三相異步電動(dòng)機(jī)過電流保護(hù)方法分析

三相異步電動(dòng)機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的動(dòng)力源，但是由于三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境千差萬別，特別是在高溫、高濕、多塵的工作條件下，更易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)、短路、斷相、長(zhǎng)期過載導(dǎo)致絕緣受損等故障，若不及時(shí)排除，就會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)拒動(dòng)、繞組絕緣損壞、使用壽命縮短、線路保護(hù)裝置跳閘，甚至燒毀電機(jī)等情況，從而影響正常生產(chǎn)和設(shè)備的安全運(yùn)行。為了確保電動(dòng)機(jī)安全、可靠運(yùn)行，必須對(duì)各種易發(fā)故障建立完善保護(hù)。

一、故障分析

決定三相異步電動(dòng)機(jī)使用壽命的因素很多，電氣方面主要是絕緣老化引發(fā)的繞組損壞。導(dǎo)致絕緣老化的因素有潮濕、塵埃、腐蝕性氣體、過電壓、過電流以及熱作用引起的損壞，其中熱作用對(duì)絕緣老化損壞與電動(dòng)機(jī)壽命關(guān)系重大。一般認(rèn)為絕緣材料溫度超過允許值8～100℃，其壽命減半，引起繞組出現(xiàn)過熱現(xiàn)象的常見故障有:

(1)電網(wǎng)電壓低、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、長(zhǎng)期過載或頻繁起動(dòng)。

(2)長(zhǎng)期受腐蝕性氣體、熱、潮濕或機(jī)械作用。

(3)機(jī)械故障造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)而引發(fā)定子繞組電流驟增。

(4)電網(wǎng)電壓不平衡或波動(dòng)太大、電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行、繞組電流失衡增大。

以上幾類常見故障，幾乎都與電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)——電流強(qiáng)度有直接關(guān)系，電動(dòng)機(jī)典型故障電流變化情況列表如下:

二、保護(hù)方法

我國(guó)傳統(tǒng)的三相異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)是熱繼電器加熔斷器，但是用熱繼電器保護(hù)過載和缺相有其局限性，靈敏度調(diào)高了，容易發(fā)生誤動(dòng)作，靈敏度調(diào)低了起不到保護(hù)作用。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，對(duì)電動(dòng)機(jī)的可靠運(yùn)行提供了較可靠的保障，但這類產(chǎn)品仍有整定精度不高、采樣精度不高的缺陷。利用對(duì)預(yù)埋在電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)的溫度傳感器(通常為熱敏電阻)的特性進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)各種故障導(dǎo)致繞組溫升過高時(shí)，溫度傳感器的特性(如熱敏電阻的電阻值)發(fā)生變化，并轉(zhuǎn)換成開關(guān)量輸出，經(jīng)過放大驅(qū)動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)，從而有效地對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，但這種保護(hù)成本和安裝技術(shù)都很高，普及率低。

為達(dá)到安全可靠的全面保護(hù)，只靠設(shè)計(jì)一種保護(hù)方法是不行的，必須全面分析各種故障引起的電流異常情況，采用智能保護(hù)器或多功能保護(hù)器來保護(hù)三相步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，保護(hù)器的設(shè)計(jì)功能如下:

1.設(shè)置電流速斷保護(hù)

用于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部定子繞組以及進(jìn)線所發(fā)生的相間短路故障或相間接地短路故障，短路電流很大時(shí)，迅速切斷電源。

常見的電流速斷保護(hù)是熔斷器和低壓斷路器。熔斷器的熔體串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔斷器不起作用，相當(dāng)于一根導(dǎo)線，其上面的壓降很小，可忽略不計(jì)。當(dāng)電路短路時(shí)，很大的短路電流流過熔體，使熔體立即熔斷，切斷電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，起到保護(hù)作用。同樣，若電路中接入低壓斷路器，當(dāng)再現(xiàn)短路時(shí)，低壓斷路器會(huì)立即動(dòng)作，切斷電源，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

2.設(shè)置定時(shí)限過流保護(hù)

作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中短路保護(hù)的后備保護(hù)，以提高保護(hù)整定的靈活性。

3.設(shè)置反時(shí)的過負(fù)荷保護(hù)

防止電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過負(fù)荷運(yùn)行而引起的電流過大，防止由于電流熱效應(yīng)的累積作用，使定子部分過熱而引起的損壞。

4.設(shè)置負(fù)序電流保護(hù)

防止電動(dòng)機(jī)的各類非接地性不對(duì)稱故障。

5.設(shè)置起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)保護(hù)

防止由于各種原因使得電動(dòng)機(jī)不能成功起動(dòng)時(shí)，大起動(dòng)電流對(duì)繞組的損壞以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)軸承的損壞。

(作者單位:河南省周口市技工學(xué)校)