袁曉金，段志梅，姚 鍇，段艷濤

（1.紅河州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心，云南蒙自 661199；2.紅河學(xué)院，云南蒙自 661199）

0 引言

新版起重機(jī)械檢驗(yàn)規(guī)則（TSG Q7015-2016[1]/TSG Q7016-2016[2]，簡稱“新檢規(guī)”）于2016年7月1日頒布實(shí)施。較上一版檢規(guī)（TSG Q7015-2008/TSG Q7016-2008，簡稱“老檢規(guī)”）而言，電氣保護(hù)方面變化比較明顯之處是增加了“電動機(jī)的保護(hù)”這一檢驗(yàn)項(xiàng)目。新檢規(guī)的“電動機(jī)的保護(hù)”來源于GB 6067.1-2010[3]中8.1“電動機(jī)的保護(hù)”要求。根據(jù)GB 6067.1-2010中8.1項(xiàng)目的實(shí)際內(nèi)容表述可以判斷出，“電動機(jī)的保護(hù)[3]”是一種錯誤或者不恰當(dāng)?shù)谋硎龇绞?，該詞過于寬泛。根據(jù)GB/T 5226.32-2017[4]中7.3的表述要求，“電動機(jī)的保護(hù)”一詞應(yīng)更改為“電動機(jī)的過熱保護(hù)[4]”，這樣才更準(zhǔn)確且嚴(yán)謹(jǐn)。本文所述的“電動機(jī)的過熱保護(hù)”就是“新檢規(guī)”和GB 6067.1-2010中8.1所提及的“電動機(jī)的保護(hù)”。

針對“電動機(jī)的保護(hù)”/“電動機(jī)的過熱保護(hù)”功能而言，無論是GB 6067.1-2010中8.1還是GB/T 5226.32-2017中7.3都只是籠統(tǒng)、簡單的描述，并沒有講明具體該如何實(shí)現(xiàn)，沒有電學(xué)基礎(chǔ)的檢驗(yàn)人員會一頭霧水。本文首先把“電動機(jī)的過熱保護(hù)”功能分解為3種實(shí)現(xiàn)方式，即熱過載保護(hù)、超溫度保護(hù)和限流保護(hù)；其次，通過結(jié)合具體實(shí)例圖紙，把3種實(shí)現(xiàn)方式的實(shí)現(xiàn)原理和使用的關(guān)鍵電器元件逐一詳細(xì)地解釋清楚，能夠讓廣大的一線非電類檢驗(yàn)人員更容易接受。檢驗(yàn)人員只需對照圖紙，找到每種電動機(jī)保護(hù)方式的關(guān)鍵電器元件（熱繼電器、過電流繼電器、溫度繼電器）即可，為起重機(jī)械的安全檢驗(yàn)把好關(guān)。

1 電動機(jī)過熱保護(hù)功能

1.1 設(shè)置條件

額定功率超過2 kW的電動機(jī)應(yīng)配備電動機(jī)過熱保護(hù)功能[4]。

1.2 實(shí)現(xiàn)方式

結(jié)合GB/T 5226.32-2017中7.3和GB 6067.1-2010中8.1的要求可知，電動機(jī)過熱保護(hù)可由以下方式實(shí)現(xiàn)：（1）熱過載保護(hù)[3]；（2）超溫度保護(hù)[4]；（3）限流保護(hù)[4]。

電動機(jī)應(yīng)具有如上1種或1種以上的保護(hù)功能（電動葫蘆除外），具體選用應(yīng)按電動機(jī)及其控制方式確定。

1.3 熱過載保護(hù)

圖1所示為一起重機(jī)大車運(yùn)行電機(jī)控制原理，采用變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。大車運(yùn)行電機(jī)為4M1、4M2，制動器為4Y1、4Y2。大車運(yùn)行電機(jī)4M1、4M2的熱過載保護(hù)功能是靠熱繼電器4F1、4F2來實(shí)現(xiàn)的。

4F1、4F2是雙金屬片式熱繼電器，且均為三相式，有帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種形式[5]。熱繼電器是一種利用電流熱效應(yīng)原理工作的電器。熱繼電器4F1、4F2的熱元件和雙金屬片分別串接于電動機(jī)4M1、4M2的定子電路中。當(dāng)電動機(jī)4M1、4M2發(fā)生過載、斷相、三相電源嚴(yán)重不平衡等故障使電動機(jī)過流且超過整定值時，雙金屬片會因受熱而產(chǎn)生彎曲變形，通過內(nèi)部連桿機(jī)構(gòu)使其常閉觸頭（453～455、455～457）打開。其常閉觸頭（453～455、455～457）通常串接在電動機(jī)4M1、4M2控制電路中的相應(yīng)接觸器線圈回路中，常閉觸頭（453～455、455～457）打開時，接觸器線圈電源斷開，進(jìn)而就切斷電動機(jī)4M1、4M2的工作電源，電動機(jī)4M1、4M2就得到了保護(hù)。熱元件也因電動機(jī)4M1、4M2的失電而逐漸降溫并冷卻，直至恢復(fù)到原始狀態(tài)。經(jīng)過手動或自動復(fù)位，熱繼電器4F1、4F2返回到原來狀態(tài)，為下次動作做好了準(zhǔn)備。

