電動(dòng)機(jī)保護(hù)器在工業(yè)中的使用原則及保護(hù)原理分析

房亮　周游

摘 要：現(xiàn)如今，隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)以其能量轉(zhuǎn)換效率高，使用方便等特點(diǎn)在工業(yè)中廣泛使用，而隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，各種自動(dòng)控制以及順序控制設(shè)備的出現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常需要在頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等方式下運(yùn)動(dòng)，這就對電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行提出了更高的要求。由于電動(dòng)機(jī)主要作為動(dòng)力設(shè)備需要帶動(dòng)其他機(jī)械傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)的故障將會(huì)極大的影響工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)保護(hù)器作為電動(dòng)機(jī)最主要的保護(hù)設(shè)備對電動(dòng)機(jī)起著全面的保護(hù)作用，文章主要對電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的保護(hù)原理以及保護(hù)器的在工業(yè)中的使用原則進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)；保護(hù)器；使用原則；保護(hù)原理

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電動(dòng)機(jī)以其高效、環(huán)保、種類多樣、使用方便等特點(diǎn)被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如：工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防等領(lǐng)域。電動(dòng)機(jī)作為最主要的動(dòng)力源需要面對各種復(fù)雜的環(huán)境，而且隨著自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)所面臨的工作環(huán)境較以前更為苛刻，需要頻繁的在啟動(dòng)、制動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等方式下運(yùn)動(dòng)，因此發(fā)生問題的幾率較以前更大，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是針對以上問題設(shè)計(jì)出來的，其對電動(dòng)機(jī)起著全面保護(hù)控制，對于延長電動(dòng)機(jī)的使用壽命以及電機(jī)故障報(bào)警方面起著非常重要的作用，現(xiàn)今，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于所有的用電領(lǐng)域，對于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著非常重要的作用。

1 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器簡介

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的作用是給電機(jī)全面的保護(hù)控制，在電機(jī)出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時(shí)、繞組老化予以報(bào)警或保護(hù)控制。

1.1 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的主要類型

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器被應(yīng)用于所有的用電領(lǐng)域，其根據(jù)使用情況以及檢測方式等的不同被分為以下幾種類型：（1）熱繼電器：普通小容量交流電機(jī)，良好工作條件，不存在頻繁啟動(dòng)等惡劣工況，由于精度差，可靠性不能保證，不推薦使用。（2）電子型：檢測三相電流值，整定電流值采用電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作，電路一般采用模擬式，采用反時(shí)限或定時(shí)限工作特性。保護(hù)功能包括過載、缺相、堵轉(zhuǎn)等故障保護(hù)，故障類型采用指示燈顯示，運(yùn)行電量采用數(shù)碼管顯示。（3）智能型：檢測三相電流值，保護(hù)器使用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)智能化綜合保護(hù)，集保護(hù)、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)自己實(shí)際使用要求和保護(hù)情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定，采用數(shù)碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協(xié)議，如ModBUS、ProfiBUS等，價(jià)格相對高些，用于較重要場合，如今高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)均采用智能型。（4）熱保護(hù)型：在電動(dòng)機(jī)中埋入熱元件，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的溫度進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)效果好，但電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組受損。（5）磁場溫度檢測型：在電動(dòng)機(jī)中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據(jù)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進(jìn)行保護(hù)，主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護(hù)和磨損監(jiān)測，保護(hù)功能完善，缺點(diǎn)是需在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。

1.2 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的發(fā)展歷程

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于電動(dòng)機(jī)的要求也越來越高，電動(dòng)機(jī)正向著小體積、高扭矩、高輸出的方向發(fā)展，雖然電動(dòng)機(jī)絕緣技術(shù)有了非常重大的突破，但是電動(dòng)機(jī)的熱容量卻相較于原來要小得多，這就造成電動(dòng)機(jī)耐過負(fù)荷的能力越來越弱，同時(shí)隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，要求電機(jī)經(jīng)常進(jìn)行起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及變負(fù)荷等多種方式，這就需要使用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，而且，隨著電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍越來越大，其所處的環(huán)境也越來越復(fù)雜，尤其是一些潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場合，更容易造成電動(dòng)機(jī)的損壞。同時(shí)由于早先的保護(hù)裝置已經(jīng)無法適應(yīng)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)需求，需要更為靈敏、可靠的保護(hù)裝置，現(xiàn)今，新型的電機(jī)保護(hù)器已經(jīng)發(fā)展為電子式和智能型，靈敏度高，可靠性高，功能多，調(diào)試方便。可直接顯示電動(dòng)機(jī)的電流、電壓、溫度等參數(shù)，保護(hù)動(dòng)作后故障種類一目了然，極大方便了故障的判斷，有利于生產(chǎn)現(xiàn)場的故障處理和縮短恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)間。另外，根據(jù)電動(dòng)機(jī)氣隙磁場進(jìn)行電動(dòng)機(jī)偏心檢測技術(shù)使電動(dòng)機(jī)磨損狀態(tài)在線監(jiān)測成為可能，通過曲線顯示反映電動(dòng)機(jī)偏心程度的值的變化趨勢，記錄兩年時(shí)間該值的變化情況，可早期發(fā)現(xiàn)軸承故障，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，避免掃膛事故發(fā)生。電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的目的，是為了能夠使電動(dòng)機(jī)能夠在電動(dòng)機(jī)過載時(shí)正常工作，而且還能提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。

