摘要：該文闡述了三相異步電動(dòng)機(jī)的各種保護(hù)與控制相互關(guān)系，介紹了異步電動(dòng)機(jī)的各種保護(hù)裝置及其區(qū)別和聯(lián)系。在實(shí)際使用中，要對(duì)電動(dòng)機(jī)綜合實(shí)行過(guò)載保護(hù)，短路保護(hù)，溫度保護(hù)、欠壓、失壓保護(hù)，漏電保護(hù)等。根據(jù)保護(hù)裝置的裝設(shè)部位分為兩大類：1.安裝在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的保護(hù)裝置;2.安裝在電動(dòng)機(jī)外部的各種保護(hù)裝置。最后指出，各種保護(hù)裝置的質(zhì)量必須可靠，結(jié)構(gòu)應(yīng)完整，保護(hù)功能應(yīng)健全，應(yīng)能滿足實(shí)際需要，各部分之間有良好的配合。

　　關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)保護(hù)裝置

　　一、電動(dòng)機(jī)保護(hù)及其裝置

　　(一)安裝在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的保護(hù)裝置。

　　1.溫度保護(hù)及裝置。

　　(1)雙金屬盤式溫度保護(hù)器。這種溫度保護(hù)器通常裝在電動(dòng)機(jī)端蓋上，其體積和觸頭的電流容量一般都較大，外殼用酚醛塑料制成。雙金屬盤式溫度保護(hù)器不但對(duì)溫度敏感，而且對(duì)電流也敏感，因此它具有更全面的保護(hù)功能。

　　(2)嵌入式溫度保護(hù)器。這種溫度保護(hù)器通常裝在電動(dòng)機(jī)繞組中、繞組表面或繞組端面上，與電動(dòng)機(jī)繞組一起進(jìn)行浸漬處理。嵌入式溫度保護(hù)器具有體積小、靈敏度高、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，常用于各類小容量電動(dòng)機(jī)的直接保護(hù)。

　　(3)熱斷式溫度保護(hù)器。這種溫度保護(hù)器是一次性動(dòng)作的熱保護(hù)器。由于感溫材料融化后不能復(fù)原，所以這種保護(hù)器只能一次性使用，它通常裝在電動(dòng)機(jī)的外殼上。

　　(4)正溫度系數(shù)熱敏電阻式溫度保護(hù)器。這類溫度保護(hù)器是一種對(duì)溫度敏感的新型半導(dǎo)體元件(簡(jiǎn)稱PTC)，即通稱的熱敏電阻。為準(zhǔn)確反應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度，通常在電動(dòng)機(jī)制造時(shí)將其埋設(shè)在定子繞組中，導(dǎo)線綁扎后有電動(dòng)機(jī)接線盒引出。此外，熱敏電阻也可用于檢測(cè)電動(dòng)機(jī)斷相溫度信號(hào)，實(shí)現(xiàn)斷相保護(hù)。

　　(二)安裝在電動(dòng)機(jī)外部的保護(hù)裝置。

　　1.過(guò)載熱保護(hù)及裝置。

　　通常，交流電動(dòng)機(jī)的故障主要是定子繞組損壞造成的。這些繞組的損壞大多是電動(dòng)機(jī)過(guò)載引起的。電動(dòng)機(jī)過(guò)載運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電流增加，繞組過(guò)熱現(xiàn)象。如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)損壞絕緣。過(guò)載熱保護(hù)裝置的功能就是在電動(dòng)機(jī)過(guò)載情況下，及時(shí)切斷電源，限制電動(dòng)機(jī)過(guò)熱時(shí)間，防止絕緣損壞。其保護(hù)原理是通過(guò)熱效應(yīng)元件對(duì)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)增大的電流靈敏反應(yīng)而發(fā)生動(dòng)作，以斷開電路。常用的有雙金屬片熱繼電器和空氣斷路器。其中熱繼電器純屬過(guò)載熱保護(hù)裝置，只起過(guò)載熱保護(hù)，對(duì)短路、欠電壓等不具備保護(hù)功能;空氣斷路器的保護(hù)功能較多，可同時(shí)起電流過(guò)載熱保護(hù)、短路保護(hù)、欠電壓保護(hù)等多種功能。

　　2.過(guò)載電流保護(hù)及裝置。

　　(1)用于小電流過(guò)載保護(hù)時(shí)，造成電動(dòng)機(jī)不能充分發(fā)揮其過(guò)載能力。這是因?yàn)椋�感�?yīng)式繼電器的動(dòng)作電流最長(zhǎng)延遲時(shí)間只有60s，而實(shí)際上電動(dòng)機(jī)在過(guò)載20%的情況下至少能完全運(yùn)行20min。