電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常會發(fā)生因異常工作狀態(tài)導(dǎo)致電動機(jī)過載運(yùn)行，從而使電動機(jī)繞組中電流增大，溫度升高。若過載時間長，過載電流大，電動機(jī)繞組的溫升就會超過允許值，輕則會加速電動機(jī)繞組絕緣老化，嚴(yán)重時會使電動機(jī)繞組燒毀。因此電動機(jī)熱過載保護(hù)是一種非常重要的電動機(jī)保護(hù)方式。

1.4 限流保護(hù)

圖2所示為一起重機(jī)大車運(yùn)行電機(jī)控制原理，采用轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速控制系統(tǒng)。大車運(yùn)行電機(jī)為1Md、2Md，制動器為1Td、2Td。大車運(yùn)行電機(jī)1Md、2Md的限流保護(hù)功能靠過電流繼電器3LJ、4LJ來實(shí)現(xiàn)。

大車運(yùn)行電機(jī)1Md、2Md是繞線式三相異步電動機(jī)，通過在電動機(jī)1Md、2Md的轉(zhuǎn)子外電路上串接可變電阻來實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。通過對可變電阻的調(diào)節(jié)，使電動機(jī)1Md、2Md的轉(zhuǎn)差率加大，改變電動機(jī)的機(jī)械特性斜率，使電動機(jī)1Md、2Md在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速的一種方式。串接的電阻越大，電動機(jī)1Md、2Md的轉(zhuǎn)速越低。這種調(diào)速方式設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、價格便宜，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在調(diào)速電阻上，效率隨轉(zhuǎn)差率增加而等比下降。

過電流繼電器3LJ、4LJ在電路正常工作時不動作，電流整定值應(yīng)約為電動機(jī)1Md、2Md最大啟動電流的1.25倍[3]。過電流繼電器3LJ、4LJ的線圈串接在電動機(jī)1Md、2Md定子電路中。當(dāng)線圈的電流高于額定值，且達(dá)到過電流繼電器3LJ、4LJ的整定值時，過電流繼電器3LJ、4LJ的銜鐵吸合，觸頭機(jī)構(gòu)動作，此時過電流繼電器3LJ、4LJ的常閉觸頭將打開[6]。過電流繼電器3LJ、4LJ的常閉觸頭通常串接在電動機(jī)1Md、2Md控制電路中的相應(yīng)接觸器線圈回路中，常閉觸頭打開時，接觸器線圈電源斷開，進(jìn)而切斷1Md、2Md電動機(jī)的工作電源，電動機(jī)1Md、2Md就得到了保護(hù)。

1.5 超溫度保護(hù)

圖1 變頻調(diào)速

圖2 串接電阻調(diào)速

超溫度保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)通常是在起重機(jī)械被保護(hù)的電動機(jī)內(nèi)設(shè)置熱傳感元件來實(shí)現(xiàn)。溫度繼電器是實(shí)現(xiàn)超溫度保護(hù)功能理想的電器元件。溫度繼電器又稱溫度開關(guān)，用于當(dāng)測量點(diǎn)介質(zhì)的溫度達(dá)到設(shè)定值時，輸出一路或多路開關(guān)量控制信號，以控制被控對象。溫度繼電器分為雙金屬片式和熱敏電阻式兩種。雙金屬片式溫度繼電器的工作原理類似于熱繼電器，體積偏大而多置于電動機(jī)繞組的端部，故很難及時反映溫度上升的情況，以致發(fā)生動作滯后的現(xiàn)象。熱敏電阻式溫度繼電器有正溫度系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)兩種，正溫度系數(shù)熱敏電阻具有明顯的開關(guān)特性、電阻溫度系數(shù)大、體積小、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，其熱元件（熱敏電阻）直接埋置于起重機(jī)械被保護(hù)的電動機(jī)定子槽內(nèi)或繞組的端部[5]。當(dāng)電動機(jī)繞組的溫度超過設(shè)定值時，其常閉觸頭將打開。溫度繼電器的常閉觸頭通常串接在被保護(hù)電動機(jī)控制電路中的相應(yīng)接觸器線圈回路中，常閉觸頭打開時，接觸器線圈電源斷開，進(jìn)而切斷被保護(hù)電動機(jī)的工作電源，被保護(hù)電動機(jī)就得到了保護(hù)。

溫度繼電器的觸頭在電路圖中的圖形符號與電壓或電流繼電器相同，只是在符號旁標(biāo)注字母“θ”[7]。

2 結(jié)束語

本文對熱過載保護(hù)、超溫度保護(hù)和限流保護(hù)這3種電動機(jī)過熱保護(hù)方式進(jìn)行了詳盡剖析，把電動機(jī)復(fù)雜的電氣原理圖簡單化。廣大一線非電類專業(yè)的檢驗(yàn)人員只需對照所檢起重機(jī)械的電動機(jī)主電路部分，直接尋找相應(yīng)電動機(jī)保護(hù)方式的關(guān)鍵電器元件（熱繼電器、過電流繼電器、溫度繼電器），然后對號入座，就可以很容易地弄清楚“電動機(jī)過熱保護(hù)”的具體實(shí)現(xiàn)方式，為起重機(jī)械的檢驗(yàn)把好安全關(guān)。