三相交流电相序_缺相检测保护电路设计
三相电源断相与相序保护器设计说明书
三相电源断相与相序保护器设计摘要三相电源在我们的生活中扮演着一个极其重要的角色，并且运用的地方多于大功率仪器设备上，在原来的传统工业控制中,是由外部电源相序接线的准确性来控制，这样对操作者有较高的要求.为了降低操作者的要求，因此一个缺相与相序保护继电器对于三相电源来说作用是相当大的，三相电源保护继电器的核心是通过单片机编程对三相电检测是否有缺相、错相问题来对电机进行及时的保护。
首先要对三相电源的断相、错相问题故障进行分析，并结合PIC12F675单片机编程的功能，找出可靠性高、实施性强的保护方案,同时通过发光二级管来反馈给使用者所需要的信息.有了保护继电器就可以避免三相电源一些不必要的损失，不仅降低了操作者的要求,同时也减少了很多的物力人力，具有十分重要的意义！关键词:三相电源，断相检测,错相检测，继电器目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 三相电源简介 (1)1。
2 本课题的主要内容 (2)1。
3 工作原理图 (2)第2章硬件电路设计与实现 (3)2.1 方案的设计 (3)2。
2 电源模块设计 (5)2。
3电压采样及其电路设计 (6)2.4 PIC12F675单片机的介绍 (7)第3章软件设计 (10)3。
1 主程序设计 (10)3.2 断相检测部分 (11)3.3 相序检测部分 (12)第4章系统制作与调试 (13)4.1 元器件清单 (13)4.2 硬件与软件调试 (14)第5章总结与体会 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录 (18)附录A 原理图 (18)附录B 程序 (18)附录C PCB图 (33)附录D 实物图 (34)第1章绪论1。
1 三相电源简介三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电.三相交流电源,是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源.三相交流电的用途很多，工业中大部分的交流用电设备，例如电动机，都采用三相交流电，也就是经常提到的三相四线制.而在日常生活中，多使用单相电源,也称为照明电.当采用照明电供电时,使用三相电其中的一相对用电设备供电，例如家用电器，而另外一根线是三相四线之中的第四根线，也就是其中的零线，该零线从三相电的中性点引出.“三相电”的概念是：线圈在磁场中旋转时，导线切割磁场线会产生感应电动势，它的变化规律可用正弦曲线表示。
三相交流电源缺相保护电路
三相交流电源缺相保护电路张海涛Ξ(长沙学院物电系,湖南长沙410003) 摘 要:介绍了一个主要由峰值检波器和脉冲宽度鉴别器构成的三相交流电源缺相保护电路.当三相交流电源出现缺相或某相电压过低时,电路动作切断电源,保护用电设备,并发出报警信号.关键词:三相交流电源;缺相;峰值检波器;脉冲宽度鉴别器中图分类号:TN710 文献标识码:A 文章编号:1671-119X(2005)01-0016-04 目前世界上电力系统所采用的供电方式,绝大多数是三相制[1].所谓三相制,就是由三个频率相同而相位不同的电压源作为电源供电的体系.这是由于三相制在发电、输电和用电方面都有许多优点.三相电源一般是由三个同频率、等幅值和初相依次相差120°的正弦电压源按一定的方式连接而成.这组电压源称为对称三相电源,依次称为A相、B相和C相,分别记为U A、U B、U C.U A(t)=U PMcosωtU B(t)=U PMcos(ωt-120°)U B(t)=U PMcos(ωt+120°)它们的波形和向量如下图1:(a)波形 (b)向量图1 三相电压源的波形和向量图 在实际电路中,由于种种原因会出现缺少相序的情况,该情况称之为缺相.如缺少U A,或U B,或U C.电机在缺少相序的情况下不能启动工作,或者工作不稳定甚至烧毁.为了保护用电设备,特此设计电路在缺相时(相电压过低也视为缺相)起保护及报警作用.1 设计思想考虑到三相电源为交变电源,若正常时U A、U B、U C峰值电压出现为等间隔时间,通常在电路中把时间表示转换为脉冲表示,因而把三个峰值表示为三个脉冲形式,如此转换电路可使用峰值检波器[2].如果出现缺相的情况,即缺少峰值,那么脉冲宽度将变宽.考虑到这样的现象,使用脉冲宽度检测便能判断出是否缺相.大致方框图如图2所示.图2 脉冲宽度检测框图2 功能模块实现(1)实现峰值检波部分工作原理如图3所示.该峰值检波器由电压比较器μA760与电容C、电阻R、二极管D组成.V I加在比较器的同相输入端,此时比较器输出高电平,反第15卷第1期2005年3月 湖南工程学院学报Journal of Hunan Institute of EngineeringVo1.15.No.1Mar.2005Ξ收稿日期:2004-06-048作者简介:张海涛(1972-),男,讲师,研究方向:微电子与固体电子.相输入端的电容C 经过二极管、电阻充电到输入信号的峰值.但由于比较器的输入偏流及二极管的漏电流,电容器上的电压在非充电时间内缓慢放电,故在同相端的输入信号到达峰值那一时刻,比较器才有高电平输出.这样在比较器的输出端出现了一串反映峰值的脉冲信号.图3 峰值检波器(2)脉冲宽度鉴别部分 工作原理如图4所示:该鉴别器由比较器与运算放大器及电容、电阻、N 沟道的J FET 管组成.Vi 加在运放的反相输入端,如果J FET 栅极为低电平,那么J FET 处于截止状态,JFET 截止.