電動機機體過熱保護與遙控停機的裝置研制應用

高寶安 王 森 賈東軍

（棗莊大興礦業有限責任公司，山東 棗莊 277319）

1 概況

電動機在生產、生活領域應用十分廣泛，正常使用情況下，電動機的壽命一般為15～20年。實踐證明，電動機燒壞的主要因素是絕緣老化。一方面電動機溫升值與絕緣材料的臨界值保護，決定著電動機的使用壽命；另一方面電動機基礎性的絕緣結構及絕緣材料的選擇，決定著電動機耐壓和耐溫等級。據不完全統計，棗莊大興礦業有限責任公司現正在使用2.2～170kW低壓電動機134臺，潛水泵24臺，占電網用電總量的71%，是礦山應用最為廣泛的動力設備。2018年燒毀7.5～170kW電動機數量36臺、功率1019.5kW，占總數量的26.9%；燒毀潛水泵48臺、功率211kW，占總數量的200%。每年電動機、潛水泵在燒毀過程中還會消耗電能，僅修理費就高達3萬余元，造成停工停產損失達數十萬元。此外電機修理后功率下降，耗電量大，性能下降，直接影響正常生產。每年因維修電動機需要用的漆包線高達1000kg有余。分析該礦2018年電動機、潛水泵燒毀原因，得出在電動機定子繞組內部裝設溫度遙控開關，信號通過遙控方式作用到其控制回路，當電動機出現超溫時自動斷開其主回路，有效地遏制了電動機被燒毀的現象。

2 電動機燒壞原因分析

（1）電動機過載或在過載期間頻繁啟動，啟動時間過長或者啟動間隔時間太短，都會引起電動機5倍以上的溫升值，是電動機燒壞的主要原因。

（2）拖動帶有機械故障的設備，使電動機出力增大，或被卡住不轉、或轉速急劇下降，使電動機電流瞬間達到5倍以上，定子繞組迅速升溫過熱。

（3）電動機長時間過負載運行，定子電流超過額定電流，電動機過熱。

（4）環境和通風散熱方面的原因。電動機工作環境和通風溫度過高，電動機得不到良好的通風散熱而過熱；風扇破損、變形、松脫、灰塵、油垢過多，使電動機通風散熱不良而溫升過高。

（5）潛水泵燒壞的主要原因：水抽干而設備繼續空轉，機械密封進水，葉輪被異物纏住，軸承損壞，三相電壓電流不平衡等而溫升過高。

3 供電開關與電磁起動器的選擇

井下低壓供電，選用淮南萬泰電子股份有限公司生產的礦用隔爆型真空饋電開關，型號為KBZ-200、400/1140（660）II（以下簡稱開關），能完成過載、短路、漏電閉鎖、漏電保護、選擇性漏電保護、欠壓、過壓、三相不平衡、斷相、溫度保護、瓦斯保護、風電閉鎖等多種保護功能。

井下低壓起動器，選用淮南萬泰電子股份有限公司生產的礦用隔爆型真空電磁起動器，型號為QBZ-80、120、200/1140（660）；南京雙京電氣有限責任公司生產的礦用隔爆兼本質安全真空電磁起動器，型號為QJZ-60(30)/660(380)（以下簡稱起動器）。控制電動機可實現直接起動、停止，并可在停機時進行換相。電子保護器均具有短路、過載、斷相、漏電閉鎖等保護功能。

4 電動機機體超溫保護遙控斷電裝置

4.1 遙控器使用說明

（1）選擇一種交流36V遙控器、溫度開關、超溫語音提示、36V中間繼電器，組成超溫保護遙控裝置；

（2）技術參數：輸入電壓AC36V，輸出功率≤800W，接收頻率433MHz，接收距離≤30m，遙控器電池12V；

（3）溫度開關型號：KSD 9700 250V 5A 90℃，在溫度100℃中動作時間≤9s，觸點容量5A；

（4）采用智能對碼方式，按下設定鍵，控制器板上指示燈亮，進入對碼工作狀態，表示此鍵己被主板記錄并存儲下來，再按一次設定鍵，板上指示燈熄滅，對碼過程結束。

4.2 改造與控制過程

（1）將遙控器啟動鍵兩接點與溫度開關線焊接，連接線留有適當長度，將溫度開關鑲嵌到電動機定子繞線的前端，用絕緣帶封住，另將遙控器用絕緣膠帶封閉后放在電動機接線腔內，不影響主接線。如圖1所示。

（2）將接收器主板放在80A接線盒內，從主板繼電器兩常閉點上引線接到QBZ-80啟動開關接觸器CKJ線圈控制回路，從主板繼電器兩常開點上引線接到超溫指示燈，再將接收器主板用絕緣膠帶封閉，防止受潮。如圖2所示。

（3）當電動機繞組溫度達到90℃時，溫度開關動作閉合，遙控器向接收器發射信號，固體繼電器吸合，常閉點打開，QBZ-80A開關接觸器斷開，電動機主回路斷電，電動機停止運轉，同時接收器固體繼電器吸合，常開點閉合，電動機超溫指示燈亮。

圖1 溫度開關鑲嵌到電動機內的結構圖

圖2 超溫遙控停機控制原理圖

（4）如果選擇在井下使用，可在直線30m距離內；如果選擇在地面使用，可在50m距離范圍內。

5 改造后的優點

（1）能有效地控制電動機、潛水泵實際超溫，并發出超溫提示，強制設備不在超溫下運行，防止電動機燒壞。每年可節約漆包線、人工費、耗能費、停工影響、功率下降及耗電費等50多萬元。

（2）能有效地控制電動機超溫對繞組形成的絕緣老化，保障電動機使用壽命。

（3）結構上簡單，操作簡便，安全可靠，實用性強，投資少。

6 結語

電動機機體超溫保護與遙控停機裝置，在電子產品迅速發展的今天，是在實踐和探索中總結出來的專項保護技術與老式綜合保護的競技，有效地防止了電動機、潛水泵超溫保護不動作或誤動作現象。通過此控制裝置，機電設備動態安全運行得以增強，礦井機電設備效率顯著提升，為機械化換人、自動化減人奠定了基礎。