電動(dòng)機(jī)常見故障分析及保護(hù)方案

高繼輝

摘 要 電動(dòng)機(jī)保護(hù)技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。電動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了多代產(chǎn)品的發(fā)展，已經(jīng)步入了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器時(shí)代。本文主要分析了電動(dòng)機(jī)常見故障、保護(hù)方案，并闡述了電動(dòng)機(jī)保護(hù)器及其功能的發(fā)展和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 電動(dòng)機(jī) 故障分析 保護(hù)器 新型 智能

中圖分類號(hào)：TM307 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

電動(dòng)機(jī)是所有動(dòng)力設(shè)備中使用最廣泛的設(shè)備之一，隨著電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的越來越廣泛，其工作環(huán)境和使用條件也越來越多樣性，出現(xiàn)故障的可能性和故障的種類也越來越大越來越頻繁。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年燒毀電動(dòng)機(jī)數(shù)量在20萬臺(tái)次以上，造成巨大的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。因此，及時(shí)、有效、可靠地保護(hù)電動(dòng)機(jī)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有重要意義。

1電動(dòng)機(jī)常見故障分析

電動(dòng)機(jī)故障歸納起來主要有斷相、過載、三相不平衡、堵轉(zhuǎn)、接地和漏電等情況，其中過載和斷相所占的比例很高，在我國達(dá)到50%以上。

過載對(duì)電動(dòng)機(jī)的損壞主要是熱效應(yīng)和機(jī)械應(yīng)力，使繞組發(fā)熱甚至損傷，其主要特征是三相基本同時(shí)出現(xiàn)過電流，故障嚴(yán)重程度可通過過電流的程度來判斷，針對(duì)此類故障，許多電動(dòng)機(jī)保護(hù)器采用過電流倍數(shù)作為判斷依據(jù)，但好的產(chǎn)品則是模擬電動(dòng)機(jī)真實(shí)的發(fā)熱情況，如采用“熱記憶”，同時(shí)考慮散熱的因素，并在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或故障后重起動(dòng)時(shí)考慮熱態(tài)和冷態(tài)的不同狀態(tài)。

電動(dòng)機(jī)剛剛開始起動(dòng)時(shí)，由于種種原因轉(zhuǎn)子不能正常起動(dòng)，使轉(zhuǎn)子始終處于靜止?fàn)顟B(tài)，這就是通常意義下的堵轉(zhuǎn)。發(fā)生堵轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，電流很大，散熱條件差造成溫升急劇惡化，特別容易燒毀電動(dòng)機(jī)，堵轉(zhuǎn)保護(hù)通常采用過電流倍數(shù)的判別方法。

斷相和三相不平衡均為不對(duì)稱故障，可通過檢測(cè)零序和負(fù)序電流的有無進(jìn)行判斷，也可通過更簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行判斷。當(dāng)有一相或兩相的電流為零時(shí)即為發(fā)生斷相故障；三相不平衡則可采用計(jì)算三相電流的不平衡率并設(shè)定保護(hù)限值的方法進(jìn)行判別。

接地故障主要是過電壓所造成的絕緣受損。與一般短路相比，具有更大的危險(xiǎn)性和復(fù)雜性，可引發(fā)火災(zāi)并對(duì)人身安全構(gòu)成威脅?？赏ㄟ^對(duì)保護(hù)器內(nèi)部互感器所測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算得出，也可采用零序電流互感器直接檢測(cè)。

2電動(dòng)機(jī)的保護(hù)理論和方案

2.1電動(dòng)機(jī)保護(hù)方案的發(fā)展

傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)方案由熔斷器、接觸器與熱繼電器的組合所構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格便宜，但整定粗糙、誤差大、功能單一，已無法滿足越來越高的要求。

上個(gè)世紀(jì)七八十年代，隨著半導(dǎo)體模擬器件的興起及普及，出現(xiàn)了一批性能比較可靠、功能多樣化的電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，但隨著社會(huì)的發(fā)展，其純粹的模擬線路已無法滿足人們希望保護(hù)器多樣化、性能可靠、接線簡(jiǎn)單、界面直觀且體積小的要求。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器已由晶體管發(fā)展到集成電路再到微處理芯片，產(chǎn)品集保護(hù)、遙測(cè)、通信、遙控于一體?？蓪?duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)生的各種故障實(shí)現(xiàn)保護(hù)，高級(jí)產(chǎn)品還可運(yùn)用于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，使得控制與監(jiān)視變得尤為方便，大大提高了保護(hù)和控制的可靠性。

