異步電動(dòng)機(jī)的電氣裝置保護(hù)

徐建峰

摘要：該文闡述了異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)與控制關(guān)系，簡單介紹了異步電動(dòng)機(jī)的各種保護(hù)裝置。電動(dòng)機(jī)保護(hù)主要有兩大類：采用電流檢測型的有熱繼電器，帶有熱磁脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器，電子式和固態(tài)繼電器，帶電子式脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器以及軟起動(dòng)器；直接檢測電動(dòng)機(jī)繞組溫度的溫度檢測型有雙金屬片溫度繼電器、熱保護(hù)器、檢測線圈和熱教電阻溫度繼電器等，但由于需直接埋入電機(jī)繞組，價(jià)格較貴、維修困難等原因，僅在部分頻繁操作場合使用。最后指出不管采用何種保護(hù)裝置，必須 考慮過載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)、過載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合。

關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī)；保護(hù)裝置控制

異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)是個(gè)復(fù)雜的問題。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)備等不同來選擇相適應(yīng)的保護(hù)裝置及起動(dòng)設(shè)備。

一 電動(dòng)機(jī)的保護(hù)與控制關(guān)系

電動(dòng)機(jī)的保護(hù)往往與其控制方式有一定關(guān)系，即保護(hù)中有控制，控制中有保護(hù)。如電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，往往產(chǎn)生4—7倍額定電流的起動(dòng)電流。若由接觸器或斷路器來控制，則電器的觸頭應(yīng)能承受起動(dòng)電流的接通和分?jǐn)嗫己?，即使是可頻繁操作的接觸器也會(huì)引起觸頭磨損加劇，以致?lián)p壞電器；對(duì)塑料外殼式斷路器，即使是不頻繁操作，也很難達(dá)到要求。因此，使用中往往與起動(dòng)器串聯(lián)在主回路中一起使用，此時(shí)由起動(dòng)器中的接觸器來承載接通起動(dòng)電流的考核，而其他電器只承載運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的過載電流分?jǐn)嗟目己?，至于保護(hù)功能，由配套的保護(hù)裝置來完成。

二 電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置

電動(dòng)機(jī)的損壞主要是繞組過熱或絕緣性能降低引起的，而繞組的過熱往往是流經(jīng)繞組的電流過大引起的。對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)主要有電流、溫度檢測兩大類型。

1.電流檢測型保護(hù)裝置

（1）熱繼電器利用負(fù)載電流流過經(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)繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖然動(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。 （2）帶有熱—磁脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器熱式作過載保護(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。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時(shí)動(dòng)作。其結(jié)構(gòu)簡單、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。例如國產(chǎn)DWl5低壓萬能斷路器（200—630A）、S系列塑殼斷路器（100、200、400A）。

（3）電子式過電流繼電器通過內(nèi)部各相電流互感器檢測故障電流信號(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：過載保護(hù)，過載保護(hù)十?dāng)嘞啾Ｗo(hù)，過載保護(hù)十?dāng)嘞啾Ｗo(hù)+反相保護(hù)。

②動(dòng)作時(shí)間可選擇（符合GBl4048.4—93標(biāo)準(zhǔn)）。

標(biāo)準(zhǔn)型（10級(jí)）：7.2In（In為電動(dòng)機(jī)額定電流），4—1Os動(dòng)作，用于標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)，速動(dòng)型（10A級(jí)）：7.2In時(shí)，2—1Os動(dòng)作，用于潛水電動(dòng)機(jī)或壓縮電動(dòng)機(jī)過載保護(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)間長的電動(dòng)機(jī)過載保護(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)的場合。

④有故障顯示。由發(fā)光二極管顯示故障類別，便于檢修。

（4）帶有電子式脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器其動(dòng)作原理類同上述電子式過電流繼電器或固態(tài)繼電器。功能主要有：電路參量顯示（電流、電壓、功率、功率因數(shù)等），負(fù)載監(jiān)控（按規(guī)定切除或投入負(fù)載），多種保護(hù)特性（指數(shù)曲線反時(shí)限、I2t曲線反時(shí)限、定時(shí)限或其組合），故障報(bào)警，試驗(yàn)功能，自診斷功能，通信功能等。

（5）軟起動(dòng)器軟起動(dòng)器的主電路采用晶閘管，控制其分?jǐn)嗷蚪油ǖ谋Ｗo(hù)裝置一般做成故障檢測模塊，用來完成對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前后的異常故障檢測，如斷相、過熱、短路、漏電和不平衡負(fù)載等故障，并發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令。其特點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用單片機(jī)即可完成，適用于工業(yè)控制。

2.溫度檢測型保護(hù)裝置

（1）雙金屬片溫度繼電器它直接埋入電動(dòng)機(jī)繞組中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過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)斷開而切斷電路。產(chǎn)品如JW2溫度繼電器。

（2）熱保護(hù)器它是裝在電動(dòng)機(jī)本體上使用的熱動(dòng)式過載保護(hù)繼電器。與溫度繼電器不同的是帶2個(gè)觸頭的碗形雙金屬片作為觸橋串在電動(dòng)機(jī)回路，既有流過的過載電流使其發(fā)熱，又有電動(dòng)機(jī)溫度使其升溫，達(dá)到一定值時(shí)，雙金屬片瞬間反跳動(dòng)作，觸點(diǎn)斷開，分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)電流。它可作小型三相電動(dòng)機(jī)的溫度、過載和斷相保護(hù)。

（3）檢測線圈測溫電動(dòng)機(jī)定子每相繞組中埋入1—2個(gè)檢測線圈，由自動(dòng)平衡式溫度計(jì)來監(jiān)視繞組溫度。

（4）熱敏電阻溫度繼電器它直接埋入電動(dòng)機(jī)繞組中，一旦超過規(guī)定溫度，其電阻值急劇增大，再配以電子電路檢測，使繼電器動(dòng)作。

三 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。

1.過載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合

（1）過載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間略長一點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)裝置的特性只有躲開電動(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，其特性只能在電動(dòng)機(jī)熱特性之下才能起到過載保護(hù)作用。

（2）過載保護(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)。

（3）過載保護(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)功能。

2.過載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合一般過載保護(hù)裝置不具有分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?。一旦在運(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）來切斷電路。若故障電流較小，屬于過載范圍，則仍應(yīng)由過載保護(hù)裝置切斷電路。

結(jié)束語

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)鍵之一。直接檢測電動(dòng)機(jī)繞組的溫度來保護(hù)過載引起的過熱是很有效的保護(hù)方式；從經(jīng)濟(jì)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、簡單、可靠的電動(dòng)機(jī)保護(hù)形式；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—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，必須考慮過載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)、過載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合。