異步電動(dòng)機(jī)的電氣裝置保護(hù)

摘 要：該文闡述了異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)與控制關(guān)系，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(lèi)：采用電流檢測(cè)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，電于式和固態(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(cè)電動(dòng)機(jī)繞組溫度的溫度檢測(cè)型有雙金屬片溫度繼電器、熱保護(hù)器、檢測(cè)線(xiàn)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(chǎng)合使用。最后指出不管采用何種保護(hù)裝置，必須考慮過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)、過(guò)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

1 電動(dòng)機(jī)的保護(hù)與控制關(guān)系

通常來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的保護(hù)主要和控制方式有關(guān)。盡可能地實(shí)現(xiàn)控制中有保護(hù)，保護(hù)中有控制。例如，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)有四到七倍的額定起動(dòng)電流。如果使用接觸器來(lái)控制的話(huà)，就必須保證電器的接觸頭能夠承受住起動(dòng)電流的接通考核。但是即使是可以反復(fù)使用的接觸器長(zhǎng)時(shí)間的接觸起動(dòng)電流，也會(huì)造成觸頭磨損，進(jìn)而破壞電器，而塑料外殼的斷路器就更不能達(dá)到這種要求了。所以為了解決這種問(wèn)題，我們可以在使用過(guò)程中把電動(dòng)機(jī)和啟動(dòng)器一起串聯(lián)在主回路之中，這時(shí)候主要就是依靠啟動(dòng)器的接觸器直接來(lái)承受起動(dòng)電流，而至于保護(hù)部分，則可以由其他裝置來(lái)完成。

2 電流檢測(cè)型保護(hù)裝置

2.1 熱繼電器主要是利用負(fù)載電流流過(guò)來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)電阻元件，這就會(huì)導(dǎo)致雙金屬熱元件在受到高溫加熱之后產(chǎn)生變形彎曲，進(jìn)而使繼電器的觸點(diǎn)破壞了以前的動(dòng)作。熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間準(zhǔn)確性不是很高，但是對(duì)電動(dòng)器卻有十分有效的保護(hù)作用。隨著熱繼電器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不斷提高和改進(jìn)，它在原有功能的基礎(chǔ)上還具備了溫度補(bǔ)償功能，而且還具有對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載不平衡現(xiàn)象的保護(hù)功能等等。

2.2 針對(duì)帶有熱磁脫口的電動(dòng)機(jī)保護(hù)主要是使用熱式斷路器，它的用途、動(dòng)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(huì)出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象并直接頂?shù)矫摽谘b置上，而有的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)相接通的情況，最后導(dǎo)致斷路器直接斷開(kāi)。由于電動(dòng)機(jī)中的電磁鐵整定值比較高，只能在短路時(shí)候動(dòng)作。此設(shè)備具有操作簡(jiǎn)單、價(jià)格比較低廉，可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，目前仍然在使用。

2.3 電子式過(guò)電流繼電器通過(guò)內(nèi)部各相電流互感器檢測(cè)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(mǎn)足各種類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。其特點(diǎn)是：

2.3.1 多種保護(hù)功能。主要有三種：過(guò)載保護(hù)，過(guò)載保護(hù)十?dāng)嘞啾Ｗo(hù)，過(guò)載保護(hù)十?dāng)嘞啾Ｗo(hù)+反相保護(hù)。

2.3.2 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(guò)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(guò)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(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)。

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(duì)熱繼電器來(lái)說(shuō)為一點(diǎn)五六倍，電流整定范圍比較大的適用于容量經(jīng)常變動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。