则Vi 对电容C充电,电容C 两端电压VC 上升,由于V c =(Vi/RC )T ,若令V c <V2比较器输出高电平;充电时间持续到J FET 栅极发生电平翻转,J FET 栅极发生电平翻转,此时J FET 导通,电容C 通过J FET源极漏及开始放电,电容C 两端电压V c0快速下降,V c0<V 2比较器输出仍为高电平.如此反复对电容充电放电.图4 鉴别器3 功能模块仿真测试为进一步证实设计思想的正确性,我们通过计算机辅助电子线路设计软件来帮助我们对该电路进行检测.本文中的所有电路图都是通过Protel [3]制作.以下就便通过Pspice 仿真各功能模块电路如图5所示:通过对各部分的模拟伪真后,发现设计思路基本可行,并无很大的误差,基本能实现设想的情况,对缺相情况时能起到保护作用.图5 整体电路方框图71第1期 张海涛:三相交流电源缺相保护电路 4 外围辅助电路部分411 集成稳压电源此外,我们还要为电路提供供电用的和比较使用的集成稳压源[4],它是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备.其输出电压大小基本上不受电网电压、负载及环境温度的变化而影响.在本电路中需要两种独立提供稳定电压的电路,第一种是给集成块供电用的电压源,另一种是具有精密电压的供比较器作比较时用的基准电压源.(1)供电电压源我们选取CW317,这是一种三端式集成稳压器,它是在三端固定输出集成稳压器的基础上发展起来的.这种稳压器是鉴于许多电子仪器仪表要求稳定的固定输出电压而设计的.它只有3个外部引出端子:输入端、输出端、公共端.使用灵活方便.它的性能指标是:电压调整率为0.005%～0.02%/V ,电流调整率为0.1%～1.0%,纹波抑制比为-65～-85db.其电路设计的特点是使集成片的输入电流几乎全部流到输出端,流到公共端的电流非常小,一般为50～100μA ,当负载电流从10mA 变化到额定值时或从3V 输入到最大的额定输入电压时,其公共端可调整节点电流的变化量为0.2～5μA.基于集成芯片这一特点,可以用少量的外部元件方便地组成精密可调的稳压器或稳流器电路.它的应用电路如图6:图6 供电电压源的应用电路(2)基准电压源我们选用MAX873,这是一种采用激光修正的低功耗、低温漂、精密带隙基准电压源,广泛用于便携数字仪表、数据采集系统、A/D 或D/A 转换器中.MAX873可输出2.500V 的基准电压,最在允许偏差为+—115mV ;低温漂,电压温度系数的典型值为3×10-6℃,最大也不超过7×10-6℃;电源电压范围宽,为+415～18V ,最大工作电流为10mA ;低功耗,静态电流为280μA.它的应用电路如图7:利用TRIM 端能对基准电压进行微调,调节范围是+—4%;在此电路中,C 为消噪电容,取0.1μf ;RP1为100K 精密多圈电位器,对输出电压微调,调节范围是+—95mV ;RP2为20K 精密多圈电位器,调整RP2可获得0～2.5V 的任意基准电压值.图7 MAX873基准电压源的应用电路4.2 控制报警部分作为三相电机电源缺相保护的一部分,当电源出现问题的时候,它必须能够在第一时刻切断电路,以保护电机不受损伤;并且要能够及时发出信号提醒操作者,不管是可见的还是可闻的.我们可以采用双向可控硅组成电子开关,来控制三相交流电源的通断;另外只用一个红色L ED 开关来报警,当然我们可以另加一个音乐芯片.可控硅[5](SCR )是一种三端可控器件,实现了弱电对强电的控制.它体积小、重量轻、效率高、寿命长、无噪声、无磨损、维修方便,在工业上应用广泛.可控硅可用作电子开关,以代替触点交流接触器使用.应用交流场合的可控硅器件,我们可以选用双向可控硅,这是因为它具有双向可控的优点.双向可控硅的管心是用N 型硅单晶片的两面三刀侧扩散形成PN P ,再在两面三刀端设置PN 结,形成N PN PN 五层结构的三极管.它在两个方向均能触发.它用作电子开关时的应用电路如图8所示:图8 可控硅电子开关的应用电路在图8中,Vct1为控制电压,当它取值为高电平时,SCR 导通,所以电源通过SCR 给负载提供电力;而当它取值为低电平时,SCR 截止,负载停止工作.5 完整的电路结构完整的电路结构如图9所示,它将前面分析的各功能模块电路有机有结合在一起,能够较好的完成缺相保护功能。
三相电机的缺相和相序保护的逻辑控制电路
捷设 计 方 法 。本 文 利 用 分 析 设 计 法 ， 绍 缺 相 和 相 介
序 保 护 的 逻 辑 控 制 电路 。 该 电 路 对 电 网和 相 序 有 自
动 监 测 和 判 断执 行 功 能 。
整 体 设 计 思 路 如 图 １的流 程 。
交 变 电 压 卜— ＿ 整 形 卜 ＿ ＿ 逻辑 控 制 模 块
Ａ
图 ２
控 制 ， 护 电机 及 其 它 系 统 的 安 全 ， 者 在 常规 操 作 保 笔 过程 中参 照 此 文 作 进 一 步 的 改 进 和 完 善 ， 出相 关 提
的逻 辑 控 制 电 路 。
Ｂ
２ 缺 相和 相 序判 断 电路
电器 控 制线 路 的 设 计 方 法 有 两 种 Ｊ 一 般 设 计 ：
响， 同样 存 在 隐 患 。此 外 ， 些 电 路 的 元 件 多 、 格 这 价
如 图 ２ 先 利 用 电 磁 感 应 原 理 从 相 线 上 获 得 交 ，
变 电压 Ｕ ｌ Ｕ２ Ｕ ３ 让 交 变 电压 通 过 二 极 管 整 流 ， ｉ、 ｉ、 ｉ ， 送 非 门 电路 整 形 。若 为 改 善 输 出 脉 冲 的 边 沿 特 性 ， 也 可 用具 有 非 门 特 性 的 施 密 特 触 发 器 代 替 ， 服 原 克 电路 输 出脉 冲边 沿 特 性 较差 的 缺 点 。
解 。但 转 动 过 程 中 若 缺 相 或 相 序 不 对 ， 判 断 电 路 该
无 法 自动 切 断 电源 ， 电动 机 照 常通 电 运 转 ， 而 电机 得