　　(2)過(guò)載電流保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)之間無(wú)直接的熱聯(lián)系，當(dāng)造成絕緣損壞的主要危險(xiǎn)—過(guò)熱—不是由電流過(guò)大所引起的，而是由通風(fēng)不良、機(jī)械損耗增大等原因引起的，過(guò)載電流保護(hù)無(wú)效。

　　3.漏電保護(hù)及裝置。

　　當(dāng)人體可能觸及的電動(dòng)機(jī)漏電時(shí)，保護(hù)裝置以人體接觸的安全電壓值或流過(guò)人體的安全電流值為基準(zhǔn)，，自動(dòng)及時(shí)切斷電源，以保護(hù)人身安全，這種保護(hù)稱為電動(dòng)機(jī)的漏電保護(hù)。在中性點(diǎn)直接接地的低壓電網(wǎng)中，為提高接地保護(hù)的保護(hù)效果，可在電動(dòng)機(jī)的電源側(cè)裝設(shè)漏電開關(guān)(漏電保護(hù)器)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生碰殼故障時(shí)，漏電開關(guān)立即動(dòng)作，切斷電源，從而殼防止人身觸電。

　　4.短路保護(hù)及裝置。

　　(1)對(duì)于單臺(tái)電動(dòng)機(jī)，熔體的額定電流(IRe)應(yīng)大于或等于電動(dòng)機(jī)額定電流(In)的1.5-2.5倍，即IRe≥(1.5-2.5)In。電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng)時(shí)間較短時(shí)，系數(shù)可取1.5;帶負(fù)載起動(dòng)、起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)或起動(dòng)頻繁時(shí)，系數(shù)可取2.5.

　　(2)對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)，熔體的額定電流(IRe)應(yīng)大于或等于最大一臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定電流(In,max)的1.5-2.5倍加上同時(shí)使用的其他電動(dòng)機(jī)額定電流之和(∑In)，即IRe≥(1.5-2.5)In,max+∑In。

　　(3)熔斷器的額定電壓和額定電流不應(yīng)小于線路的額定電壓和所裝熔體的額定電流，熔斷器的型式隨線路要求和安裝條件而定。

　　5.缺相保護(hù)及裝置。

　　(1)利用燈光信號(hào)報(bào)警裝置或雙刀開關(guān)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行缺相保護(hù)。由于三相異步電動(dòng)機(jī)的缺相運(yùn)行大多是一相熔斷器熔斷造成的，所以在條件簡(jiǎn)陋而又有值班人員經(jīng)常值班的場(chǎng)合，給每一項(xiàng)熔斷器并聯(lián)一只小紅色燈泡，就可及時(shí)發(fā)現(xiàn)一相斷線故障。這種方法只能反映熔斷器熔斷所引起的缺相運(yùn)行，而不能反映其他原因造成的斷相故障。此外，由于燈泡只能給出故障信號(hào)，不能產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，所以值班人員必須經(jīng)常注意監(jiān)視。

　　(2)利用欠電流繼電器對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行缺相保護(hù)。在電動(dòng)機(jī)的每相線路中個(gè)串聯(lián)一個(gè)欠電流繼電器，分別流過(guò)三相線電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，三個(gè)繼電器的常開觸點(diǎn)全部接通。當(dāng)某相發(fā)生斷線故障時(shí)，串聯(lián)在該相的欠電流繼電器就因失電而動(dòng)作，斷開接觸器的線圈電路，電動(dòng)機(jī)脫離電源，于是電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。這種保護(hù)方案具有動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是繼電器線圈長(zhǎng)期通過(guò)電動(dòng)機(jī)的工作電流，而且當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)，還需要配用電流互感器，因而費(fèi)用較高。但對(duì)一些重要的生產(chǎn)機(jī)械或科研設(shè)備來(lái)說(shuō)，采用欠電流繼電器來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)，還是很適宜的。

　　(3)帶缺相保護(hù)裝置的熱繼電器。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在普通熱繼電器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)差動(dòng)機(jī)構(gòu)，該繼電器即可對(duì)三相均衡過(guò)載起保護(hù)作用，又可對(duì)缺相運(yùn)行起保護(hù)作用。

