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摘要:本文分析了異步電動(dòng)機(jī)由于過(guò)載、斷相或者短路，會(huì)造成對(duì)電動(dòng)機(jī)的損壞，當(dāng)出現(xiàn)上述三個(gè)問(wèn)題時(shí)，就需要斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)的工作程序，使得電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。本文分析了異步電動(dòng)機(jī)的電流檢測(cè)型保護(hù)裝置和溫度檢測(cè)型保護(hù)裝置的工作原理和工作過(guò)程，并對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)配合的過(guò)程和原理進(jìn)行了闡述。異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)問(wèn)題比較復(fù)雜，電動(dòng)機(jī)的損壞一般是由于絕緣性能降低或者是繞組過(guò)熱導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)燒壞，而繞組過(guò)熱的原因，又一般是由于經(jīng)過(guò)繞組的電流過(guò)大，而容易產(chǎn)生過(guò)多的熱量。一般的電動(dòng)機(jī)保護(hù)有電流檢測(cè)型保護(hù)和溫度檢測(cè)型保護(hù)兩種類(lèi)型，本文做了比較詳細(xì)的分析。不管是什么類(lèi)型的保護(hù)裝置和原理，都需要考慮過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)以及短路保護(hù)裝置在工作過(guò)程中的協(xié)調(diào)配合，確保機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 

     異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。在實(shí)際使用中,應(yīng)按照電動(dòng)機(jī)的容量、型式、控制方式和配電設(shè)備等不同來(lái)選擇相適應(yīng)的保護(hù)裝置及起動(dòng)設(shè)備。

電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置
    電動(dòng)機(jī)的損壞主要是繞組過(guò)熱或絕緣性能降低引起的,而繞組的過(guò)熱往往是流經(jīng)繞組的電流過(guò)大引起的。對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)主要有電流、溫度檢測(cè)兩大類(lèi)型。下面結(jié)合產(chǎn)品作些介紹

一、電流檢測(cè)型保護(hù)裝置
    熱繼電器利用負(fù)載電流流過(guò)經(jīng)校準(zhǔn)的電阻元件,使雙金屬熱元件加熱后產(chǎn)生彎曲,從而使繼電器的觸點(diǎn)在電動(dòng)機(jī)繞組燒壞以前動(dòng)作。其動(dòng)作特性與電動(dòng)機(jī)繞組的允許過(guò)載特性接近。熱繼電器雖則動(dòng)作時(shí)間準(zhǔn)確性一般,但對(duì)電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)有效的過(guò)載保護(hù)。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷完善和改進(jìn),除有溫度補(bǔ)償外,它還具有斷相保護(hù)及負(fù)載不平衡保護(hù)功能等。例如從ABB公司引進(jìn)的T系列雙金屬片式熱過(guò)載繼電器}從西門(mén)子引進(jìn)的3A5、3UA6系列雙金屬片式熱過(guò)載繼電器; JR20型、JR36型熱過(guò)載繼電器,其中Jn36型為二次開(kāi)發(fā)產(chǎn)品,可取代淘汰產(chǎn)品JR16型。
    帶有熱一磁脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器熱式作過(guò)載保護(hù)用,結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理同熱繼電器,其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置,有的使觸點(diǎn)接通，最后導(dǎo)致斷路器斷開(kāi)。電磁鐵的整定值較高,僅在短路時(shí)動(dòng)作。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小、價(jià)格低、動(dòng)作特性符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、保護(hù)可靠,故日前仍被大量采用，特別是小容量斷路器尤為顯著。例如從AB公司引進(jìn)的M611型電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器,國(guó)產(chǎn)DW15低壓萬(wàn)能斷路器(200630A、s系列塑殼斷路器(100、200、400入電子式過(guò)電流繼電器通過(guò)內(nèi)部各相電流互感器檢測(cè)故障電流信號(hào),經(jīng)電子電路處理后執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。電子電路變化靈活,動(dòng)作功能多樣,能廣泛滿足各種類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。其特點(diǎn)是