Ｕ ｉ ３
不 到 保 护 。 缺 相 运 行 是 引 起 电 动 机 烧 坏 的 常见 故 障
之 一 ， 有 关 资 料 统 计 ， 国 因缺 相 而 烧 坏 电机 占烧 据 我 坏 电机 事 故 总 数 的 ５ ％ ～５ ％ 之 多 。 为 做 到 实 时 ０ ８
缺相的相序保护板的设计原理
缺相的相序保护板的设计原理
相序保护板是一种常用于电力系统中的保护设备，用于监测和保护电力系统中缺相情况，确保电力系统正常运行。
缺相的相序保护板的设计原理是通过监测电力系统中的相序，当发现缺相情况时，迅速采取措施来保护电力设备和用户的安全。
缺相是指电力系统中出现缺少或丢失一个或多个相位的情况。
相序保护板主要用于三相交流电力系统，其设计原理基于三相电路中各个相位之间的等幅和120°的相位差。
相序保护板通常通过监测系统中的相位电压来实现对缺相情况的检测。
它可以同时监测三相电压，并根据这些数据来判断相序是否正常。
当发现缺相情况时，相序保护板将触发相应的保护动作，例如断开主电源，以避免电力设备受到损坏或危险。
在实际的设计中，相序保护板通常采用微处理器或专用的电路来实现相序的监测和保护功能。
它会对三相电源进行采样和处理，通过比较各个相位之间的相位角和电压幅值来判断相序是否正常，从而触发相应的保护动作。
此外，相序保护板的设计中还需要考虑到对非正常相序的容忍度和动作的灵敏度。
对于短暂的相序异常，相序保护板应该具有一定的容忍度，以免误动作。
而对于持续或严重的相序异常，相序保护板应该迅速动作，以保护电力系统和电气设备的安全运行。
总之，相序保护板的设计原理基于对电力系统中缺相情况的检测和保护。
通过对三相电压的监测和比较，相序保护板可以确保电力系统中的相序正常，保护电力设备和用户的安全。
三相交流电机缺相保护器电路图
三相交流电机缺相保护器电路图
本保护器电路简单可靠、制作容易、无需复杂调试，一装就成。
电路如图所示。
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。
三相电机缺相保护电路设计工作原理及注意事项
三相电机缺相保护电路设计工作原理及注意事项三相电机是工业生产中常用的电动机，它可以提供较大的功率输出。
在使用过程中，如果发生了缺相现象，即三相电源中的一个相线中断或丢失，会导致电机无法正常运行，甚至损坏电机。
因此，为了保护电机和避免生产事故的发生，需要设计和安装缺相保护电路。
下面我将详细介绍缺相保护电路的工作原理以及设计注意事项。
缺相保护电路的工作原理如下：1.监测电路：缺相保护电路需要安装在电机所连接的三相电源上。
它通过监测三相电源中的电压来判断是否缺相。
2.电压监测：缺相保护电路使用电压传感器监测三相电源中的电压变化。
通常使用电压变压器将高压电源降到适合监测的范围。
传感器将电压信号转换为适合处理的低电平信号，并提供给控制电路。
3.控制电路：控制电路接收来自传感器的信号，并进行信号处理和判断。
当控制电路检测到一个或多个相线的电压低于设定的阈值时，它会判定为缺相状态，并触发保护动作。
4.保护动作：当缺相保护电路判断出缺相状态时，它会触发相应的保护动作，以防止电机继续工作，避免损坏。
常见的保护动作有断开电源开关、触发报警灯或蜂鸣器等。
在设计缺相保护电路时，需要注意以下事项：1.设定阈值：设计缺相保护电路时需要合理设定阈值。
阈值过低会导致误报缺相，频繁触发保护动作，降低生产效率；阈值过高则可能无法及时发现缺相故障。
根据实际情况和电机的额定电压进行综合考虑。
2.电压传感器：选择合适的电压传感器很重要。
传感器需要能够适应高电压环境，并且具备高精度和可靠性。
常用的传感器有电位器、变压器和电容式传感器等，根据实际需求选择合适的传感器。
3.调试和测试：在完成电路设计和安装后，需要进行调试和测试工作。
可以使用模拟缺相的方式进行测试，验证保护电路的可靠性和准确性。
同时需要注意测试时的安全措施，以免发生电击或其他事故。
4.定期维护：缺相保护电路需要进行定期的维护和检查。
包括对电路元件进行清洁和检查，查看电路的工作状态和保护动作的准确性。
三相电动机缺相保护
参考文献
[1]《电工》．广州市职业技术培训中心．1998年
[2]商福恭主编，《怎样快速查找电气故障》．中国电力出版社．2008年
[3]苗玲玉主编．《电气控制技术》机械工业出版社.2008年
[4]徐国和主编．《电工学与工业电子学》，高等教育出版社.2005午
当三相异步鼠笼式感应电动机的主电源中A、B、C任一相断开时，中性点电位升高为相电压，小型中间继电器的电动作，使交流接触器的控制回路断开，切断受保护三相异步鼠笼式感应电动机的主电源。这样就保护了三相异步鼠笼式感应电动机不会因为缺相而损毁。
本方法中所使用的电容器，容量不必选得过大，主要是耐压要足够高即可。
小型中间继电器的选择，主要是考虑其线圈的额定工作电压，应能满足实际的最高电压的要求。
以上主要是针对常用的低压三相异步鼠笼式感应电动机而考虑的。对于高压电动机，一般属于大型设备，其保护装置比较完善，这里不再赘述。
通过试验表明：这种保护装置接线简单，易于实现，可用于多种常用的小型三相异步鼠笼式感应电动机，以及其他类似的需要缺相保护的场所。安装时可直接和控制回路一起安装，基本不占用空间，但要保证安全距离。
另外，在电动机启动之前，电源若有缺相、错相等不正常情况时，则保护电路也可以防止电动机启动，同时也进行声、光报警。
3．提示：XI3-G型缺相和相序保护继电器与三相电源的连接有一定的要求，在安装好其三根引线以后，如电动机无法启动，则说明XJ3-G型继电器内部的相序鉴别电路已启动工作。此时，只要将XJ3-G型继电器的①、②、③脚端任意两根引线对调并连接好，则待电动机正常启动运行以后，说明相序已经认定。
