異步電動機的電氣裝置保護

摘 要：該文闡述了異步電動機的保護與控制關系，介紹了異步電動機的各種保護裝置。電動機保護主要有兩大類：采用電流檢測型的有熱繼電器，帶有熱磁脫扣的電動機保護用斷路器，電于式和固態繼電器，帶電子式脫扣的電動機保護用斷路器以及軟起動器；直接檢測電動機繞組溫度的溫度檢測型有雙金屬片溫度繼電器、熱保護器、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繞組，價格較貴、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裝置，必須考慮過載保護裝置與電動機、過載保護裝置與短路保護裝置的協調配合。

關鍵詞：異步電動機；保護裝置；控制

1 電動機的保護與控制關系

通常來說，電動機的保護主要和控制方式有關。盡可能地實現控制中有保護，保護中有控制。例如，在電動機起動時會有四到七倍的額定起動電流。如果使用接觸器來控制的話，就必須保證電器的接觸頭能夠承受住起動電流的接通考核。但是即使是可以反復使用的接觸器長時間的接觸起動電流，也會造成觸頭磨損，進而破壞電器，而塑料外殼的斷路器就更不能達到這種要求了。所以為了解決這種問題，我們可以在使用過程中把電動機和啟動器一起串聯在主回路之中，這時候主要就是依靠啟動器的接觸器直接來承受起動電流，而至于保護部分，則可以由其他裝置來完成。

2 電流檢測型保護裝置

2.1 熱繼電器主要是利用負載電流流過來進行校準電阻元件，這就會導致雙金屬熱元件在受到高溫加熱之后產生變形彎曲，進而使繼電器的觸點破壞了以前的動作。熱繼電器的動作時間準確性不是很高，但是對電動器卻有十分有效的保護作用。隨著熱繼電器的結構設計不斷提高和改進，它在原有功能的基礎上還具備了溫度補償功能，而且還具有對電動機負載不平衡現象的保護功能等等。

2.2 針對帶有熱磁脫口的電動機保護主要是使用熱式斷路器，它的用途、動作及原理和熱繼電器是基本相似的，它的雙金屬元件在受到高溫加熱會出現彎曲現象并直接頂到脫口裝置上，而有的時候會出現觸點相接通的情況，最后導致斷路器直接斷開。由于電動機中的電磁鐵整定值比較高，只能在短路時候動作。此設備具有操作簡單、價格比較低廉，可靠性強的特點，目前仍然在使用。

2.3 電子式過電流繼電器通過內部各相電流互感器檢測故障電流信號，經電子電路處理后執行相應的動作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。其特點是：

2.3.1 多種保護功能。主要有三種：過載保護，過載保護十斷相保護，過載保護十斷相保護+反相保護。

2.3.2 動作時間可選擇（符合GBl4048.4-93標準）。

標準型（10級）：7.2In（In為電動機額定電流），4-1Os動作，用于標準電動機過載保護，速動型（10A級）：7.2In時，2-1Os動作，用于潛水電動機或壓縮電動機過載保護。慢動型（30級）：7.2In時，9-30s動作，用于如鼓風機電機等起動時間長的電動機過載保護。

2.3.3 電流整定范圍廣。電流整定最大值和整定最小值之比一般為三到四倍，甚至是更高，而針對熱繼電器來說為一點五六倍，電流整定范圍比較大的適用于容量經常變動的電動機。

2.3.4 有故障顯示。主要是通過保護裝置上的發光二極管來顯示出故障的基本類型，這樣比較方便選擇最合適的檢修方式。

2.4 固態繼電器它是一種具有各種功能的微處理器裝置，主要是從繼電器功能的簡單電子式裝置發展來的。具體的功能不同其成本和價格也是不同的，越復雜的繼電器也只能夠用于比較昂貴的電動機，它具有測量、檢測、保護的功能，具體的表現為：具有最大的起動沖擊時間和電流，過電流運行；斷相電流；能夠長時間加速大慣性負載等等功能，這就使固態繼電器受到了人們的廣泛關注，被應用到異步電動機的電氣裝置保護中，起到的效果也是很明顯的。

