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摘要:本文分析了異步電動(dòng)機由于過(guò)載、斷相或者短路，會(huì )造成對電動(dòng)機的損壞，當出現上述三個(gè)問(wèn)題時(shí)，就需要斷開(kāi)電動(dòng)機的工作程序，使得電動(dòng)機得到保護。本文分析了異步電動(dòng)機的電流檢測型保護裝置和溫度檢測型保護裝置的工作原理和工作過(guò)程，并對異步電動(dòng)機的保護裝置與電動(dòng)機協(xié)調配合的過(guò)程和原理進(jìn)行了闡述。異步電動(dòng)機的保護問(wèn)題比較復雜，電動(dòng)機的損壞一般是由于絕緣性能降低或者是繞組過(guò)熱導致了電動(dòng)機燒壞，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)機保護有電流檢測型保護和溫度檢測型保護兩種類(lèi)型，本文做了比較詳細的分析。不管是什么類(lèi)型的保護裝置和原理，都需要考慮過(guò)載保護裝置與電動(dòng)機以及短路保護裝置在工作過(guò)程中的協(xié)調配合，確保機器的正常運轉。 

     異步電動(dòng)機的保護是個(gè)復雜的問(wèn)題。在實(shí)際使用中,應按照電動(dòng)機的容量、型式、控制方式和配電設備等不同來(lái)選擇相適應的保護裝置及起動(dòng)設備。

電動(dòng)機保護裝置
    電動(dòng)機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。對電動(dòng)機的保護主要有電流、溫度檢測兩大類(lèi)型。下面結合產(chǎn)品作些介紹

一、電流檢測型保護裝置
    熱繼電器利用負載電流流過(guò)經(jīng)校準的電阻元件,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)機繞組燒壞以前動(dòng)作。其動(dòng)作特性與電動(dòng)機繞組的允許過(guò)載特性接近。熱繼電器雖則動(dòng)作時(shí)間準確性一般,但對電動(dòng)機可以實(shí)現有效的過(guò)載保護。隨著(zhù)結構設計的不斷完善和改進(jìn),除有溫度補償外,它還具有斷相保護及負載不平衡保護功能等。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)機保護用斷路器熱式作過(guò)載保護用,結構及動(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。其結構簡(jiǎn)單體積小、價(jià)格低、動(dòng)作特性符合現行標準、保護可靠,故日前仍被大量采用，特別是小容量斷路器尤為顯著(zhù)。例如從AB公司引進(jìn)的M611型電動(dòng)機保護用斷路器,國產(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)內部各相電流互感器檢測故障電流信號,經(jīng)電子電路處理后執行相應的動(dòng)作。電子電路變化靈活,動(dòng)作功能多樣,能廣泛滿(mǎn)足各種類(lèi)型的電動(dòng)機的保護。其特點(diǎn)是

①多種保護功能。主要有三種:過(guò)載保護,過(guò)載保護+斷相保護,過(guò)載保護斷相保護+反相保護。
②動(dòng)作時(shí)間可選擇(符合GB14048.4-93標準)
標準型(10級):7.2In(In為電動(dòng)機額定電梳),4-10s動(dòng)作,用于標準電動(dòng)機過(guò)載保護,速動(dòng)型(10A級):7.2In時(shí),2-10s動(dòng)作,用于潛水電動(dòng)杉或壓縮電動(dòng)機過(guò)載保護。慢動(dòng)型(30級):7.2In時(shí),9-30s動(dòng)作,用于如鼓風(fēng)機電機等起動(dòng)時(shí)間長(cháng)的電動(dòng)機過(guò)載保護。
③電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達3-4倍,甚至更大倍數(熱繼電器為1.56倍),特別適用于電動(dòng)機容量經(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,最復雜的繼電器實(shí)際上只用于較大型、較昂貴的電動(dòng)機或重要場(chǎng)合。它監視、測量和保護的主要功能有:
①最大的起動(dòng)沖擊電流和時(shí)間；
②熱記憶；
③大慣性負載的長(cháng)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)運行；
⑨失載(機軸斷裂,傳送帶斷開(kāi)或泵空吸造成工作電流下跌)；
⑩電動(dòng)機繞組溫度和負載的軸承溫度；

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)機起動(dòng)或運轉過(guò)程中產(chǎn)生損壞之前,將電源切斷。還可用發(fā)光二極管或數字顯示故障類(lèi)別和原因,也可以對外向計算機輸出數據。

