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電動機保護器

淺談過載保護裝置與電動機的協調配合

作者:馬達保護器時間:2019-06-11 19:39瀏覽:

摘要:本文分析了異步電動機由于過載、斷相或者短路,會造成對電動機的損壞,當出現上述三個問題時,就需要斷開電動機的工作程序,使得電動機得到保護。本文分析了異步電動機的電流檢測型保護裝置和溫度檢測型保護裝置的工作原理和工作過程,并對異步電動機的保護裝置與電動機協調配合的過程和原理進行了闡述。異步電動機的保護問題比較復雜,電動機的損壞一般是由于絕緣性能降低或者是繞組過熱導致了電動機燒壞,而繞組過熱的原因,又一般是由于經過繞組的電流過大,而容易產生過多的熱量。一般的電動機保護有電流檢測型保護和溫度檢測型保護兩種類型,本文做了比較詳細的分析。不管是什么類型的保護裝置和原理,都需要考慮過載保護裝置與電動機以及短路保護裝置在工作過程中的協調配合,確保機器的正常運轉。 

     異步電動機的保護是個復雜的問題。在實際使用中,應按照電動機的容量、型式、控制方式和配電設備等不同來選擇相適應的保護裝置及起動設備。

電動機保護裝置
    電動機的損壞主要是繞組過熱或絕緣性能降低引起的,而繞組的過熱往往是流經繞組的電流過大引起的。對電動機的保護主要有電流、溫度檢測兩大類型。下面結合產品作些介紹

一、電流檢測型保護裝置 
    熱繼電器利用負載電流流過經校準的電阻元件,使雙金屬熱元件加熱后產生彎曲,從而使繼電器的觸點在電動機繞組燒壞以前動作。其動作特性與電動機繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖則動作時間準確性一般,但對電動機可以實現有效的過載保護。隨著結構設計的不斷完善和改進,除有溫度補償外,它還具有斷相保護及負載不平衡保護功能等。例如從ABB公司引進的T系列雙金屬片式熱過載繼電器}從西門子引進的3A5、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Jn36型為二次開發產品,可取代淘汰產品JR16型。
    帶有熱一磁脫扣的電動機保護用斷路器熱式作過載保護用,結構及動作原理同熱繼電器,其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置,有的使觸點接通,最后導致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高,僅在短路時動作。其結構簡單體積小、價格低、動作特性符合現行標準、保護可靠,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AB公司引進的M611型電動機保護用斷路器,國產DW15低壓萬能斷路器(200630A、s系列塑殼斷路器(100、200、400入電子式過電流繼電器通過內部各相電流互感器檢測故障電流信號,經電子電路處理后執行相應的動作。電子電路變化靈活,動作功能多樣,能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。其特點是

①多種保護功能。主要有三種:過載保護,過載保護+斷相保護,過載保護斷相保護+反相保護。
②動作時間可選擇(符合GB14048.4-93標準)
標準型(10級):7.2In(In為電動機額定電梳),4-10s動作,用于標準電動機過載保護,速動型(10A級):7.2In時,2-10s動作,用于潛水電動杉或壓縮電動機過載保護。慢動型(30級):7.2In時,9-30s動作,用于如鼓風機電機等起動時間長的電動機過載保護。
③電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達3-4倍,甚至更大倍數(熱繼電器為1.56倍),特別適用于電動機容量經常變動的場合(例如礦井等)。
④有故障顯示。由發光二極管顯示故障類別,便于檢修。
固態繼電器它是一種從完成繼電器功能的簡單電子式裝置發展到具有各種功能的微處理器裝置。其成本和價格隨功能而異,最復雜的繼電器實際上只用于較大型、較昂貴的電動機或重要場合。它監視、測量和保護的主要功能有:
①最大的起動沖擊電流和時間;
②熱記憶;
③大慣性負載的長時間加速;
④斷相或不平衡相電流;
⑤相序;
⑥欠電壓或過電壓;
⑦過電流(過載)運行;
⑨失載(機軸斷裂,傳送帶斷開或泵空吸造成工作電流下跌);
⑩電動機繞組溫度和負載的軸承溫度;

