電動機保護器在工業(yè)中的使用原則及保護原理分析

房亮　周游

摘 要：現(xiàn)如今，隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展，電動機以其能量轉(zhuǎn)換效率高，使用方便等特點在工業(yè)中廣泛使用，而隨著工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展，各種自動控制以及順序控制設(shè)備的出現(xiàn)，電動機經(jīng)常需要在頻繁啟動、制動、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等方式下運動，這就對電動機的運行提出了更高的要求。由于電動機主要作為動力設(shè)備需要帶動其他機械傳動進行動作，電動機的故障將會極大的影響工業(yè)生產(chǎn)的正常運行。電動機保護器作為電動機最主要的保護設(shè)備對電動機起著全面的保護作用，文章主要對電動機保護器的保護原理以及保護器的在工業(yè)中的使用原則進行介紹。

關(guān)鍵詞：電動機；保護器；使用原則；保護原理

前言

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

1 電動機保護器簡介

電動機保護器的作用是給電機全面的保護控制，在電機出現(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、繞組老化予以報警或保護控制。

1.1 電動機保護器的主要類型

電動機保護器被應(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，良好工作條件，不存在頻繁啟動等惡劣工況，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，采用反時限或定時限工作特性。保護功能包括過載、缺相、堵轉(zhuǎn)等故障保護，故障類型采用指示燈顯示，運行電量采用數(shù)碼管顯示。（3）智能型：檢測三相電流值，保護器使用單片機，實現(xiàn)電動機智能化綜合保護，集保護、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)自己實際使用要求和保護情況在現(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，價格相對高些，用于較重要場合，如今高壓電動機保護均采用智能型。（4）熱保護型：在電動機中埋入熱元件，根據(jù)電動機的溫度進行保護，保護效果好，但電動機容量較大時，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電動機堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導(dǎo)致電動機繞組受損。（5）磁場溫度檢測型：在電動機中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據(jù)電動機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進行保護，主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護和磨損監(jiān)測，保護功能完善，缺點是需在電動機內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。

1.2 電動機保護器的發(fā)展歷程

隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展，對于電動機的要求也越來越高，電動機正向著小體積、高扭矩、高輸出的方向發(fā)展，雖然電動機絕緣技術(shù)有了非常重大的突破，但是電動機的熱容量卻相較于原來要小得多，這就造成電動機耐過負荷的能力越來越弱，同時隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，要求電機經(jīng)常進行起動、制動、正反轉(zhuǎn)以及變負荷等多種方式，這就需要使用電動機保護器對電動機進行保護，而且，隨著電動機的應(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，更容易造成電動機的損壞。同時由于早先的保護裝置已經(jīng)無法適應(yīng)電動機的保護需求，需要更為靈敏、可靠的保護裝置，現(xiàn)今，新型的電機保護器已經(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?？芍苯语@示電動機的電流、電壓、溫度等參數(shù)，保護動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)時間。另外，根據(jù)電動機氣隙磁場進行電動機偏心檢測技術(shù)使電動機磨損狀態(tài)在線監(jiān)測成為可能，通過曲線顯示反映電動機偏心程度的值的變化趨勢，記錄兩年時間該值的變化情況，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。電動機保護裝置的目的，是為了能夠使電動機能夠在電動機過載時正常工作，而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。

2 電動機保護器的簡介

根據(jù)電動機的損壞形式來說，電動機的主要機械故障為繞組損壞和軸承損壞兩方面。而造成電動機出現(xiàn)以上這些機械故障的原因主要為：（1）由于電動機長時間工作發(fā)熱造成的電動機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)量不達標(biāo)，電源電壓三項不平衡造成電動機長期處于高次諧波嚴重或者電動機斷相運行。（3）電源質(zhì)量不足造成電動機無法正常啟動或者是短時間內(nèi)重復(fù)啟動，從而造成電動機長時間承受過大的啟動電流導(dǎo)致電機過熱，將其電機的繞組或者是其他的內(nèi)部損壞，由于機械故障造成的電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)。

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

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

3 電動機保護器的選用原則

在進行電動機保護器的選型時，需要注意嚴格按照電動機的額定電流來選擇保護器，防止人為放大和縮小保護范圍，避免由于量程太大或太小而造成的測量誤差，從而使保護器無法正常對電動機進行保護，除了考慮額定電流外還需要從電機的負載類型、使用環(huán)境、電機主體設(shè)備的重要程度、電機退出運行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴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器，但是當(dāng)對保護提出更高的要求時，才選用功能較為復(fù)雜的保護裝置，做到既經(jīng)濟有合理。

4 結(jié)束語

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電動機保護器已經(jīng)發(fā)展出了智能型電動機保護器，因此，設(shè)計人員在考慮電動機保護器的選用時應(yīng)當(dāng)充分的考慮電動機的使用情況，合理的選用電動機保護器，從而達到有效的防止電機意外燒毀的發(fā)生，提高電氣自動化控制的可靠性，促進國民經(jīng)濟的健康發(fā)展。

參考文獻

[1]王志南，趙波.淺談分析電動機保護器在化工行業(yè)抗晃電中的應(yīng)用[J].電氣技術(shù)，2005，1.

[2]孫偉森.石化化工裝置抗晃電措施的探討[J].電工技術(shù)，2003，9.

[3]周立宏.低壓電動機在再啟動裝置的改進[J].電氣時代，2004，9.