二、溫度檢測型保護裝置

    雙金屬片溫度繼電器它直接理人電動(dòng)機繞組中。當電動(dòng)機過(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。
    熱保護器它是裝在電動(dòng)機本體上使用的熱動(dòng)式過(guò)載保護繼電器。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)機溫度使其升溫,達到- 金屬片瞬間反跳動(dòng)作,觸點(diǎn)斷開(kāi),分斷電動(dòng)機電流。它可作小型三相電動(dòng)機的溫度、過(guò)載和斷相保護。產(chǎn)品如sPB、DRB型熱保護器。
    檢測線(xiàn)圈測溫電動(dòng)機定子每相繞組中理人12個(gè)檢測線(xiàn)圈,由自動(dòng)平衡式溫度計來(lái)監視繞組溫度。
    熱敏電阻溫度繼電器它直接理入電動(dòng)機繞組中,一旦超過(guò)規定溫度,其電阻值急劇增大10-1000倍。使用時(shí),配以電子電路檢測,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。
保護裝置與異步電動(dòng)機的協(xié)調配合
    為了確保異步電動(dòng)機的正常運行及對其進(jìn)行有效的保護,必須考慮異步電動(dòng)機與保護裝置之間的協(xié)調配合。特別是大容量電網(wǎng)中使用小容量異步電動(dòng)機時(shí),保護的協(xié)調配合更為突出。
(一)過(guò)載保護裝置與電動(dòng)機的協(xié)調配合
    過(guò)載保護裝置的動(dòng)作時(shí)間應比電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)間略長(cháng)一點(diǎn)。電動(dòng)機過(guò)載保護裝置的特性只有躲開(kāi)電動(dòng)機起動(dòng)電流的特性,才能確保其正常運轉-但其動(dòng)作時(shí)間又不能太長(cháng),其特性只能在電動(dòng)機熱特性之下才能起到過(guò)載保護作用。
    過(guò)載保護裝置瞬時(shí)動(dòng)作電流應比電動(dòng)機起動(dòng)沖擊電流略大一點(diǎn)。如有的保護裝置帶過(guò)載瞬時(shí)動(dòng)作功能,則其動(dòng)作電流應比起動(dòng)電流的峰值大一些,才能使電動(dòng)機正常起動(dòng)。
    過(guò)載保護裝置的動(dòng)作時(shí)間應比導線(xiàn)熱特性小一點(diǎn),才能起到供電線(xiàn)路后備保護的功能。
(二)過(guò)載保護裝置與短路保護裝置的協(xié)調配合一般過(guò)載保護裝置不具有分斷短路電流的能力。且在運行中發(fā)生短路,需要由串聯(lián)在主電路中的短路保護裝置(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,則仍應由過(guò)載保護裝置切斷電路。故兩者的動(dòng)作之間應有選擇性。
    短路保護裝置特性是以熔斷器作代表說(shuō)明的,與過(guò)載保護特性曲線(xiàn)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)電流應由過(guò)載保護裝置來(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裝置來(lái)切斷電路,以滿(mǎn)足選擇性要求。顯然,在Is-IB范圍內就很難確保有選擇性,因此要求該范圍應盡量小。從現行IEc標準規定來(lái)看,極限值為Is=0.75Ii,Ib=1.25IJ,目前過(guò)載保護裝置的額定接通和分斷能力均按0.75IJ考核,顯然偏低一些,從IEC標準修改的動(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)調配合應既考慮其選擇性，又考慮其額定接通和分斷能力。

結語(yǔ)
    異步電動(dòng)機的保護是涉及電氣裝置和機械設備可靠、正常運轉的關(guān)鍵之直接檢測電動(dòng)機繞組的溫度來(lái)保護過(guò)載引起的過(guò)熱是很有效的保護方式,但由于需直接理入電動(dòng)機繞組里,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)濟性考慮,采用電流檢測型更為有利,加熱繼電器仍是一種價(jià)廉、簡(jiǎn)單、可靠的電動(dòng)機保護形式(從實(shí)際使用情況看,目前使用量占大多數對動(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)機保護,則可采用電子式或固態(tài)繼電器;對一般要求,則采用帶熱一磁脫扣的電動(dòng)機保護用斷路器更為實(shí)用。但不管采用何種保護裝置,必須考慮過(guò)載保護裝置與電動(dòng)機、過(guò)載保護裝置與短路保護裝置的協(xié)調配合。