①多種保護(hù)功能。主要有三種:過(guò)載保護(hù),過(guò)載保護(hù)+斷相保護(hù),過(guò)載保護(hù)斷相保護(hù)+反相保護(hù)。
②動(dòng)作時(shí)間可選擇(符合GB14048.4-93標(biāo)準(zhǔn))
標(biāo)準(zhǔn)型(10級(jí)):7.2In(In為電動(dòng)機(jī)額定電梳),4-10s動(dòng)作,用于標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù),速動(dòng)型(10A級(jí)):7.2In時(shí),2-10s動(dòng)作,用于潛水電動(dòng)杉或壓縮電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)。慢動(dòng)型(30級(jí)):7.2In時(shí),9-30s動(dòng)作,用于如鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)等起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)。
③電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達(dá)3-4倍,甚至更大倍數(shù)(熱繼電器為1.56倍),特別適用于電動(dòng)機(jī)容量經(jīng)常變動(dòng)的場(chǎng)合(例如礦井等)。
④有故障顯示。由發(fā)光二極管顯示故障類(lèi)別,便于檢修。
固態(tài)繼電器它是一種從完成繼電器功能的簡(jiǎn)單電子式裝置發(fā)展到具有各種功能的微處理器裝置。其成本和價(jià)格隨功能而異,最復(fù)雜的繼電器實(shí)際上只用于較大型、較昂貴的電動(dòng)機(jī)或重要場(chǎng)合。它監(jiān)視、測(cè)量和保護(hù)的主要功能有:
①最大的起動(dòng)沖擊電流和時(shí)間；
②熱記憶；
③大慣性負(fù)載的長(zhǎng)時(shí)間加速；
④斷相或不平衡相電流；
⑤相序；
⑥欠電壓或過(guò)電壓；
⑦過(guò)電流(過(guò)載)運(yùn)行；
⑨失載(機(jī)軸斷裂,傳送帶斷開(kāi)或泵空吸造成工作電流下跌)；
⑩電動(dòng)機(jī)繞組溫度和負(fù)載的軸承溫度；

上述每一種信息均可編程輸入微處理器,主要是加上需要的時(shí)限,以確保在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生損壞之前,將電源切斷。還可用發(fā)光二極管或數(shù)字顯示故障類(lèi)別和原因,也可以對(duì)外向計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)。