三相三线制的缺相保护电路图(百度文库)
这是一种用于三相三线制电源缺相保护电路，A、B、C缺任何一相，光耦器输出电平低于比较器的反相输入端的基准电压，比较器输出低电平，封锁PWM驱动信号，关闭电源。
比较器输入极性稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。
三相四线制的缺相保护电路
....由于电网自身原因或电源输入接线不可靠，开关电源有时会出现缺相运行的情况，且掉相运行不易被及时发现。
当电源处于缺相运行时，整流桥某一臂无电流，而其它臂会严重过流造成损坏，同时使逆变器工作出现异常，因此必须对缺相进行保护。
检测电网缺相通常采用电流互感器或电子缺相检测电路。
由于电流互感器检测成本高、体积大，故开关电源中一般采用电子缺相保护电路。
图5是一个简单的电子缺相保护电路。
三相平衡时，R1～R 3结点H电位很低，光耦合输出近似为零电平。
当缺相时，H点电位抬高，光耦输出高电平，经比较器进行比较，输出低电平，
封锁驱动信号。
比较器的基准可调，以便调节缺相动作阈值。
该缺相保护适用于三相四线制，而不适用于三相三线制。
电路稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。
三相交流电相序_缺相检测保护电路设计
１ 引言
在电子、电力、仪表、自动控制和电力电子等设备 中，往往需要检测判断三相交流电源的相序和是否缺 相，如果产生缺相或者是相序有误的时候就要及时形 成保护。 特别是对于只允许单向旋转的设备而言，如 果相序有误可能造成其旋转件损坏；如载人电梯因相 序的改变，使运行方向与预定方向相反，可能危及人 身安全。 这时就有必要采取措施进行相序检测。
现有的相序检测方法有的使用数字逻辑电路或单片机电路较为复杂而且由于单片机的特殊结构很容易受到电磁的干扰使程序跑飞鉴于上述原因本文提出设计了一种新颖的相序缺相检测保护电路能够避免三相交流电在不平衡点波动造成保护电路频繁动作的缺陷经使用取得了良好的效果已经成功应用在自动控制设备的控制系统该电路的设计是基于纯硬件模拟电路结构简单体积小可靠性高极大地提高了电路的稳定性和抗干扰能力且具有保护隔离输出功能电路原理分析21相序缺相检测电路原理根据三相交流电知识三相交流电的相电压三角函数表达式为
２ 电路原理分析
２．１ 相序、缺相检测电路原理
根据三相交流电知识三相交流电的相电压三角
函数表达式为：
uA=Umsinωt
uB=Umsin（ωt-
2π 3
）
uC=Umsin（ωt+
2π 3
）
分析上述表达式可知三相交流电源每相的相位角
相差
2π 3
。以
uA 和 uB 相为例，如果将
uB
相
位
角
延
迟
π 3
得：
第 ３６ 卷第 １ 期
陈柱峰：三相交流电相序、缺相检测保护电路设计
35
uB=Umsin（ωt-
三相交流电相序检测器电路设计
三相交流电相序检测器电路设计
在使用三相交流电动机时，需要知道所连接三相电源的相序，若相序
不正确，则电动机的旋转方向将与所需的相反，从而导致安全事故。
本电路的
功能为检测三相交流电源的相序，并在相序正确的前提下自动接通负载，若不
正确则负载不工作。
电路工作原理：三相交流电经过降压、整流后分别接入A、B、C 三端，A、B 两端分别经过电阻器R1、R2 和稳压二极管VS1、VS2 限幅、整形后送
至IC 集成电路的2 个时钟脉冲信号端。
若相序正确（即A、B、C 三相顺序出现正脉冲），则IC 集成电路的1 脚和13 脚均输出高电平，使得VT1、VT2
导通，继电器K 线圈得电，K 的动合触点闭合，用电设备开始工作。
此时，C
端通过电阻器R3 和稳压管VS3 向IC 集成电路的复位端输出复位信号，1 脚和13 脚输出低电平，由于电容器C2 上开始放电，使得三极管VT1、VT2 继续导通维持继电器继续得电，负载正常工作，完成三相交流电一个周期的变化。
若相序错误，则使得13 脚保持低电平，三极管VT1、VT2 截止，继电器K 的
线圈失电，K 的动合触点断开，用电设备停止工作（双D 触发器功能表如附表所示）。
三极管VT1、VT2 选用S9013 型硅NPN 晶体管；IC 选用CD4013 型双D 触发器集成电路；K 选用JRX—13F 型12V 直流继电器；其它元器件无特殊要求，可按图上标示选择。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
三相电机的缺相和相序保护的逻辑控制电路
三相电机的缺相和相序保护的逻辑控制电路陈赐海 (福建漳州师院物理系,福建 漳州市 363000)摘 要:旨在进一步优化三相异步电动机系统控制,综合考虑三相电源的相序和缺相两因素对电动机运转的影响,设计一种系统控制的辅助逻辑电路,在电源缺相或相序不对时,自动切断电源,更好保护电机。
关键词:三相;相序;缺相;仿真;逻辑控制1 引言目前,异步电动机控制电路的设计思想,大多采用三相电源中的两相判断缺相或相序问题[1],或者把取样电路接成星形,缺相时,利用星形电路的中性点与电源零线之间的电压不为零的特点,经过一系列变换控制电路,推动执行元件使电动机跳闸。
这样,往往没有把缺相和相序共同考虑,存在一定的缺陷。
如:当电动机断相运行时,无论空载或负载,随着电流增大,时间一长,电机都有烧坏的可能[2]。
而且,三相电源的相序决定电动机的正反转,若在转动过程中未能强制禁止因缺相或相序不对造成的影响,同样存在隐患。
此外,这些电路的元件多、价格较高、可靠性较差。
文献[3]中提到相序检测和缺相报警电路,设计思路合理,对检查电机的相序是否正确,以及保护电机不致因缺相而引起升温和热损坏,提出了独到见解。
但转动过程中若缺相或相序不对,该判断电路无法自动切断电源,而电动机照常通电运转,电机得不到保护。