2.3.4 有故障顯示。主要是通過(guò)保護(hù)裝置上的發(fā)光二極管來(lái)顯示出故障的基本類(lèi)型，這樣比較方便選擇最合適的檢修方式。

2.4 固態(tài)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(jiǎn)單電子式裝置發(fā)展來(lái)的。具體的功能不同其成本和價(jià)格也是不同的，越復(fù)雜的繼電器也只能夠用于比較昂貴的電動(dòng)機(jī)，它具有測(cè)量、檢測(cè)、保護(hù)的功能，具體的表現(xiàn)為：具有最大的起動(dòng)沖擊時(shí)間和電流，過(guò)電流運(yùn)行；斷相電流；能夠長(zhǎng)時(shí)間加速大慣性負(fù)載等等功能，這就使固態(tài)繼電器受到了人們的廣泛關(guān)注，被應(yīng)用到異步電動(dòng)機(jī)的電氣裝置保護(hù)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(yīng)該直接加上所需要的時(shí)間，保證電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中在出現(xiàn)損壞之前，直接把電源切斷。我們也可以使用發(fā)光二極管來(lái)檢測(cè)故障類(lèi)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(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器其動(dòng)作原理類(lèi)同上述電子式過(guò)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(xiàn)反時(shí)限、I2t曲線(xiàn)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。產(chǎn)品如施耐德電氣公司生產(chǎn)的M系列低壓斷路器。

2.6 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(cè)模塊，用來(lái)完成對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前后的異常故障檢測(cè)，如斷相、過(guò)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(jiǎn)單，采用單片機(jī)即可完成，適用于工業(yè)控制。

3 溫度檢測(cè)型保護(hù)裝置

3.1 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(guò)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(kāi)而切斷電路。產(chǎn)品如JW2溫度繼電器。

3.2 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(guò)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(guò)的過(guò)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(kāi)，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(guò)載和斷相保護(hù)。

4 保護(hù)裝置與異步電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合

4.1 過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合

過(guò)載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)該比電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作時(shí)間稍微長(zhǎng)一些。為了保證過(guò)載保護(hù)裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)該盡可能地使過(guò)載保護(hù)裝置躲開(kāi)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，此外，也不能出現(xiàn)動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，必須在電動(dòng)機(jī)熱特性條件下才能真正地實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用。過(guò)載保護(hù)裝置的瞬時(shí)電流也應(yīng)該比電動(dòng)機(jī)的略微長(zhǎng)一點(diǎn)。當(dāng)前有些過(guò)載保護(hù)裝置本身就帶有瞬時(shí)動(dòng)作功能，除了電流略大些，起動(dòng)電流的峰值也應(yīng)該比動(dòng)作電流大，這樣才能保證其正常工作。

4.2 過(guò)載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合一般情況下，過(guò)載保護(hù)裝置是沒(méi)有針對(duì)短路電流的分?jǐn)嗄芰ΑＴ谶\(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)生了短路現(xiàn)象，只能由主電路中串聯(lián)的短路保護(hù)裝置來(lái)切斷電路。如果故障電流比較小的話(huà)，屬于過(guò)載范圍內(nèi)的，則還是需要過(guò)載保護(hù)裝置進(jìn)行切斷電路。值得注意的是二者只能選擇其一。

5 結(jié)語(yǔ)

異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)工作直接涉及到機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和電氣裝置的可靠性。當(dāng)前通過(guò)直接檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的繞組溫度就可以保護(hù)由于過(guò)載而引起的過(guò)熱問(wèn)題，這也是當(dāng)前一種比較有效的保護(hù)方式。但是這種方式是需要直接埋入到電動(dòng)機(jī)的繞組中，這所需要的費(fèi)用是比較高的，而且維修起來(lái)也不是很容易，所以只是被應(yīng)用到頻繁操作的場(chǎng)合。如果從經(jīng)濟(jì)性靠里的話(huà)，我們可以采用電流檢測(cè)型，這種防范具有操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，功能可靠的特性，而且保護(hù)電動(dòng)機(jī)功能比較好，目前來(lái)說(shuō)是使用比較廣泛的一種保護(hù)形式。有些大容量電動(dòng)機(jī)保護(hù)本身對(duì)動(dòng)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(hù)裝置，都應(yīng)該考慮裝置和電動(dòng)機(jī)之間的協(xié)調(diào)程度。