高繼輝

摘 要 電動機保護技術(shù)對電動機的起動和運行起著至關(guān)重要的作用。電動機經(jīng)歷了多代產(chǎn)品的發(fā)展，已經(jīng)步入了基于現(xiàn)場總線的智能型電動機保護器時代。本文主要分析了電動機常見故障、保護方案，并闡述了電動機保護器及其功能的發(fā)展和應用。

關(guān)鍵詞 電動機 故障分析 保護器 新型 智能

中圖分類號：TM307 文獻標識碼：A

0前言

電動機是所有動力設(shè)備中使用最廣泛的設(shè)備之一，隨著電動機應用的越來越廣泛，其工作環(huán)境和使用條件也越來越多樣性，出現(xiàn)故障的可能性和故障的種類也越來越大越來越頻繁。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年燒毀電動機數(shù)量在20萬臺次以上，造成巨大的社會影響和經(jīng)濟損失。因此，及時、有效、可靠地保護電動機對國民經(jīng)濟有重要意義。

1電動機常見故障分析

電動機故障歸納起來主要有斷相、過載、三相不平衡、堵轉(zhuǎn)、接地和漏電等情況，其中過載和斷相所占的比例很高，在我國達到50%以上。

過載對電動機的損壞主要是熱效應和機械應力，使繞組發(fā)熱甚至損傷，其主要特征是三相基本同時出現(xiàn)過電流，故障嚴重程度可通過過電流的程度來判斷，針對此類故障，許多電動機保護器采用過電流倍數(shù)作為判斷依據(jù)，但好的產(chǎn)品則是模擬電動機真實的發(fā)熱情況，如采用“熱記憶”，同時考慮散熱的因素，并在電動機起動或故障后重起動時考慮熱態(tài)和冷態(tài)的不同狀態(tài)。

電動機剛剛開始起動時，由于種種原因轉(zhuǎn)子不能正常起動，使轉(zhuǎn)子始終處于靜止狀態(tài)，這就是通常意義下的堵轉(zhuǎn)。發(fā)生堵轉(zhuǎn)的電動機，電流很大，散熱條件差造成溫升急劇惡化，特別容易燒毀電動機，堵轉(zhuǎn)保護通常采用過電流倍數(shù)的判別方法。

斷相和三相不平衡均為不對稱故障，可通過檢測零序和負序電流的有無進行判斷，也可通過更簡便的方法進行判斷。當有一相或兩相的電流為零時即為發(fā)生斷相故障；三相不平衡則可采用計算三相電流的不平衡率并設(shè)定保護限值的方法進行判別。

接地故障主要是過電壓所造成的絕緣受損。與一般短路相比，具有更大的危險性和復雜性，可引發(fā)火災并對人身安全構(gòu)成威脅?？赏ㄟ^對保護器內(nèi)部互感器所測得的數(shù)據(jù)計算得出，也可采用零序電流互感器直接檢測。

2電動機的保護理論和方案

2.1電動機保護方案的發(fā)展

傳統(tǒng)的電動機保護方案由熔斷器、接觸器與熱繼電器的組合所構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格便宜，但整定粗糙、誤差大、功能單一，已無法滿足越來越高的要求。

上個世紀七八十年代，隨著半導體模擬器件的興起及普及，出現(xiàn)了一批性能比較可靠、功能多樣化的電子式電動機保護器，但隨著社會的發(fā)展，其純粹的模擬線路已無法滿足人們希望保護器多樣化、性能可靠、接線簡單、界面直觀且體積小的要求。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子式電動機保護器已由晶體管發(fā)展到集成電路再到微處理芯片，產(chǎn)品集保護、遙測、通信、遙控于一體?？蓪﹄妱訖C發(fā)生的各種故障實現(xiàn)保護，高級產(chǎn)品還可運用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，使得控制與監(jiān)視變得尤為方便，大大提高了保護和控制的可靠性。

2.2新型智能型電動機保護器的功能

作為電動機保護器的新一代產(chǎn)品，智能型電動機保護器采用了先進的微電子技術(shù)，通過精確地檢測電動機的工作電流并與設(shè)定值進行比較從而提供比傳統(tǒng)電動機保護器更精確、更可靠、更高級、更完善的保護。除了可實現(xiàn)通常的過載、斷相等保護外，一般都可實現(xiàn)預警、報警、綜合保護（多功能保護）、非電量保護。具有通常的節(jié)能、動作靈敏、耐沖擊振動、重復性好等優(yōu)點，可定義的輸入輸出端子更是極大的方便了用戶，可以省略大量的中間繼電器等中間轉(zhuǎn)換電路，大大簡化線路，更具有功能可擴展、多種參數(shù)可現(xiàn)場調(diào)整、控制功能可現(xiàn)場編程、友好的人機界面、故障記憶與診斷等功能，適用于各種智能化控制程度要求高的場合。

智能型產(chǎn)品適應性強，可以根據(jù)要求，只要修改軟件就可以比較容易地實現(xiàn)覆蓋了通用類機械如風機、水泵、干洗機等產(chǎn)品用保護器，附加有欠電流保護的泵電機專用保護器，帶有速動保護的增安電機保護器，帶有接地或漏電保護功能的保護器，用于重起動、重負載電動機的保護器等各類產(chǎn)品。

在產(chǎn)品上利用微電子技術(shù)、通信與控制技術(shù)的最新發(fā)展，增加不同的通信接口與現(xiàn)場總線連接，實現(xiàn)遠程編程、參數(shù)設(shè)定，使之成為可通信的新型電器產(chǎn)品，集保護、遙測、通信、遙控、顯示于一體，可分別用于計算機控制網(wǎng)絡或分布式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，成為保護及在線監(jiān)測和管理系統(tǒng)。智能型保護器一般都可存儲多套保護定值，允許在現(xiàn)場進行保護定值修改，方便快捷。

國內(nèi)外各大公司都推出了智能型的產(chǎn)品，如SIEMENS公司的3UF5系列，MOLLER公司的ZEV系列及上海電器科學研究所的VDT1系列電動機保護器。

3結(jié)語

同所有產(chǎn)品一樣，電動機保護器經(jīng)歷了由低級到高級、由簡單到復雜逐漸科學完善的發(fā)展過程，在這個過程中一批批技術(shù)人員傾注了大量的熱情與心血。雖然電動機保護器已經(jīng)發(fā)展到微電子時代，但電動機保護的課題將永遠不會停止。從最新技術(shù)發(fā)展和已經(jīng)進入市場的最新產(chǎn)品來看，在智能型保護器的基礎(chǔ)上進一步增加可編程的模式控制功能是主要發(fā)展趨勢，即增加適當?shù)目删幊梯斎牒涂删幊梯敵觯黾友訒r起動、計時和定時功能后，實現(xiàn)可逆起動、星—三角起動、自耦減壓起動、雙速控制、雙電源轉(zhuǎn)換等控制模式，取代其中的大部分控制電器和時間繼電器，不僅能夠獲得最佳的控制和保護特性，也可以使得以往電動機起動與控制裝置的幾十個上百個觸點控制，縮減為幾個或十幾個觸點控制，簡化系統(tǒng)，減少故障發(fā)生點，提高系統(tǒng)的運行可靠性。

參考文獻

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