關于“電動機定子異常失電保護”檢驗要求的討論

胡靜波 趙 凱

（南京市特種設備安全監督檢驗研究院 南京 210017）

關于“電動機定子異常失電保護”檢驗要求的討論

胡靜波 趙 凱

（南京市特種設備安全監督檢驗研究院 南京 210017）

“電動機定子異常失電保護”為新版起重機檢規中新增加的項目，本文論述了電動機定子異常失電原因，分析了當前電路設計中存在的問題，提出了現場檢驗中的建議。

起重機械檢規 電動機定子 異常失電保護 檢驗要求

新版起重機械檢規對電氣保護的要求更加科學和嚴格，其中“電動機定子異常失電保護”這一項目對應于老版檢規中的“正反向接觸器故障保護”項目。新版檢規除項目名稱做了改動外，項目的具體要求也做了相應的改變，與相關標準的要求保持一致。檢驗中應了解相關檢驗項目要求的內涵及文字表述的更改而帶來的檢驗要求的變化。

1 電動機定子異常失電原因分析

起重機用電動機一般采用繞線轉子異步電動機、籠型異步電動機、變頻異步電動機、自制動異步電動機等，主要有YZR系列、YZ系列、JZR系列、YZD系列等，具有結構簡單、造價低、使用維修方便等特點。

電動機定子包括定子鐵芯、定子繞組和機座等部分，其中定子繞組是電動機的電路部分，通入三相交流電，產生旋轉磁場。當電動機的定子失電時，旋轉磁場消失，電動機停止工作，電動機失去承擔負載的能力，如果此時電動機制動器不能及時合閘，則負載將向危險方向做自由運動，造成危險和事故。

電動機定子正常失電是指受電路控制的電動機正常的停止作用，而異常失電通常是指正常工作的電動機由于某些原因定子繞組突然失去電流，而此時制動器并未合閘。異常失電的原因總體來說可分為電動機自身的原因和電路外部的原因兩種，具體來說包括：

1）電動機內部原因造成的失電：電動機由于內部原因在正常運行時發生燒壞等現象，從而導致定子異常失電。造成這一后果的具體原因包括有定子繞組相間短路故障、定子繞組匝間短路故障、定子繞組單相接地故障、電動機過負載、電動機堵轉、電動機起動時間過長、長時間三相不平衡或兩相運行等。

2）電氣系統外部原因造成的失電：系統在正常工作時，由于外部電路的原因造成電動機定子的異常失電。造成這一后果的主要原因包括有調速裝置的非正常工作、電動機運行接觸器損壞、制動器接觸器損壞等。

2 相關標準中的規定

在起重機械標準中，對于“電動機定子異常失電保護”的要求，首次出現在標準《起重機設計規范》（GB/T 3811—2008）中，規定“起重機構電動機應設置定子異常失電保護功能，當調速裝置或正反向接觸器故障導致電動機失控時，制動器應立即上閘”。在《起重機械安全規程》（GB 6067.1—2010）將“電動機定子異常失電保護”的范圍從所有電動機縮小為“起升機構”，其設置要求則和GB/T 3811的要求相同。

在新版起重機檢規《起重機械安裝改造重大修理監督檢驗規則》（TSG Q7016—2016）中的要求與GB 6067.1的要求相同。而在《起重機械定期檢驗規則》（TSG Q7015—2016），又將GB 6067.1中規定的“起升機構”范圍縮小為“對于吊運熔融金屬或者發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”。

除此之外，其實早在2002年的標準《機械安全機械電氣設備第32部分：起重機械技術條件》（GB 5226.2—2002），對電動機械式制動器就有規定“在采用斷電時可進行制動的電動機械式制動器的場合，運動驅動裝置斷電應造成相應制動器斷電。”電動機定子異常失電保護的要求符合該標準對電動機械式制動器的要求。

3 相關要求的分析和存在的問題

標準中的要求是在鐵嶺“4.18事故”后，針對起重機“PQR6402型控制屏”的重大設計缺陷而制定的。

對于大部分起重機用電路來說，當電動機由于各種原因發生意外失電時，制動器回路都會發生斷路，從而導致制動器合閘，防止意外發生。但有些電路設計，如“PQR6402型控制屏”（見圖1），在設計時起升機構的制動器接觸器有自鎖功能，自鎖功能的作用是防止兩個方向接觸器切換時制動器的瞬間合閘，但同時也會造成在電動機異常失電時，制動器不能自動制動，從而發生危險。