　　6.欠壓保護(hù)及裝置。

　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、定子電流與電壓有著密切關(guān)系。當(dāng)電源電壓上下波動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和定子電流相應(yīng)發(fā)生變化。與過(guò)電壓相比，電動(dòng)機(jī)欠電壓運(yùn)行的危害更大，電磁轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比地減少，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，溫升增高，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)悶車。通常，500V以下低壓電動(dòng)機(jī)多采用空氣斷路器作為欠壓保護(hù)裝置。當(dāng)電壓低于某一整定值時(shí)，空氣斷路器的欠壓脫扣器便動(dòng)作，使電動(dòng)機(jī)的主電路斷開。此外，也可采用接觸器自鎖控制線路來(lái)避免電動(dòng)機(jī)欠壓運(yùn)行。當(dāng)線路電壓下降到一定值(一般為額定電壓的85%左右)時(shí)，接觸器線圈的兩端電壓也同樣下降到該值，從而使接觸器線圈的磁通減弱，產(chǎn)生的電磁引力減少。當(dāng)電磁吸力減少到小于反作用彈簧的拉力時(shí)，動(dòng)鐵芯被迫釋放，帶動(dòng)著主觸頭、自鎖觸頭同時(shí)斷開，自動(dòng)切斷主電路和控制短路，于是電動(dòng)機(jī)失電停轉(zhuǎn)，從而達(dá)到欠壓保護(hù)的目的。

　　7.失壓保護(hù)及裝置。

　　當(dāng)電網(wǎng)由于某種原因而突然停電時(shí)，電源電壓下降為零，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，生產(chǎn)機(jī)械也隨之停轉(zhuǎn)。一般情況下，生產(chǎn)機(jī)械的操作人員不可能及時(shí)拉開電源開關(guān)。如果不采用失壓保護(hù)措施，當(dāng)電網(wǎng)故障排除，電源恢復(fù)供電時(shí)，電動(dòng)機(jī)便會(huì)自行運(yùn)作，從而生產(chǎn)機(jī)械也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)很可能造成人身和設(shè)備事故，并引起電網(wǎng)過(guò)電流和瞬間網(wǎng)絡(luò)電壓下降。因此，電動(dòng)機(jī)應(yīng)有失壓(零壓)保護(hù)電器。在電動(dòng)機(jī)的電氣控制線路中，起失壓保護(hù)作用的電器是接觸器和中間繼電器。當(dāng)電網(wǎng)停電時(shí)，接觸器和中間繼電器中的電流消失，電磁吸力減小為零，動(dòng)鐵芯釋放，觸頭復(fù)位，從而切斷主電路和控制短路的電源。當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)供電時(shí)，若不重新按下起動(dòng)按鈕，則電動(dòng)機(jī)就不會(huì)自行起動(dòng)。這樣，就達(dá)到了對(duì)電動(dòng)機(jī)的失壓(零壓)保護(hù)的目的。

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

　　1.過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合

　　(1)過(guò)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(guò)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(guò)載保護(hù)作用。

　　(2)過(guò)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(guò)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(guò)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。

　　2.過(guò)載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合一般過(guò)載保護(hù)裝置不具有分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰ΑＲ坏┰谶\(yùn)行中發(fā)生短路，需要由串聯(lián)在主電路中的短路保護(hù)裝置(如斷路器或熔斷器等)來(lái)切斷電路。若故障電流較小，屬于過(guò)載范圍，則仍應(yīng)由過(guò)載保護(hù)裝置切斷電路。故兩者的動(dòng)作之間應(yīng)有選擇性。短路保護(hù)裝置特性是以熔斷器作代表說(shuō)明的，與過(guò)載保護(hù)特性曲線的交點(diǎn)電流為IJ，若考慮熔斷器特性的分散性，則交點(diǎn)電流有Is及Ib兩個(gè)，此時(shí)就要求Is及以下的過(guò)電流應(yīng)由過(guò)載保護(hù)裝置來(lái)切斷電路，Ib及以上直到允許的極限短路電流則由短路保護(hù)裝置來(lái)切斷電路，以滿足選擇性要求。顯然，在Is—Ib范圍內(nèi)就很難確保有選擇性。因此要求該范圍應(yīng)盡量小。從現(xiàn)行IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來(lái)看，極限值為Is=0.75IJ，Ib=1.25IJ。目前過(guò)載保護(hù)裝置的額定接通和分?jǐn)嗄芰�均�?.75IJ考核，顯然偏低一些，從IEC標(biāo)準(zhǔn)修改的動(dòng)向，今后有可能按IJ考核，以提高其可靠性。因此上述的協(xié)調(diào)配合應(yīng)既考慮其選擇性，又考慮其額定接通和分?jǐn)嗄芰Α?/P>

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　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。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)應(yīng)裝備一只能單獨(dú)進(jìn)行操作的控制開關(guān)，以及能單獨(dú)進(jìn)行短路和過(guò)載保護(hù)的過(guò)電流裝置，各種保護(hù)裝置的質(zhì)量必須可靠，結(jié)構(gòu)應(yīng)完整，保護(hù)功能應(yīng)健全，應(yīng)能滿足實(shí)際需要，各部分之間有良好的配合。

　　參考文獻(xiàn)

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