二、溫度檢測(cè)型保護(hù)裝置

    雙金屬片溫度繼電器它直接理人電動(dòng)機(jī)繞組中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載使繞組溫度升高至接近極限值時(shí),帶有一觸頭的雙金屬片受熱產(chǎn)生彎曲,使觸點(diǎn)斷開(kāi)而斷電路。產(chǎn)品如Jw2溫度繼電器。
    熱保護(hù)器它是裝在電動(dòng)機(jī)本體上使用的熱動(dòng)式過(guò)載保護(hù)繼電器。與溫度繼手電定位時(shí)路,既有流過(guò)的過(guò)載電流使其發(fā)熱,又有電動(dòng)機(jī)溫度使其升溫,達(dá)到- 金屬片瞬間反跳動(dòng)作,觸點(diǎn)斷開(kāi),分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)電流。它可作小型三相電動(dòng)機(jī)的溫度、過(guò)載和斷相保護(hù)。產(chǎn)品如sPB、DRB型熱保護(hù)器。
    檢測(cè)線圈測(cè)溫電動(dòng)機(jī)定子每相繞組中理人12個(gè)檢測(cè)線圈,由自動(dòng)平衡式溫度計(jì)來(lái)監(jiān)視繞組溫度。
    熱敏電阻溫度繼電器它直接理入電動(dòng)機(jī)繞組中,一旦超過(guò)規(guī)定溫度,其電阻值急劇增大10-1000倍。使用時(shí),配以電子電路檢測(cè),然后使繼電器動(dòng)作。產(chǎn)品如JW9系列船用電子溫度繼電器。
保護(hù)裝置與異步電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合
    為了確保異步電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行及對(duì)其進(jìn)行有效的保護(hù),必須考慮異步電動(dòng)機(jī)與保護(hù)裝置之間的協(xié)調(diào)配合。特別是大容量電網(wǎng)中使用小容量異步電動(dòng)機(jī)時(shí),保護(hù)的協(xié)調(diào)配合更為突出。
(一)過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合
    過(guò)載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間略長(zhǎng)一點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)裝置的特性只有躲開(kāi)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的特性,才能確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)-但其動(dòng)作時(shí)間又不能太長(zhǎng),其特性只能在電動(dòng)機(jī)熱特性之下才能起到過(guò)載保護(hù)作用。
    過(guò)載保護(hù)裝置瞬時(shí)動(dòng)作電流應(yīng)比電動(dòng)機(jī)起動(dòng)沖擊電流略大一點(diǎn)。如有的保護(hù)裝置帶過(guò)載瞬時(shí)動(dòng)作功能,則其動(dòng)作電流應(yīng)比起動(dòng)電流的峰值大一些,才能使電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)。
    過(guò)載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比導(dǎo)線熱特性小一點(diǎn),才能起到供電線路后備保護(hù)的功能。
(二)過(guò)載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合一般過(guò)載保護(hù)裝置不具有分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?。且在運(yùn)行中發(fā)生短路,需要由串聯(lián)在主電路中的短路保護(hù)裝置(如斷路器或熔斷器等)來(lái)切斷電路。若故障電流較小,屬于過(guò)載范圍,則仍應(yīng)由過(guò)載保護(hù)裝置切斷電路。故兩者的動(dòng)作之間應(yīng)有選擇性。
    短路保護(hù)裝置特性是以熔斷器作代表說(shuō)明的,與過(guò)載保護(hù)特性曲線的交點(diǎn)電流為Ij,若考慮熔斷器特性的分散性,則交點(diǎn)電流有Is及1B兩個(gè),此時(shí)就要求Is及以下的過(guò)電流應(yīng)由過(guò)載保護(hù)裝置來(lái)切斷電路,Ib及以上直到允許的極限短路電流則由短路保護(hù)裝置來(lái)切斷電路,以滿足選擇性要求。顯然,在Is-IB范圍內(nèi)就很難確保有選擇性,因此要求該范圍應(yīng)盡量小。從現(xiàn)行IEc標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來(lái)看,極限值為Is=0.75Ii,Ib=1.25IJ,目前過(guò)載保護(hù)裝置的額定接通和分?jǐn)嗄芰?.75IJ考核,顯然偏低一些,從IEC標(biāo)準(zhǔn)修改的動(dòng)向,今后有可能按ⅠJ考核,以提高其可靠性。因此上述的協(xié)調(diào)配合應(yīng)既考慮其選擇性，又考慮其額定接通和分?jǐn)嗄芰Α?/span>

結(jié)語(yǔ)
    異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)是涉及電氣裝置和機(jī)械設(shè)備可靠、正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之直接檢測(cè)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度來(lái)保護(hù)過(guò)載引起的過(guò)熱是很有效的保護(hù)方式,但由于需直接理入電動(dòng)機(jī)繞組里,價(jià)格較貴、維修困難等原因,僅在部分頻繁操作場(chǎng)合使用;從經(jīng)濟(jì)性考慮,采用電流檢測(cè)型更為有利,加熱繼電器仍是一種價(jià)廉、簡(jiǎn)單、可靠的電動(dòng)機(jī)保護(hù)形式(從實(shí)際使用情況看,目前使用量占大多數(shù)對(duì)動(dòng)作性能要求較高及功能要求全或價(jià)格昂貴的大容量電動(dòng)機(jī)保護(hù),則可采用電子式或固態(tài)繼電器;對(duì)一般要求,則采用帶熱一磁脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器更為實(shí)用。但不管采用何種保護(hù)裝置,必須考慮過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)、過(guò)載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合。