圖1 具有制動器自鎖功能的起重機局部電路

對于這種類型的電路，需要重新設計電動機驅動電源和制動器電源之間的邏輯關系。一般講，電動機的驅動電源一般是由方向接觸器和調速裝置（如變頻器、可控硅調壓器等）控制，制動器電源一般是由制動器接觸器控制。經過改進后的電路，無論采用何種方式的設計，為達到方向接觸器、調速裝置和制動器接觸器的合理控制關系，在電路中都必須滿足：

1）當方向接觸器全部斷開時，制動器應合閘；

2）當調速裝置斷開時，制動器應合閘。

目前吊運熔融金屬起重機的電路設計基本可以滿足GB/T 3811的要求，但也存在以下的問題：

1）此種設計并未對電動機自身內部原因造成的定子異常失電進行保護，目前的起重機電路中通常是設置了一些常規的電氣安全保護裝置，而對于電動機內部異常造成的失電并沒有專門的定子電壓的監測環節，此時如果電動機定子發生異常制動器接觸器并不會自動斷開，從而造成電動機因失電而停止運行但制動器仍然通電而繼續開閘的情況。

2）針對凸輪控制器和一個運行接觸器控制的電路，該類型的電路由起升機構驅動電動機只由一個運行接觸器接通，由凸輪控制器進行換向，而此時若該運行接觸器意外斷電，則制動器接觸器也應當閉合，而此種類型的電路基本未設置運行接觸器意外斷電的保護功能。

3）電路中并未有對于制動器接觸器損壞的保護，如果制動器接觸器發生粘連或其他故障，會導致其一直處于合閘狀態，造成制動器在電動機正常失電后一直無法斷開的情況。

4 檢驗中的建議

目前對這一項目的檢驗是通過審查圖紙和通電實驗來進行的。在實際檢驗中，建議注意以下幾點：

1）關于監檢和定檢的不同要求：監檢的要求等同于GB 6067.1的要求，即該項目的要求是針對所有的起重機起升機構。建議在監檢時，對于新裝的起重機，尤其是制動器具有自鎖功能的電路設計，不論是否吊運熔融金屬，都應當按照GB 6067.1進行執行，在監檢人員接收監檢階段，即對電路進行資料審查，并告知施工單位這一要求。在定檢時，對于在用起重機，因為滿足要求需要涉及電路的改造，則只需要按照TSG Q7015的要求執行即可。

2）關于電動機內部異常造成的失電：該功能大部分電路并不具備。建議對于吊運熔融金屬或危險品的起重機，要求其在電路中加裝欠電壓繼電器或采用其他方式對電動機的定子電壓進行監測，在電動機定子意外失電時保證制動器接觸器的斷開。

3）關于凸輪控制器控制的電路：該類型電路只有一個運行接觸器，通常不具備接觸器故障監測。建議對于吊運熔融金屬或危險品的起重機，要求其在電路中設置運行接觸器保護功能，當運行接觸器出現異常時，可保證制動器接觸器的斷開。

4）關于現場通電試驗：現場通電試驗具有一定的危險性，建議檢驗人員在通電試驗前仔細研究電路圖，并與現場配合人員進行溝通，在空載情況下進行起升機構的現場通電試驗。通電試驗應當模擬運行接觸器發生故障、調速裝置發生故障、電動機內部發生故障等多種情況下，以確定電路是否能在電動機定子異常失電時起到保護作用。

5 結束語

新檢規中“電動機定子異常失電保護”檢驗項目要求不完全等同于老檢規中的“正反向接觸器故障保護”。在實際工作中，檢驗人員需要熟悉相關標準中的規定，并了解電動機定子失電的常見原因以及目前電路設計中存在的主要問題，以便有針對性的進行檢驗，保障設備的運行安全。

[1] GB 6067．1—2010 起重機械安全規程[S]．

[2] GB 5226．2—2002 機械安全機械電氣設備第32部分：起重機械技術條件[S]．

[3] 趙國．起重機械電氣安全技術檢驗[M]．大連：大連理工大學出版社，2008．

Discussion on the Inspection Requirements for “Protection of Motor Stator Abnormal Power Loss ”

Hu Jingbo Zhao Kai
(Nanjing Special Equipment Safety Supervision and Inspection Institute Nanjing 210017)

The protection of motor stator abnormal power loss is the new item in the new lifting appliances inspection regulations. The reasons of motor stator abnormal power loss are discussed in the paper. Then, the problems in current circuit design and suggestions of inspection are analyzed.

Lifting appliances inspection regulation Motor stator Protection of abnormal power loss Inspection requirements

X941

B

1673-257X(2017)04-0052-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.04.011

胡靜波(1980～)，男，碩士，副主任，高級工程師，從事特種機電設備安全檢驗技術研究工作。

2016-11-18）