缺相运行是引起电动机烧坏的常见故障之一,据有关资料统计,我国因缺相而烧坏电机占烧坏电机事故总数的50%～58%之多。
为做到实时控制,保护电机及其它系统的安全,笔者在常规操作过程中参照此文作进一步的改进和完善,提出相关的逻辑控制电路。
2 缺相和相序判断电路电器控制线路的设计方法有两种[4]:一般设计方法(经验设计法)和逻辑设计方法(分析设计法)。
其中方法二是根据生产工艺的要求,利用逻辑代数分析、化简、设计线路,两种方法配合应用是一种简捷设计方法。
本文利用分析设计法,介绍缺相和相序保护的逻辑控制电路。
该电路对电网和相序有自动监测和判断执行功能。
三相电源断相与相序保护器设计说明书要点
三相电源断相与相序保护器设计摘要三相电源在我们的生活中扮演着一个极其重要的角色，并且运用的地方多于大功率仪器设备上，在原来的传统工业控制中，是由外部电源相序接线的准确性来控制，这样对操作者有较高的要求。
为了降低操作者的要求，因此一个缺相与相序保护继电器对于三相电源来说作用是相当大的，三相电源保护继电器的核心是通过单片机编程对三相电检测是否有缺相、错相问题来对电机进行及时的保护。
首先要对三相电源的断相、错相问题故障进行分析，并结合PIC12F675单片机编程的功能，找出可靠性高、实施性强的保护方案，同时通过发光二级管来反馈给使用者所需要的信息。
有了保护继电器就可以避免三相电源一些不必要的损失，不仅降低了操作者的要求，同时也减少了很多的物力人力，具有十分重要的意义！关键词：三相电源，断相检测，错相检测，继电器目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 三相电源简介 (1)1.2 本课题的主要内容 (2)1.3 工作原理图 (2)第2章硬件电路设计与实现 (3)2.1 方案的设计 (3)2.2 电源模块设计 (5)2.3电压采样及其电路设计 (6)2.4 PIC12F675单片机的介绍 (7)第3章软件设计 (10)3.1 主程序设计 (10)3.2 断相检测部分 (11)3.3 相序检测部分 (12)第4章系统制作与调试 (13)4.1 元器件清单 (13)4.2 硬件与软件调试 (14)第5章总结与体会 (15)致谢 (16)参考文献 (17)附录 (18)附录A 原理图 (18)附录B 程序 (18)附录C PCB图 (33)附录D 实物图 (34)第1章绪论1.1 三相电源简介三相交流电是电能的一种输送形式，简称为三相电。
三相交流电源，是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。
三相交流电的用途很多，工业中大部分的交流用电设备，例如电动机，都采用三相交流电，也就是经常提到的三相四线制。
三相电源相序自动纠正及缺相保护电路
三相电源相序自动纠正及缺相保护电路刘木泉（广州市康讯动力科技有限公司 广东 广州 510110）摘 要：介绍了一种实用的相序自动纠正及缺相保护电路。
该电路使用市售的相序检测继电器制作，价格便宜，经济实用。
具有相序检测、相序自动纠正、缺相保护功能。
关键词：相位检测 相序纠正 缺相保护0 引 言三相设备(如三相压缩机、三相电机等)在使用三相电源供电时，传统的做法是通过试接来保证三相程序接入。
在试接的过程中，必然存在三相逆相接入的可能，时间虽短，但对设备亦有一定的损害。
更为严重的是：三相电源常常因雷击，外力作用而出现三相中的某相断路，造成缺相。
如果不能在运行过程中对三相设备进行缺相保护，则会使三相设备在断相情况下异常工作，轻则设备运行不正常，重则烧毁三相设备。
针对上述问题，本文提出了一种相序自动纠正及缺相保护电路。
利用检测正、反相序的相序继电器来分别控制两个按倒相方式接线的接触器，实现了自动相序识别，即当输入端的交流电相序错相时，其输出端能够将交流电的相序自动予以纠正。
如果出现缺相现象，控制电路会立即停止电动机运行或者不执行启动功能。
1 电路构成如图1所示，电路由正泰公司生产的两个型号为XJ3-G的相序保护继电器XJ1、XJ2，以及两个三相交流接触器KM1、KM2组成。
图12 电路原理分析2.1 XJ3-G的相序保护继电器功能型号为XJ3-G的相序保护继电器如图2、图3所示。
当①、②、③脚分别输入为正相序ABC、BCA、CAB时，相序保护继电器的⑤、⑥导通，⑦、⑧断开。
当①、②、③脚分别输入为逆相序CBA、ACB、BAC或者缺（断）相时，相序保 护继电器不动作，⑤、⑥保持常开，⑦、⑧保持闭合。
图2 图32.2 相序自动纠正功能如图1所示，两个相序保护继电器按正、反相序接在L1、L2、L3上。
利用检测正、反相序的相序继电器来分别控制两个按倒相方式接线的接触器，实现了自动相序识别，即当输入端的交流电相序错相时，其输出端能够将交流电的相序自动予以纠正。
三相三线制的缺相保护电路
三相三线制的缺相保护电路这是一种用于三相三线制电源缺相保护电路，A、B、C缺任何一相，光耦器输出电平低于比较器的反相输入端的基准电压，比较器输出低电平，封锁PWM驱动信号，关闭电源。
比较器输入极性稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。
这种缺相保护电路采用光耦隔离强电，安全可靠，RP1、RP2用于调节缺相保护动作阈值一种自恢复过压保护电路三相电源相序/缺相检测器本文介绍的三相电源相序/缺相检测器，主要用来检测三相交流电源的接线是否缺相以及相序是否正确。
电路原理如附图所示，图中，若A相（1）、C相（3）、B相（2）分别连接至可控硅A、G、K极时，可控硅T将在单相半个周期内导通，发光二极管将发出正常亮光，当连接A、B、C三相的相序不正确时，可控硅T的导通时间将会变短，平均电流随之减小，LED亮度也就大为降低。
