三相異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)探討

秦秀宏

（管道公司長(zhǎng)慶輸油氣分公司，寧夏 銀川 750006）

1、電動(dòng)機(jī)的保護(hù)與控制關(guān)系

電動(dòng)機(jī)的保護(hù)往往與其控制方式有一定關(guān)系，即保護(hù)中有控制，控制中有保護(hù)。如電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，往往產(chǎn)生4-7倍額定電流的起動(dòng)電流。若由接觸器或斷路器來控制，則電器的觸頭應(yīng)能承受起動(dòng)電流的接通和分?jǐn)嗫己耍词故强深l繁操作的接觸器也會(huì)引起觸頭磨損加劇，以致?lián)p壞電器；對(duì)塑料外殼式斷路器，即使是不頻繁操作，也很難達(dá)到要求。因此，使用中往往與起動(dòng)器串聯(lián)在主回路中一起使用，此時(shí)由起動(dòng)器中的接觸器來承載接通起動(dòng)電流的考核，而其它電器只承載通常運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的電動(dòng)機(jī)過載電流分?jǐn)嗟目己?，至于保護(hù)功能，由配套的保護(hù)裝置來完成。

2、電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置

電動(dòng)機(jī)的主要故障是定子繞組的相間短路，其次是單相接地和匝間短路。

相間短路會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的嚴(yán)重?fù)p壞，并造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓的嚴(yán)重降低和破壞其他用電設(shè)備的正常工作。因此，電動(dòng)機(jī)應(yīng)裝設(shè)相間短路的保護(hù)裝置，以便盡快地?cái)嚅_故障電動(dòng)機(jī),單相接地對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害性，取決于供電網(wǎng)絡(luò)中性點(diǎn)的接地方式。在380/220伏三相四線制電網(wǎng)中，電源變壓器的中性點(diǎn)通常是接地的，這時(shí)單相接地故障可有保護(hù)相間故障的三相式保護(hù)裝置來切除，對(duì)3--10千伏供電網(wǎng)絡(luò)，一般均為小接地電流系統(tǒng)。因此，單相接地時(shí)，只有全網(wǎng)絡(luò)的電容電流流過故障點(diǎn)。當(dāng)接地電容電流大于5安培時(shí)，在2000千瓦及以上的電動(dòng)機(jī)上應(yīng)裝設(shè)接地保護(hù)；當(dāng)接地電容電流大于10安培時(shí)，在高壓電動(dòng)機(jī)上應(yīng)裝設(shè)接地保護(hù)。

電動(dòng)機(jī)的不正常工作狀態(tài)主要是過負(fù)荷運(yùn)行。引起過負(fù)荷的原因是；電動(dòng)機(jī)所帶機(jī)械部分的過負(fù)荷；供電網(wǎng)絡(luò)的電壓或頻率降低；熔斷器一相熔斷造成兩相運(yùn)行；延續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)起動(dòng)和自起動(dòng)等。

長(zhǎng)時(shí)間的過負(fù)荷運(yùn)行，將使電動(dòng)機(jī)溫升超過允許值，從而造成絕緣老化，甚至將電動(dòng)機(jī)燒損。

通常使用的電動(dòng)機(jī)，大部分是中小型的，因此，它們的保護(hù)裝置應(yīng)力求簡(jiǎn)單、可靠。對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)主要有電流、溫度檢測(cè)兩大類型。

2.1．電流檢測(cè)型保護(hù)裝置

(1)熱繼電器利用負(fù)載電流流過經(jīng)校準(zhǔn)的電阻元件，使雙金屬熱元件加熱后產(chǎn)生彎曲，從而使繼電器的觸點(diǎn)在電動(dòng)機(jī)繞組燒壞以前動(dòng)作。其動(dòng)作特性與電動(dòng)機(jī)繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖則動(dòng)作時(shí)間準(zhǔn)確性一般，但對(duì)電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)有效的過載保護(hù)。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷完善和改進(jìn)，除有溫度補(bǔ)償外，它還具有斷相保護(hù)及負(fù)載不平衡保護(hù)功能等。例如從ABB公司引進(jìn)的T系列雙金屬片式熱過載繼電器；從西門子引進(jìn)的3UA5、3UA6系列雙金屬片式熱過載繼電器；JR20型、JR36型熱過載繼電器，其中JRl6型為二次開發(fā)產(chǎn)品，可取代淘汰產(chǎn)品JRl6型。

