一種內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器設(shè)計*

劉 毅，鄭鴻焱，施正洪

(1.江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機電工程學(xué)院，江蘇 江陰 214400； 2.江陰市精密電器有限公司，江蘇 江陰 214400)

0 引 言

三相交流異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)勢，如今已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防等領(lǐng)域。但是由于其自身的特點，電動機在頻繁的起動、制動、正反轉(zhuǎn)以及變負荷等工作方式下，極易發(fā)生故障，造成損壞。電動機的保護是為電動機長期、安全地正常運行所設(shè)置的各種保護措施。保護裝置是電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，可靠的保護裝置可以防止對電動機、電網(wǎng)、電氣控制設(shè)備以及人身安全等的損害[1]。電機保護器具有過載、斷相、堵轉(zhuǎn)等保護功能，是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件，它的作用是給電動機全面的保護控制。目前我國普遍采用的電動機保護器主要有熱繼電器、溫度繼電器和電子式電動機保護器。其中溫度保護是利用安裝在電動機內(nèi)部的溫度傳感器來實現(xiàn)的。當(dāng)電動機達到一定溫度時繼電器動作，通過控制電路斷開電動機的主電路[2]。對于單相小容量電動機，可以用繼電器直接斷開動力電路。傳統(tǒng)的雙金屬盤式溫度繼電器簡單、便宜、方便，但存在產(chǎn)品尺寸太大，傳熱慢，動作溫度不能調(diào)整，動作特性不穩(wěn)定，不容易實現(xiàn)自保等缺陷。

為了克服上述不足之處，筆者通過在電機保護器內(nèi)部設(shè)置PTC熱敏電阻，在電機過流過熱時，能有效切斷電路，性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單，同時實現(xiàn)了占用空間小，放置靈活，動作可靠，具有較好的實用性。

1 內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器的結(jié)構(gòu)設(shè)計

內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器的結(jié)構(gòu)如圖1所示。電機保護器由外殼、雙金屬片、動觸點、電阻盒、彈簧片、熱敏電阻、絕緣紙、底板、靜觸點組成。

圖1 內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器結(jié)構(gòu)示意圖

在雙金屬片上焊接有電阻盒，從而保證了熱敏電阻位置的穩(wěn)固。同時，在熱敏電阻和電阻盒之間裝有帶弧度的彈簧片，依靠彈簧力保使熱敏電阻和底板的緊密貼合，從而保證了電機保護器動作的可靠性和產(chǎn)品尺寸緊湊。

裝配時，首先將雙金屬片、動觸點、電阻盒、外殼依次焊接在一起，同時將底板和靜觸點焊接在一起，接著分別將彈簧片、熱敏電阻安裝到電阻盒內(nèi)，然后裝上絕緣紙和底板，最后通過壓緊裝置壓緊外殼和底板，裝配成一個整體的內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器。

2 內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器的工作原理

普通電機保護器工作時電流經(jīng)過保護器的兩個端子，當(dāng)電機堵轉(zhuǎn)或電流偏大，電機溫度升高到保護器的斷開溫度時，保護器斷開，切斷電路，由于電機斷電，溫度會慢慢降低，當(dāng)電機溫度低于保護器的恢復(fù)溫度時，保護器閉合，電機同時又會運轉(zhuǎn)。

內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器是在保護器的內(nèi)部并聯(lián)了一個熱敏電阻。當(dāng)電機堵轉(zhuǎn)或電流偏大，電機溫度升高到保護器的斷開溫度時，保護器斷開，切斷電路，同時熱敏電阻由于并聯(lián)在電路中而開始工作，能夠給保護器提供一個熱量，使保護器一直保持?jǐn)嚅_狀態(tài)。只有切斷電源后，隨著熱敏電阻斷電，電機和電機保護器的溫度都會慢慢降低，當(dāng)電機溫度低于電機保護器的恢復(fù)溫度時，電機保護器閉合，電機才可以運轉(zhuǎn)。這種內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器的好處是可以避免由于電機保護器的突然閉合，電機突然運轉(zhuǎn)，給機器和操作機器的人帶來傷害。只有給機器徹底斷電后電機保護器才會恢復(fù)工作，否則線路一直呈短路狀態(tài)，保護機器和人的安全。

傳統(tǒng)的采用雙金屬片制成的盤式溫度繼電器，在電動機中埋入熱元件，根據(jù)電動機的溫度進行保護，一般需與電流監(jiān)測系統(tǒng)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[3]。但由于熱敏電阻安裝在電機保護器外部，一方面機器總體尺寸太大，另一方面存在自身傳熱較慢，動作溫度不能調(diào)整，動作特性不穩(wěn)定，不容易實現(xiàn)自保等缺陷。內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器通過將熱敏電阻放置于保護器內(nèi)部，有效地解決了由于熱敏電阻放置在保護器外部造成熱傳導(dǎo)慢，從而起不到保護器斷開后馬上實現(xiàn)機器斷電自保的問題。

我們用傳統(tǒng)的外置式熱敏電阻電機保護器和這種內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器各5組做對比試驗，試驗數(shù)據(jù)如表1所列。

表1 外置式和內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器試驗數(shù)據(jù)對比表

對比表中數(shù)據(jù)，外置式熱敏電阻電機保護器5組中有2組出現(xiàn)了斷開后恢復(fù)的情況，只有3組是合格的，而內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器5組全部實現(xiàn)斷電保護，綜上得出對比結(jié)果，內(nèi)置式熱敏電阻電機保護器對比原先外置式熱敏電阻電機保護器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱迅速，易于實現(xiàn)斷電自保的特點。

3 結(jié) 語

目前，該電機保護器已取得實用新型專利，經(jīng)過產(chǎn)品試驗，并實際應(yīng)用在公司自主研制開發(fā)的一種用于熱偶開關(guān)端子零件的自動切腳機等一系列自動化設(shè)備上，具有機構(gòu)緊湊，傳熱迅速，易于實現(xiàn)斷電自保等特點，確保了電動機的正常運行，能使整套自動化設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定工作，有較好的實用價值和經(jīng)濟效益。