淺談電動機定子異常失電保護

鮑大亮/BAO Daliang

（撫順市特種設備監(jiān)督檢驗所，遼寧 撫順 113008）

TSG Q7015-2016《起重機械定期檢驗規(guī)則》中要求對于吊運熔融金屬或者發(fā)生事故后，可能造成重大危險或者損失的起重機械起升機構，檢查電動機是否設置定子異常失電保護功能，當調速裝置或者正反向接觸器故障導致電動機失控時，制動器是否能夠立即上閘[1]，目的是防止重物失控下落。

1 原理分析

此項要求應結合典型的PQR6402 控制屏的電氣原理圖來進行理解。圖1 為PQR6402 控制屏的部分電路控制圖。當起重機在下降2 擋時，上升方向接觸器ZC 得電，制動器接觸器ZDC 上電（開閘），同時，接觸器ZDC 通過其常開（動合）觸點，形成了在下降2、3、4、5、6 擋自鎖的狀態(tài)，即制動器接觸器ZDC 上電后，起重機在下降2、3、4、5、6 擋位時，制動器一直處于通電開閘的狀態(tài)，而不再受到上升、下降接觸器ZC、FC 的常開（動合）觸點的控制。若在下降2 擋運行時，上升方向接觸器ZC 及下降方向接觸器FC 出現(xiàn)故障，線圈意外失電，常開（動合）觸點ZC斷開，導致電動機失電無法提供轉矩，而此時制動器接觸器ZDC，通過其常開（動合）觸點ZDC（15，16）處于通電狀態(tài)，制動器通電開閘而未起到載荷支持作用，為重物失控下落的留下隱患。

圖1 PQR6402控制屏的部分電路控制圖

通過上述分析，這種隱患是由于電氣控制電路設計時，未考慮制動器控制、電動機控制的邏輯關系。在運行中存在因正反向接觸器故障導致電動機失電后，制動器未合閘，重物失控下落。

因此，在理解TSG Q7015-2016《起重機械定期檢驗規(guī)則》中電動機定子異常失電保護時，應從電氣控制原理的角度分析，按照調速裝置或者正反向接觸器故障導致電動機定子失電為已知輸入條件，通過控制電路判斷制動器接觸器是否為斷電狀態(tài)：斷電，則制動器合閘，起到支持載荷的作用；否則，存在隱患。同時應結合試驗驗證設計的可靠性。

2 檢驗實際工作

開展檢驗工作時，需要清楚電動機定子、調速裝置或者正反向接觸器，與制動器在起重機運行過程中的相互關系。

GB／T3811-2008《起重機設計規(guī)范》中7.5.6提出制動器的控制分為與電動機同時控制的制動器、與電動機分開控制的制動器、安全制動器以及意外斷電4 種情況[2]。電動機定子的控制可能會涉及調速裝置或者換向接觸器。

1）與電動機同時控制的制動器，未采用制動器接觸器。如電動機的電源線接至制動器的情況，無論何種原因導致的電動機失電，制動器也同時失電合閘；電動葫蘆作為起升機構，由于自身結構原因，在其定子線圈失電情況下，制動器（無制動器接觸器）也同時合閘。此種情況，從根本上防止了電動機定子斷電，制動器開閘的情況。

2）與電動機分開控制的制動器，如制動器采用接觸器控制，電動機通過調速裝置或正、反向運行接觸器控制的情況。此種情況下，應結合起重機械的起升機構電路圖，在每個擋位查看運行狀態(tài)，觀察原理圖中是否存在由于方向接觸器或調速裝置故障導致的電動機定子異常失電，制動器接觸器通電的情況。圖2 是某通用橋式起重機的部分主起升機構電氣原理圖，KM1s、KM2s 為正反向接觸器，KM3s 為制動器接觸器，通過對該控制電路進行分析，其制動器接觸器在下降及上升的各個擋（零位除外）均處于通電狀態(tài)，即制動器處于開閘狀態(tài)，起重機運行過程中一旦出現(xiàn)接觸器KM1s 或KM2s 故障失電造成電動機定子斷電，重物將失控下降。從電氣控制原理角度分析，該起升電路沒有異常失電保護措施。

圖2 通用橋式起重機的部分主起升機構電氣原理圖

3）改進后的電氣原理如圖3，通過將正反向接觸器常開觸點并聯(lián)后串入制動器接觸器回路中，實現(xiàn)對制動器接觸器KM3s 的分別控制。當接觸器KM1s 或KM2s 故障失電造成電動機定子斷電，其常開觸點KM1s 或KM2s 也將斷開，制動器接觸器KM3s 失電，制動器合閘，起到支持載荷的作用。

現(xiàn)場檢驗試驗時，在正反向接觸器控制電路中分別串入開關，在各個擋位運行時，人為斷開開關，模擬正反向接觸器故障失電，制動器立即合閘。

雖然改進后，從電氣控制邏輯上滿足了要求。但是在實際使用中，當正、反向接觸器觸點導通性不良時，存在電動機供電路連通但觸點未通電，制動器接觸器通電開閘的情況；當制動器接觸器觸點粘連，可能出現(xiàn)電動機已停止運行，而制動處于通電開閘的狀態(tài)。這兩種情況也可能出現(xiàn)電動機失控。

4）當電動機通過調速裝置（變頻器）控制時，變頻器的故障輸出信號應串入制動器接觸器的控制回路中。一旦變頻器發(fā)生故障，其輸出的故障信號應通過中間繼電器，使制動器接觸器回路失電，制動器合閘支持載荷[3]?，F(xiàn)場可以通過模擬變頻器輸入故障，制動器應立即合閘。

3 結語

本文討論對電動機定子異常失電保護要求的理解。首先，需要判斷設備是否需要設置電動機定子異常失電保護。其次，需要結合起升機構的電氣控制原理，判斷起重機正常運行時，因正反向接觸器或調速裝置故障導致電動機定子出現(xiàn)失電情況，制動器是否存在仍然通電、不合閘的情況。最后，需要結合現(xiàn)場試驗確定現(xiàn)場設備是否與控制原理相符合。

雖然電氣設計上考慮了電動機定子異常失電保護，從控制邏輯上不會存在隱患，但日常使用還應注意巡檢及維護，尤其關注正反向接觸器觸點導通性及制動器接觸器觸點粘連的情況。