2.2新型智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的功能

作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的新一代產(chǎn)品，智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器采用了先進(jìn)的微電子技術(shù)，通過精確地檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的工作電流并與設(shè)定值進(jìn)行比較從而提供比傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器更精確、更可靠、更高級(jí)、更完善的保護(hù)。除了可實(shí)現(xiàn)通常的過載、斷相等保護(hù)外，一般都可實(shí)現(xiàn)預(yù)警、報(bào)警、綜合保護(hù)（多功能保護(hù)）、非電量保護(hù)。具有通常的節(jié)能、動(dòng)作靈敏、耐沖擊振動(dòng)、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，可定義的輸入輸出端子更是極大的方便了用戶，可以省略大量的中間繼電器等中間轉(zhuǎn)換電路，大大簡(jiǎn)化線路，更具有功能可擴(kuò)展、多種參數(shù)可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整、控制功能可現(xiàn)場(chǎng)編程、友好的人機(jī)界面、故障記憶與診斷等功能，適用于各種智能化控制程度要求高的場(chǎng)合。

智能型產(chǎn)品適應(yīng)性強(qiáng)，可以根據(jù)要求，只要修改軟件就可以比較容易地實(shí)現(xiàn)覆蓋了通用類機(jī)械如風(fēng)機(jī)、水泵、干洗機(jī)等產(chǎn)品用保護(hù)器，附加有欠電流保護(hù)的泵電機(jī)專用保護(hù)器，帶有速動(dòng)保護(hù)的增安電機(jī)保護(hù)器，帶有接地或漏電保護(hù)功能的保護(hù)器，用于重起動(dòng)、重負(fù)載電動(dòng)機(jī)的保護(hù)器等各類產(chǎn)品。

在產(chǎn)品上利用微電子技術(shù)、通信與控制技術(shù)的最新發(fā)展，增加不同的通信接口與現(xiàn)場(chǎng)總線連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程、參數(shù)設(shè)定，使之成為可通信的新型電器產(chǎn)品，集保護(hù)、遙測(cè)、通信、遙控、顯示于一體，可分別用于計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)或分布式現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，成為保護(hù)及在線監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)。智能型保護(hù)器一般都可存儲(chǔ)多套保護(hù)定值，允許在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行保護(hù)定值修改，方便快捷。

國內(nèi)外各大公司都推出了智能型的產(chǎn)品，如SIEMENS公司的3UF5系列，MOLLER公司的ZEV系列及上海電器科學(xué)研究所的VDT1系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。

3結(jié)語

同所有產(chǎn)品一樣，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器經(jīng)歷了由低級(jí)到高級(jí)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐漸科學(xué)完善的發(fā)展過程，在這個(gè)過程中一批批技術(shù)人員傾注了大量的熱情與心血。雖然電動(dòng)機(jī)保護(hù)器已經(jīng)發(fā)展到微電子時(shí)代，但電動(dòng)機(jī)保護(hù)的課題將永遠(yuǎn)不會(huì)停止。從最新技術(shù)發(fā)展和已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)的最新產(chǎn)品來看，在智能型保護(hù)器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加可編程的模式控制功能是主要發(fā)展趨勢(shì)，即增加適當(dāng)?shù)目删幊梯斎牒涂删幊梯敵?，增加延時(shí)起動(dòng)、計(jì)時(shí)和定時(shí)功能后，實(shí)現(xiàn)可逆起動(dòng)、星—三角起動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、雙速控制、雙電源轉(zhuǎn)換等控制模式，取代其中的大部分控制電器和時(shí)間繼電器，不僅能夠獲得最佳的控制和保護(hù)特性，也可以使得以往電動(dòng)機(jī)起動(dòng)與控制裝置的幾十個(gè)上百個(gè)觸點(diǎn)控制，縮減為幾個(gè)或十幾個(gè)觸點(diǎn)控制，簡(jiǎn)化系統(tǒng)，減少故障發(fā)生點(diǎn)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

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