当三相交流电缺（断）其中一相或两相时，可控硅截止，LED熄灭，图中R3、R4和C的数值将决定延时时间t的长短。
LM324四运放的应用LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。
它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图1所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。
两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。
LM324的引脚排列见图2。
图 1图 2由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。
下面介绍其应用实例。
反相交流放大器电路见附图。
此放大器可代替晶体管进行交流放大，可用于扩音机前置放大等。
电路无需调试。
放大器采用单电源供电，由R1、R2组成1/2V+偏置，C1是消振电容。
三相电动机缺相保护电路（自我保护）
三相电动机缺相保护电路（自我保护）
一种简单、有效、经济的电动机断相自动保护方法，只须对常见电动机的控制电路进行一些改进，即可实现对电动机断相起动或运行进行自动保护。
这种电路是在原控制电路中加入了一个交流接触器J，即在B、C 两相间接入J线圈，并把它的一个常开触点串入原交流接触器KM线圈电路中。
改进电路，如图1示。
它的最大特点是将三相电源同时引入控制电路。
其工作原理：
先将组合开关Q闭合，为电动机起动做好准备。
此时主电路和控制电路同时得电，接于B、C两相间的交流接触器线圈J通电，铁芯被吸合，使串接在交流接触器KM上的常开触点J闭合。
当按下起动按钮SB2时，交流接触器KM通电吸合，主电路上的3个主触点闭合，辅助触点自锁闭合，电动机M便起动。
当电动机出现缺相时，如果缺B相或C相，交流接触器线圈J失电，串接在交流接触器线圈KM中的触点J断开，使得交流接触器线圈KM失电，于是自锁触点断开，主触点也断开，电动机失电不能起动（此时无损）或停止运转；如果缺A相，交流接触器线圈KM失电，自锁触点断开，主触点断开，电动机失电，不能起动（此时无损）或
停止运转。
这样就保证了电动机在电路缺相时不被烧毁。
三相缺相检测电路的原理分析
三相缺相检测电路的原理分析本部事业部电源开发部付应红前言：对于使用三相交流电的用电设备，一个最基本的可靠性保护功能就是三相输入缺相检测功能，当三相输入中任何一相电压缺相时，该电路模块输出缺相告警信号。
通过对告警信号的处理，保证了对用电设备的安全保护。
一、工作原理1、电路原理图原理图如图1所示：图1 电路原理图2、工作原理其工作原理如下：当三相输入电压正常时，其三相输入相电压波形如图2所示，为便于分析，将一个电源周期分为6等份，如图2所示T1、T2、T3、T4、T5、T6。
在这六个区间，三相电源之间的关系如表1所示：图2 三相正常时检测电路波形图在区间T1内，U A >U C >U B ，A 相电压最大，B 相电压最小，因此，在图1中的光藕D1和二极管VD5导通，此时，控制信号U C 为低电平，当时间从T1进入T2区间时，U A >U B >U C ，A 相电压最大，C 相电压最小，因此，在图1中的光藕D1和二极管VD4导通，控制信号U C 为低电平，如此类推，在区间T3、T4、T5、T6时，控制信号U C 均为低电平，所以，在一个电源周期内，控制信号U C 为低电平，也就是说，当三相输入电压正常时（不缺相），控制信号U C 一直为低电平，从而使缺相告警信号PHFL 为低电平，表示输入正常。
当三相输入电压缺相时，其检测电路波形图如图3所示，图3 三相缺C 相时检测电路波形图由于缺C 相时，线电压只有U AB 一相，当U AB 在过零点附近时，光藕D1不导通，U AB U ABtU Ct其余二个光藕也不导通，此时，控制信号U C 为高电平，从而使缺相告警信号PHFL 为高电平，表示输入缺相，送ECU 处理。
3、电路设计说明（1） 控制信号C V 的计算 图1中，各点电压说明如下：V A ：光藕输出；V B ：电压比较器LM339第4脚输入；V C ：三极管VT1基极控制信号；V R ：所有比较器的比较电压基准。
三相相序缺相检测电路TC783A
三相相序缺相检测电路TC783ATC783A为三相相序和缺相检测电路，可用作检测三相正弦波电压的相序和缺相状态，同时有保护功能，具有单电源，功耗小，功能强，输入阻抗高，采样方便，外接元件少等优点。
使用在控制板上，对三相电压进行指示；也可在电机上使用，对电机的正反转进行控制和缺相进行保护。
一． TC783A电路具备以下特点 :▪单电源工作，电源电压9-15V。
▪对输入正弦波电压设计为施密特检测，有效去除干扰。
▪动态检测三相的存在，分别对三相输出指示。
▪正反序输出指示。
▪有过压保护的设计，外电压和内基准比较，有锁定和不锁定两种输出。
二、电路框图与工作原理三相电压信号A、B、C经分压电阻网络分别进入电路1、2、3脚,通过对正弦波进行施密特检测了解信号的存在并送入缺相检测电路检测后输出指示，电路13脚为内部脉冲发生电路的外接电容约为0.1-0.15μ。
三相正弦输入正常时，对应A、B、C输入1、2、3脚的输出端12、11、10脚输出为低电平；当某一相没有输入信号时，对应的输出脚上将有高电平。
根据缺相检测的结果，在不缺相的情况下相序指示电路将输出相序，在三相电压信号A、B、C进入电路1、2、3脚的状态下，9脚输出高电平指示正序；而在三相电压信号A、C、B进入电路1、2、3脚的状态下，8脚输出高电平指示反序。
在缺相状态下，9脚8脚皆输出低电平。
电路另外还设计了保护电路，可对过流、过压信号进行检测和输出。
