电容缺相保护电路

应用中性点电位的变化实现缺相保护

------ 换个角度让学生进一步理解缺相保护电路

摘要：电动机的控制和保护电路应当在真正缺相时才会跳断，并能够及时有效的起到缺相保护作用。本文是在现有电路基础上，增加了极少量元件构成的缺相保护电路，这个电路就是应用中性点电位变化来实现的缺相保护。

关键词：中性点中性线零电位相电位电位差缺相保护

在我校的《电工技能与训练》课程中，介绍了有关电动机的控制和保护电路，这些电路被广泛应用于生产和生活中，这里就生产中经常遇到的缺相保护问题作一点探讨，也希望把这里总结出来的成果,告诉给我们的学生,便于加强他们对这方面的深入理解和认识。这是一个在真正缺相时才会跳断，并能够及时有效的起到缺相保护作用的电路，它是在现有电路基础上，增加了极少量元件构成的缺相保护电路，这个电路就是应用中性点电位的变化来实现的缺相保护。

理想电路中，中性点电位为零，但当三相负载

不平衡时，或者电源产生波动时，中性点电位会发

生变化，而本文要探讨的问题正是对这种“变化”

的合理应用并由此实现缺相保护。

如（图一）所示，当三相负载处于平衡状态时，中性点N的

电位为零；当其中一相或二相负载偏大或偏小，中性点电位将不等于零；当其中一相或二相电压缺失（缺相）时，中性点电位将与相电位相等。

我们通常是在用户起始端（紧接电力变压器的输出端）加装接地线的，也叫中性线，用N表示，该中性线的电位为“零”。中性线又称零线，即中性线电位为零的意思，它直接接入大地，用在电路中与中性点连接，为的是要保持中性点的电位为零，也就是说，如果没有中性线与中性点连接，中性点的电位是不能够持续保持为零的。如果我们断开中性线，并将继电器连接在中性点与中性线之间，中性点电位的变化会产生什么作用呢？由于继电器一端接在中性线上，电位始终为零，而接中性点一端的电位随中性点电位的变化而变化，由此便产生了继电器两端的电位

差，一但这个电位差满足了该继电器需要的电压，该

继电器便会吸合。

为了方便说明，现将电路（图一）进行改造，得

到电路（图二）。如（图二）所示，我们分别将三只

参数相同的电容C1、C2、C3一端分别接入三相电源，

替换了原来的R1、R2、R3，又将这三只电容的另一端结为一点，该点为中性点，设该中性点为N1、接地端为N2，再将继电器KA 连接在中性点N1与中性线接地端N2之间。从图中可以清楚地看到，当N1电位变化时，就会在KA的一端形成一个变化的电位，而KA的另一端（接地端N2）电位为零，这里采用的是交流220V

继电器，如果N1点只是电位飘移时，即当三相负载不平衡或者电源电压波动时，电位达不到相电位的等级（220V），因此KA不会产生误动作,只有在电源缺相时N1点电位才会形成与相电位相等的电位，也就是只有电源缺相时，才会在KA的两端形成交流220V的电位差，此时KA才会动作，这就避免了误动作，且缺相反映非常灵敏。因为,在电源没有缺相的状态下KA不会动作,即KA耗电量几乎为零,所以说该电路自身就是一个真正省电的电路.

图二的应用是非常灵活的，从保护的角度来讲，离被保护的电器越近，保护效用越大，即保护效果越好，我们甚至可以将这个电路容入到被保护的电器中去，比如把其中的三个电容看作是

电动机的三个绕组，其它电路不作变动，这就实际

上把保护电路与被保护的电器容为一体了，实现了

真正意义的零距离保护，如（图三）所示：这是一

台星形连接的电动机，现将该电动机的三个绕组分

别替代电容C1、C2、C3，接入电路。我们把保护电

路（图二）修改后就只剩下继电器KA了，此时只要

把KA的一端接入N1点，另一端接N2，而电动机的电源部分是由KA的触点来控制的，当电源缺相使KA电位发生改变时，KA 的触点很快就切断了电动机的电源。当然，KA的触点容量很小，不能直接带动较大功率的电动机工作，这时增加一台交流接触器就解决问题了，或者用KA的触点去控制原有的交流接触器。

图四是一个常用的时间继电器自动控制星三角降压起动电路（如课本263页图8-12及306页图J9-1电路原理所示），下面就看看在这个电路上增加如（图二）的保护电路，具体增加的电路如（图五）粗虚线框中所示，我们在电动机M1的前端引入了三相电源至缺相保护电路，这样离电动机较近，起到的保护效

用较大，用保护电路的继电器KA来控制KM、KT等的控制回路。

无论电动机是处于刚启动状态还是在生产运行中，有且仅有电源缺相时,该缺相保护电路立刻动作，并切断电动机的电源。在这个电路中，保护电路引入的电源就取在热继电器FR1的前端（实际应用中可以考虑取在紧靠电动机的部分，如FR1的输出端）。

简言之，电源在正常的情况下，中性点N1电位为零，N2电位为零，KA不动作,也不耗电，KA动断触点处于导通状态，整个启动、运转电路如常运行；当电源缺相时，N1电位等于相电位，N2电位仍然为零，电位差满足继电器吸合的要求，KA动作，并使KA动断触点断开连接，以此切断KM、KT等控制回路，迫使KM主触头断开，因此切断了电动机的电源，实现了避免误动作，且在真正缺相时实现对电动机及时有效的缺相保护。

补充！

三相电动机缺相电容式保护器是利用电容器检测零序电流，在电路中电容器组的三只电容器Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３组成星形连接的对称容性负载，Ｃ１＝Ｃ１＝Ｃ３，在电容器组中的中性点与零线间串接一个交流继电器ＺＪ，利用交流继电器的动作控制电磁开关，电路结构简单，应用范围广，由于它的二次回路不受电动机功率大小的影响，适用于各种大小型号的电动机，并由于电容器在电流相位上比电阻性负载电流超前９０°，不消耗有功电能，能提高电动机的功率因数，对无功补偿有重要意义，造价低，安全可靠。

主权项

参考资料：

曾祥富主编《电工技能与训练》（第二版）263、306页