上邊這些信息都可以直接輸入到微處理器，值得注意的是應該直接加上所需要的時間，保證電動機工作過程中在出現損壞之前，直接把電源切斷。我們也可以使用發光二極管來檢測故障類別并檢查出原因，采取有效的措施解決。

2.5 帶有電子式脫扣的電動機保護用斷路器其動作原理類同上述電子式過電流繼電器或固態繼電器。功能主要有：電路參量顯示（電流、電壓、功率、功率因數等），負載監控（按規定切除或投入負載），多種保護特性（指數曲線反時限、I2t曲線反時限、定時限或其組合），故障報警，試驗功能，自診斷功能，通信功能等。產品如施耐德電氣公司生產的M系列低壓斷路器。

2.6 軟起動器

軟起動器的主電路采用晶閘管，控制其分斷或接通的保護裝置一般做成故障檢測模塊，用來完成對電動機起動前后的異常故障檢測，如斷相、過熱、短路、漏電和不平衡負載等故障，并發出相應的動作指令。其特點是系統結構簡單，采用單片機即可完成，適用于工業控制。

3 溫度檢測型保護裝置

3.1 雙金屬片溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中。當電動機過載使繞組溫度升高至接近極限值時，帶有一觸頭的雙金屬片受熱產生彎曲，使觸點斷開而切斷電路。產品如JW2溫度繼電器。

3.2 熱保護器它是裝在電動機本體上使用的熱動式過載保護繼電器。與溫度繼電器不同的是帶2個觸頭的碗形雙金屬片作為觸橋串在電動機回路，既有流過的過載電流使其發熱，又有電動機溫度使其升溫，達到一定值時，雙金屬片瞬間反跳動作，觸點斷開，分斷電動機電流。它可作小型三相電動機的溫度、過載和斷相保護。

4 保護裝置與異步電動機的協調配合

4.1 過載保護裝置與電動機的協調配合

過載保護裝置的動作時間應該比電動機的動作時間稍微長一些。為了保證過載保護裝置的正常運轉，應該盡可能地使過載保護裝置躲開電動機的起動電流，此外，也不能出現動作時間過長，必須在電動機熱特性條件下才能真正地實現保護作用。過載保護裝置的瞬時電流也應該比電動機的略微長一點。當前有些過載保護裝置本身就帶有瞬時動作功能，除了電流略大些，起動電流的峰值也應該比動作電流大，這樣才能保證其正常工作。

4.2 過載保護裝置與短路保護裝置的協調配合一般情況下，過載保護裝置是沒有針對短路電流的分斷能力。在運行過程中如果發生了短路現象，只能由主電路中串聯的短路保護裝置來切斷電路。如果故障電流比較小的話，屬于過載范圍內的，則還是需要過載保護裝置進行切斷電路。值得注意的是二者只能選擇其一。

5 結語

異步電動機的保護工作直接涉及到機械設備的正常運轉和電氣裝置的可靠性。當前通過直接檢測電動機的繞組溫度就可以保護由于過載而引起的過熱問題，這也是當前一種比較有效的保護方式。但是這種方式是需要直接埋入到電動機的繞組中，這所需要的費用是比較高的，而且維修起來也不是很容易，所以只是被應用到頻繁操作的場合。如果從經濟性靠里的話，我們可以采用電流檢測型，這種防范具有操作簡單，價格低廉，功能可靠的特性，而且保護電動機功能比較好，目前來說是使用比較廣泛的一種保護形式。有些大容量電動機保護本身對動作性能要求就比較高而且功能要求也比較齊全，我們可以采用電子式的繼電器。總之，不論是采用哪種保護裝置，都應該考慮裝置和電動機之間的協調程度。