5脚为采样输入端，输入信号与电路内的6V基准比较，并在电路6脚输出。
如果采样高于6V，输出高电平。
4脚对输出方式将有两种控制选择：4脚接低电平，输出为不锁定输出，即输入高输出高，输入低输出低；4脚接高电平，输出为锁定输出，这时输入高输出高，而输入低后输出仍高，需要4脚接地复位才能输出低。
用户进行选择。
三．管脚图与管脚功能：四、电路参数和推荐工作条件：五、应用例图三相交流电相序检测电路图１电路用于检测三相交流电的相序是否正确。
三相交流电相序检测器电路图
三相交流电相序检测器电路图三相电相序是以某相电量的相位超前排列在前面，而电量的相位滞后的相排列在后面，三相之间互差120度电角度，第二相滞后第一相120度电角度，最后的一相滞后第一相240度电角度。
但是由于相差360度相当于同相位，因此最后的一相又相当于超前第一相120度电角度。
因此任意将两条电源线对调，则相序变反，电机反转。
若再对调两条电源线后再一次另外对调任意两条电源线则相序又变回原来的相序。
也就是说RST为正转相序的话，TRS和STR都与RST 一样为正转相序，另外的SRT、TSR和RTS三种都是反转相序。
三相交流电相序指示器的相序检测原理将相序指示器接至三相电源上，便可测出其相序，如下图：其中：两个灯泡相同，其电阻值是R。
则：可根据两个灯泡的亮度确定电源的相序（相序指示器）。
分析（正序）：B相灯泡电压：C相灯泡电压：三相电源相序的判定：若以接电容一相为A相，则B相电压比C相电压高。
B相灯较亮，C相较暗（正序）。
三相交流电相序检测器电路图在使用三相交流电动机时，需要知道所连接三相电源的相序，若相序不正确，则电动机的旋转方向将与所需的相反，从而导致安全事故。
本电路的功能为检测三相交流电源的相序，并在相序正确的前提下自动接通负载，若不正确则负载不工作。
一、电路工作原理电路原理如图所示。
三相交流电相序检测器电路图三相交流电经过降压、整流后分别接入A、B、C 三端，A、B 两端分别经过电阻器R1、R2和稳压二极管VS1、VS2 限幅、整形后送至IC 集成电路的2 个时钟脉冲信号端。
若相序正确（即A、B、C 三相顺序出现正脉冲），则IC 集成电路的1 脚和13 脚均输出高电平，使得VT1、VT2 导通，继电器K 线圈得电，K 的动合触点闭合，用电设备开始工作。
此时，C 端通过电阻器R3 和稳压管VS3 向IC 集成电路的复位端输出复位信号，1脚和13 脚输出低电平，由于电容器C2 上开始放电，使得三极管VT1、VT2 继续导通维持继电器继续得电，负载正常工作，完成三相交流电一个周期的变化。
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根据上面的分析，只要将三相交流电的每一相电
压延迟 π 相位角后与前一相电压叠加整流输出，如果 3
相序正确则整流后的电压将为 0。 如果处于逆序或者
是缺相状态，输出电压将不为 0。 根据上述原理可设计
制作出相序、缺相检测电路。 电路原理图如图 3 所示。
图 ３ 相序、缺相检测保护电路原理图
图 3 中 相 序 、 缺 相 检 测 电 路 由 R1～R9、C1～C3、
早期的相序、缺相检测电路由简单的电容、电阻 组成，虽然结构简单，但电容值较大，用指示灯指示， 功耗较大，体积也大，且不能实现自动检测输出；现有 的相序检测方法有的使用数字逻辑电路或单片机，电 路较为复杂，而且由于单片机的特殊结构，很容易受 到电磁的干扰，使程序跑飞。
鉴于上述原因本文提出设计了一种新颖的相序、
D1～D6 构成。 其中 R4～R9 为分压限流电阻，D1～D6 构
成三 相桥 式 整流 电 路，R1、C1 组 成 uA 相 移 相 电 路 ，将
uA
相
延
迟
π 3
后与分压后的
uC
相 叠 加 ；R2、C2
组成
uB
相移相电路，将
uB
相延迟 π 3
后与
uA
相 叠 加 ；R3、C3
组
成
相移相电路，将
uC
相延迟
当然实现这个功能的电路不是唯一的，但本电路 具有简单易行、使用方便、体积小和功耗低等优点，已 经成功应用在自动控制设备中。 如果此电路再增加一 路电源供给后极迟滞比较器，则此电路可以单独作为 三相电源检测报警使用。
参考文献 ［1］邱关源.电路［M］.北京：高等教育出版社，1999. ［2］秦曾煌.电工学(上册［) M］.北京：高等教育出版社，1999. ［3］杨秀双.程序判别三相电压相序错误的方法［J］.工业仪表与自
U= 姨U2R+U2X
欲使
φ＝
π 3
，
且通过 RC 移相后的电压 U 等于相
电压经过分压电阻分压后的电压，只需适当选择 R 和 C 便可，通过计算和制作试验验证移相 R 和 C 可分别
取值 120 kΩ 和 153pF， 且在电路中 R 的取值不能过
小，如果过小会使电阻的功耗过大发热严重。
２．３ 电路调试
由于电路中分布参数的影响，如果按照上述原理
计算分析设置电路参数则会导致电路的平衡点 （R、C
移 相 之 后 的 电 压 U= 姨U2R+U2X 应 该 与 前 一 相 经 电 阻 分压后的相电压相等）产生偏差，为此在设计电路中
设 置了 W1、R10 和 D10 组成 的 分压 调节 电 路 ， 改 变
W1 的阻值即改变了相序、缺相检测电路的负载，达到
调节电路平衡点改变输出电压的目的，D10 为 5.2V 的
稳压二极管，防止整流电路的输出电压过高损坏后极
迟滞比较电路。 在调试的过程中首先将电路处于缺相 或者是逆序状态， 调节 W1 使整流输出电压为 7V 左
右，此时 D7 点亮。 恢复电路使电路处于正序状态，整 流电路输出电压将降低到 1V 左右，同时 D7 熄灭。 D7
动化装置，1999，（4）. ［4］石生.电路基本分析［M］．北京：高等教育出版社，2003.