(2)帶有熱-磁脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器和熱繼電器作過載保護(hù)用，結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理同熱繼電器，其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點(diǎn)接通，最后導(dǎo)致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時(shí)動(dòng)作。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、動(dòng)作特性符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、保護(hù)可靠，故日前仍被大量采用．特別是小容量斷路器尤為顯著。例如從ABB公司引進(jìn)的M611型電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器，國(guó)產(chǎn)DWl5低壓萬能斷路器(200-630A)、S系列塑殼斷路器(100、200、400 人)。

(3)電子式過電流繼電器通過內(nèi)部各相電流互感器檢測(cè)故障電流信號(hào)，經(jīng)電子電路處理后執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。電子電路變化靈活，動(dòng)作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。

2.2．溫度檢測(cè)型保護(hù)裝置

(1)雙金屬片溫度繼電器它直接埋入電動(dòng)機(jī)繞組中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載使繞組溫度升高至接近極限值時(shí)，帶有一觸頭的雙金屬片受熱產(chǎn)生彎曲，使觸點(diǎn)斷開而切斷電路。產(chǎn)品如JW2溫度繼電器。

(2)熱保護(hù)器它是裝在電動(dòng)機(jī)本體上使用的熱動(dòng)式過載保護(hù)繼電器。與溫度繼電器不同的是帶2個(gè)觸頭的碗形雙金屬片作為觸橋串在電動(dòng)機(jī)回路，既有流過的過載電流使其發(fā)熱，又有電動(dòng)機(jī)溫度使其升溫，達(dá)到一定值時(shí)，雙金屬片瞬間反跳動(dòng)作，觸點(diǎn)斷開，分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)電流。它可作小型三相電動(dòng)機(jī)的溫度、過載和斷相保護(hù)。產(chǎn)品如SPB、DRB型熱保護(hù)器。

(3)檢測(cè)線圈測(cè)溫電動(dòng)機(jī)定子每相繞組中埋入1-2個(gè)檢測(cè)線圈，由自動(dòng)平衡式溫度計(jì)來監(jiān)視繞組溫度。

(4)熱敏電阻溫度繼電器它直接埋入電動(dòng)機(jī)繞組中，一旦超過規(guī)定溫度，其電阻值急劇增大10-1000倍。使用時(shí)，配以電子電路檢測(cè)，然后使繼電器動(dòng)作。產(chǎn)品如JW9系列船用電子溫度繼電器。

3、保護(hù)裝置與異步電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合

(1)過載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間略長(zhǎng)一點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)裝置的特性只有躲開電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的特性，才能確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)；但其動(dòng)作時(shí)間又不能太長(zhǎng)，其特性只能在電動(dòng)機(jī)熱特性之下才能起到過載保護(hù)作用。

(2)過載保護(hù)裝置瞬時(shí)動(dòng)作電流應(yīng)比電動(dòng)機(jī)起動(dòng)沖擊電流略大一點(diǎn)。如有的保護(hù)裝置帶過載瞬時(shí)動(dòng)作功能，則其動(dòng)作電流應(yīng)比起動(dòng)電流的峰值大一些，才能使電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)。

(3)過載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)比導(dǎo)線熱特性小一點(diǎn)，才能起到供電線路后備保護(hù)的功能。

結(jié)語

異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)是涉及電氣裝置和機(jī)械設(shè)備可靠、正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之一。直接檢測(cè)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度來保護(hù)過載引起的過熱是很有效的保護(hù)方式，但由于需直接埋入電動(dòng)機(jī)繞組里，價(jià)格較貴、維修困難等原因，僅在部分頻繁操作場(chǎng)合使用；從經(jīng)濟(jì)性考慮，采用電流檢測(cè)型更為有利，加熱繼電器仍是一種價(jià)廉、簡(jiǎn)單、可靠的電動(dòng)機(jī)保護(hù)形式(從實(shí)際使用情況看，目前使用量占大多數(shù))；對(duì)動(dòng)作性能要求較高及功能要求全或價(jià)格昂貴的大容量電動(dòng)機(jī)保護(hù)，則可采用電子式或固態(tài)繼電器；對(duì)一般要求，則采用帶熱-磁脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器更為實(shí)用。但不管采用何種保護(hù)裝置，必須考慮過載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)、過載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合。

[1]趙承荻.電工技術(shù)[J].北京:高等教育出版社，2001（12）.

[2]陳小虎.工廠供電技術(shù)[J].北京:高等教育出版社，2001（12）.

[3]航天工業(yè)部第四規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院編.北京:工廠配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[J].水利電力出版社1998年10月