上述每一種信息均可編程輸入微處理器,主要是加上需要的時限,以確保在電動機起動或運轉過程中產生損壞之前,將電源切斷。還可用發光二極管或數字顯示故障類別和原因,也可以對外向計算機輸出數據。

二、溫度檢測型保護裝置

    雙金屬片溫度繼電器它直接理人電動機繞組中。當電動機過載使繞組溫度升高至接近極限值時,帶有一觸頭的雙金屬片受熱產生彎曲,使觸點斷開而斷電路。產品如Jw2溫度繼電器。
    熱保護器它是裝在電動機本體上使用的熱動式過載保護繼電器。與溫度繼手電定位時路,既有流過的過載電流使其發熱,又有電動機溫度使其升溫,達到- 金屬片瞬間反跳動作,觸點斷開,分斷電動機電流。它可作小型三相電動機的溫度、過載和斷相保護。產品如sPB、DRB型熱保護器。
    檢測線圈測溫電動機定子每相繞組中理人12個檢測線圈,由自動平衡式溫度計來監視繞組溫度。
    熱敏電阻溫度繼電器它直接理入電動機繞組中,一旦超過規定溫度,其電阻值急劇增大10-1000倍。使用時,配以電子電路檢測,然后使繼電器動作。產品如JW9系列船用電子溫度繼電器。
保護裝置與異步電動機的協調配合
    為了確保異步電動機的正常運行及對其進行有效的保護,必須考慮異步電動機與保護裝置之間的協調配合。特別是大容量電網中使用小容量異步電動機時,保護的協調配合更為突出。
(一)過載保護裝置與電動機的協調配合
    過載保護裝置的動作時間應比電動機起動時間略長一點。電動機過載保護裝置的特性只有躲開電動機起動電流的特性,才能確保其正常運轉-但其動作時間又不能太長,其特性只能在電動機熱特性之下才能起到過載保護作用。
    過載保護裝置瞬時動作電流應比電動機起動沖擊電流略大一點。如有的保護裝置帶過載瞬時動作功能,則其動作電流應比起動電流的峰值大一些,才能使電動機正常起動。
    過載保護裝置的動作時間應比導線熱特性小一點,才能起到供電線路后備保護的功能。
(二)過載保護裝置與短路保護裝置的協調配合一般過載保護裝置不具有分斷短路電流的能力。且在運行中發生短路,需要由串聯在主電路中的短路保護裝置(如斷路器或熔斷器等)來切斷電路。若故障電流較小,屬于過載范圍,則仍應由過載保護裝置切斷電路。故兩者的動作之間應有選擇性。
    短路保護裝置特性是以熔斷器作代表說明的,與過載保護特性曲線的交點電流為Ij,若考慮熔斷器特性的分散性,則交點電流有Is及1B兩個,此時就要求Is及以下的過電流應由過載保護裝置來切斷電路,Ib及以上直到允許的極限短路電流則由短路保護裝置來切斷電路,以滿足選擇性要求。顯然,在Is-IB范圍內就很難確保有選擇性,因此要求該范圍應盡量小。從現行IEc標準規定來看,極限值為Is=0.75Ii,Ib=1.25IJ,目前過載保護裝置的額定接通和分斷能力均按0.75IJ考核,顯然偏低一些,從IEC標準修改的動向,今后有可能按ⅠJ考核,以提高其可靠性。因此上述的協調配合應既考慮其選擇性,又考慮其額定接通和分斷能力。

結語 
    異步電動機的保護是涉及電氣裝置和機械設備可靠、正常運轉的關鍵之直接檢測電動機繞組的溫度來保護過載引起的過熱是很有效的保護方式,但由于需直接理入電動機繞組里,價格較貴、維修困難等原因,僅在部分頻繁操作場合使用;從經濟性考慮,采用電流檢測型更為有利,加熱繼電器仍是一種價廉、簡單、可靠的電動機保護形式(從實際使用情況看,目前使用量占大多數對動作性能要求較高及功能要求全或價格昂貴的大容量電動機保護,則可采用電子式或固態繼電器;對一般要求,則采用帶熱一磁脫扣的電動機保護用斷路器更為實用。但不管采用何種保護裝置,必須考慮過載保護裝置與電動機、過載保護裝置與短路保護裝置的協調配合。

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