CHEN Zhu-feng
（Deparment of Logistics Engineering, Hunan Modern Logistics 0ccupation Technical College,Changsha,Hunan 410131，China）
Abstract:A new phase of the sequence, missing phase detection circuit. The use of phase-shifting circuit of the superposition principle as a means of testing to determine the three-phase AC power with the relative lack of order and overcome the three -phase alternating current at the point of imbalance caused by fluctuations in the protection of the frequent movement of the defective circuit，the circuit has greatly enhanced the anti-And to the application.
收稿日期：2008-12-24 作者简介：陈柱峰（1973-），男，湖南长沙人，大学本科，助理试验
师，主要从事电力电子技术方面的教学和科研工作。
缺相检测保护电路，能够避免三相交流电在不平衡点 波动造成保护电路频繁动作的缺陷，经使用取得了良 好的效果，已经成功应用在自动控制设备的控制系统 中。 该电路的设计是基于纯硬件模拟电路，结构简单， 体积小，可靠性高，极大地提高了电路的稳定性和抗 干扰能力，且具有保护隔离输出功能。
π 3
后与 uB 相叠加。
理想
状态下适当选择电路中的参数可使在三相电压平衡
36
湖南农机
２００９ 年 １ 月
且相序正确的状态下整流后输出电压为 0。
２．２ 电路参数的设置
移相准确与否关键是看电路中 的 R1～R3、C1～C3
的参数设定。 根据计算公式：
XC=
1 ωC
=
1 2πfC
φ＝arctan XC R
Key words:three-phase AC power；phase sequence；lack phase
１ 引言
在电子、电力、仪表、自动控制和电力电子等设备 中，往往需要检测判断三相交流电源的相序和是否缺 相，如果产生缺相或者是相序有误的时候就要及时形 成保护。 特别是对于只允许单向旋转的设备而言，如 果相序有误可能造成其旋转件损坏；如载人电梯因相 序的改变，使运行方向与预定方向相反，可能危及人 身安全。 这时就有必要采取措施进行相序检测。
同理将
uB
延迟
π 3
后，
亦与
uC
相位角相差
π 3
；将
uA
延迟
π 3
后，亦与
uB
相位角相差
π 3
。
如果是在正序的情况下缺相，则三相电压叠加后
结 果 一 样 不 为 0。 假 设 现 在 的 相 序 正 确 但 是 缺 少 uC
相，则
uB
延迟
π 3
后与
uA
相叠加使
uA
相输出衰减为
0，
但是由于缺少 uC 相，uB 相将得不到衰减， 结果电路相 当于 uB 相单相整流输出。
３ 结论
由上述分析可知，本检测电路是根据在正、逆相 序、缺相时电路输出电压的不同，从而达到相序、缺相 检测保护输出的目的。 虽然电路是针对三相电源电压 对称状态设计的，但是对于三相电源电压不平衡超过 一定范围仍然具有保护输出作用。 而且由于电路后极 加入了迟滞比较器，克服了以往的三相交流电在不平 衡点波动时引起电路频繁动作的缺陷。
可同时作为三相交流电源的相序正确与否和是否缺
相的工作指示灯。
电路中的 U1、R13、R14、R15 构成迟滞比较器，调
节 R13、R14 的 分 压 比 可 改 变 电 路 中 比 较 器 U1 同 相
端的电压，从而设置保护输出起控点。 在此电路中将
比较器 U1 同相端的电压设置为 2.5V 左右，是为防止 在三相电源不平衡还未达到影响设备正常工作的时 候电路起控。 R15 是正反馈电阻，改变它的大小可改 变迟滞比较器的滞回曲线的宽度，可防止电路在三相 电压不平衡处于临界点的时候引起电路保护输出端 频繁动作。
第 ３６ 卷第 １ 期 Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．１
湖南农机
ＨＵＮＡＮ ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ
２００９ 年 １ 月 Ｊａｎ．２００９
三相交流电相序、缺相检测保护电路设计
陈柱峰
（湖南现代物流职业技术学院物流工程系， 湖南 长沙 410131）
摘 要：设计了一种新颖的相序、缺相检测电路。该电路使用移相叠加的原理作为检测手段来
２ 电路原理分析
２．１ 相序、缺相检测电路原理
根据三相交流电知识三相交流电的相电压三角
函数表达式为：
uA=Umsinωt
uB=Umsin（ωt-
2π 3
）
uC=Umsin（ωt+
2π 3
）
分析上述表达式可知三相交流电源每相的相位角
相差
2π 3
。以
uA 和 uB 相为例，如果将
uB
相
位
角
延
迟
π 3
得：
第 ３６ 卷第 １ 期
陈柱峰：三相交流电相序、缺相检测保护电路设计
35
uB=Umsin（ωt-
2π 3
-π 3
）=-Umsinωt
与 uA=Umsinωt 处于反相 状态 。 如 图 1 所 示，粗 线
为
uA
和
uB
未移相之前的波形，细线为
uB
移
相
π 3
之后
的波形。
同理将
uC