器构成的三相电动机保护电路

图3-59所示是由漏电继电器构成的三相电动机保护电路。该电路不仅适用于单台电动机，也适用于多台电动机的同时保护，主要保护功能有触电与漏电保护、缺相保护、短路保护及过载保护。

（1）电路组成　图3-59所示电路中的漏电继电器KA1的①脚和②脚是220V交流供电电源输入端；③脚为B相电源电压输入端；④脚是由内部触点接通以后输出B相电源提供给控制电路；⑤脚未使用，CT端为零序电流互感器检测信号输入端。

图3-59所示电路中，SB2为启动按钮，SB1为停止按钮；KM为交流接触器，KM1、KM2是它的触点（常开方式）；DA为点动按钮开关；FT为热继电器。

（2）工作原理　图3-59所示电路的工作原理可从以下几个方面来说明。

①供电通路　380V三相交流电压一路加到KM交流接触器的主触点KM2上；其余路分别经各自的熔断器FU4～FU6以后提供给控制线路。

②电动机启动与停止过程　当按下SB2启动开关以后，交流接触器KM线圈中的电流通路形成而吸合，其常开触点KM1闭合以后进行自锁，KM2常开触点闭合后使三相电动机得电工作。

当按下停止按钮SB1时，KM交流接触器线圈失电而释放，KM1、KM2触点均断开，使三相电动机停止工作。

③漏电与触电保护　电动机在正常工作状态时，如果电机漏电或人身触及漏电设备，则漏电继电器的零序电流互感器CT一旦检测到漏、触电信号且达到额定动作值时，漏电继电器即能迅速运作，切断电源并自锁，只有查明并修复以后才能重新启动。

④缺相保护　从图3-59所示电路中可以看出，A相是漏电继电器的工作电源，B相是从漏电继电器内部触点输出的交流接触器线圈控制电源，C相是380V交流接触器线圈的另一路工作电源。当发生三相电源任意缺一相的情况时，图3-59所示电路均会自动停止工作，从而保护电动机不会因缺相运行而烧毁。

⑤短路与过载保护　短路保护由熔断器FU1～FU3、FU4～FU6来实现。热继电器FT用作电动机的过载保护，其保护原理比较简单，读者可自行分析。

⑥点动控制　当按下控制按钮DA后，电动机即能进入点动工作状态。

提示：

①图3-59所示电路同样适用于Y形或△形启动及各种类型的降压启动电路。

②JD6-E型漏电继电器的主要技术参数为：电源电压为220VAC±20％；输出容量为5A/380V；保护动作小于等于0.2s；额定漏电动作值为330mA；触电动作值为500mA；消耗功率为5W。

3.6.5　由三只电流互感器构成的三相电动机保护电路

图3-60所示是由三只电流互感器构成的三相电动机保护电路，可对电动机缺相进行保护。

（1）电路组成　图3-60所示电路是由IC1、VT1、IC2、T1、TA1～TA3为核心构成的。其中：IC1的型号为LM324，是一块内含4只运算放大器的集成电路，电路中仅用了其中的3只连接成电压比较器。比较器的基准电压由R6、RP4分压后得到。R6是为了限制电压使其不致过高，以免损坏IC1而设置的，不可不用。

（2）工作原理　电流互感器TA1～TA3用于检测电动机工作电流的大小。一旦电动机缺相运行，则另外两相的电流将会升高许多（升高多少根据负载大小而定），对应的互感器二次绕组中感应电流就会增加。该电压经VD1-VD3半波整流、C1～C3电容滤波后，一旦IC1的③、④、脚中有两只引脚上的电压高于基准电压（即H点电压），也就是运算放大器的同相输入端电压高于反相输入端电压时，IC1-1、IC1-2、IC1-3中有两个运算放大器比较器输出高电平，再经过由VD4～VD6组成的或门后使A点变为高电平。该电平经由R1～R4、C5、C4延时限流以后，加至VT1基极，使VT1、VT2相继导通，KA继电器线圈得电吸合，进而使交流接触器或报警装置动作，从而达到缺相保护的目的。

R1～R4与C4、C5对开机的启动电流有延时作用，延时时间的长短可通过改变这几只元器件的参数值来进行调整，也可根据实际需要确定。

供电电路由T1电源变压器、IC2三端稳压集成电路及VD20～VD23桥堆等组成。

220V交流电压加至电源变压器T1的初级，经变压后从次级输出15V交流低压，经VD20～VD23桥式整流、C20滤波、IC2稳压，得到12V直流电压给控制电路供电。

提示：

①TA1、TA2、TA3电流互感器铁芯中穿过的是电动机三根相线，互感器的匝数应根据被保护电动机的功率大小来确定。

②调整时，可先在电动机的进线处装一单联开关作缺相调整用（空载相一般不会损坏电动机），用导线分别在互感器铁芯上穿绕3匝，再将RP4调至最大位置，然后启动电动机，调RP1～RP3，使IC1③、⑤、脚上的电压相等，且最大。回过来再调RP4，使H点电位略高于IC1③、⑤、脚上电位即可。然后断开电动机进线处加接的开关，使电动机缺相运行，若几秒钟后继电器KA动作，则调整结束。