2 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的簡介

根據(jù)電動(dòng)機(jī)的損壞形式來說，電動(dòng)機(jī)的主要機(jī)械故障為繞組損壞和軸承損壞兩方面。而造成電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)以上這些機(jī)械故障的原因主要為：（1）由于電動(dòng)機(jī)長時(shí)間工作發(fā)熱造成的電動(dòng)機(jī)繞組的絕緣老化損壞，造成定子轉(zhuǎn)子繞組間的絕緣遭到破壞，從而使定轉(zhuǎn)子繞組匝間短路或是對地短路。（2）由于電網(wǎng)供電質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，電源電壓三項(xiàng)不平衡造成電動(dòng)機(jī)長期處于高次諧波嚴(yán)重或者電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行。（3）電源質(zhì)量不足造成電動(dòng)機(jī)無法正常啟動(dòng)或者是短時(shí)間內(nèi)重復(fù)啟動(dòng)，從而造成電動(dòng)機(jī)長時(shí)間承受過大的啟動(dòng)電流導(dǎo)致電機(jī)過熱，將其電機(jī)的繞組或者是其他的內(nèi)部損壞，由于機(jī)械故障造成的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)。

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的工作原理：當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生對稱故障和不對稱故障時(shí)，都會(huì)引起其三項(xiàng)電流的變化，流過繞組的電流過大，超過電動(dòng)機(jī)的額定電流，電機(jī)過載、斷相、欠壓都會(huì)造成繞組電流超過額定值。電源電壓欠壓，運(yùn)行電流上升的比例將等于電壓下降的比例；電機(jī)過載時(shí)，常造成堵轉(zhuǎn)，此時(shí)的運(yùn)行電流會(huì)大大超過額定電流。針對以上情況，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可通過對三相運(yùn)行電流進(jìn)行檢測，根據(jù)運(yùn)行電流的不同性質(zhì)來確定不同的保護(hù)方式，從而對電機(jī)予以的斷電保護(hù)。

從以上分析可以得出，符合要求的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器并不是越先進(jìn)越好而是應(yīng)當(dāng)根據(jù)電機(jī)的使用環(huán)境以及使用需求等進(jìn)行分析，選出符合要求的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，這些保護(hù)器應(yīng)當(dāng)滿足可靠、經(jīng)濟(jì)、方便等方面的需求。電動(dòng)機(jī)保護(hù)器經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展和演變，已經(jīng)能夠良好的滿足對于電動(dòng)機(jī)保護(hù)的需求。

3 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的選用原則

在進(jìn)行電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的選型時(shí)，需要注意嚴(yán)格按照電動(dòng)機(jī)的額定電流來選擇保護(hù)器，防止人為放大和縮小保護(hù)范圍，避免由于量程太大或太小而造成的測量誤差，從而使保護(hù)器無法正常對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，除了考慮額定電流外還需要從電機(jī)的負(fù)載類型、使用環(huán)境、電機(jī)主體設(shè)備的重要程度、電機(jī)退出運(yùn)行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素等方面做到綜合考慮，做到選型合理，一般選型都是從簡單到復(fù)雜，在剛開始首先選用功能較為簡單且能滿足需求的保護(hù)器，但是當(dāng)對保護(hù)提出更高的要求時(shí)，才選用功能較為復(fù)雜的保護(hù)裝置，做到既經(jīng)濟(jì)有合理。

4 結(jié)束語

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器已經(jīng)發(fā)展出了智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，因此，設(shè)計(jì)人員在考慮電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的選用時(shí)應(yīng)當(dāng)充分的考慮電動(dòng)機(jī)的使用情況，合理的選用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，從而達(dá)到有效的防止電機(jī)意外燒毀的發(fā)生，提高電氣自動(dòng)化控制的可靠性，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。

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