產(chǎn)品詳情
上世紀八十年代之前，電子技術的應用尚處于初級階段，對電動機的保護任務多由熱繼電器承擔，國內(nèi)型號為JR20-XX系列、JR36-XX系列等。其保護機理如下：熱繼電器由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點及一套傳動和調(diào)整機構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護電動機的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。當電動機過載時，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電流，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當形變達到一定距離時，就推動連桿動作，使控制（常閉）觸點斷開，進而控制主電路接觸器因線圈失電而釋放，斷開主電路，實現(xiàn)電動機的過載保護。熱繼電器以其體積小，結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點得到了廣泛應用。但同時存在不易克服的下述缺點：雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時間，因此，熱繼電器不能用作短路保護，而只能用作過載保護。對電動機的短路保護，通常采用在電源回路中串接熔斷器的方法來實施；熱繼電器依賴于機械結(jié)構(gòu)所形成的機械動作來實現(xiàn)停機保護，當動作結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機械疲勞（老化）、機型形變時，會使動作閥值偏離設定值，造成誤動作或保護失效；普通的熱繼電器，不具備斷相保護功能。用熱繼電器對電動機進行保護的典型電路見下圖：
用熱繼電器組成的電動機過載保護電路熱繼電器FR1串接于主電路中，FR1的常閉觸點串接于控制回路，過載故障發(fā)生時，FR1控制觸點斷開，交流接觸器KM1線圈失電，KM1開斷，起到過載停機保護作用。
1、電動機在啟動和運行過程中可能發(fā)生的故障和保護特點：
1）
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電動機過載保護反限保護特性曲線過載保護運行閥值的整定點在電動機額定電流的0.95～1.05左右，即運行電流在額定電流的1.1倍以下時，電動機能長期運行不應該產(chǎn)生保護停機動作；過載程度繼續(xù)加大時，保護動作時間應隨過流程度而縮短。一般認為，電動機的起動電流為額定電流的4～7倍，保護動作應該既能避開正常的起動電流，又能在過載時，實施有效的停機保護（比如在4倍額定電流時，延時10s產(chǎn)生保護動作，在7倍額定電流時，延時2s即應產(chǎn)生保護動作）。對運行中的短時過載，有一定的時間延時處理，不會產(chǎn)生誤保護動作，對長時間過載，則能作出有效的反應。
2）電動機的短路保護是過載保護的一個極限情況。三相交流電動機的短路故障，有單相接地短路故障、相間短路故障等，當電纜短路時，更直接造成對三相電源的短路。電機內(nèi)部短路大都是電機絕緣損壞引起的，表現(xiàn)為線圈匝間短路、層間短路、相間短路和對地(電機外殼、轉(zhuǎn)子)短路等。單相對地短路，一般不會燒毀電機，據(jù)外殼接地電阻的不同，形成大小不同的接地電流;(兩相或三相)相間短路時，會形成較大的短路電流，通常會使電機嚴重燒毀。一般，將大于電動機8倍額定電流，視為短路電流。對電動機的短路保護，要求實施速斷保護，時間常數(shù)越小越好(動作越快越好).另外，當電動機在運行中因機械原因出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時，其堵轉(zhuǎn)電流有可能達到額定電流的5～8倍，在運行中出現(xiàn)5倍以上額定電流時，視為電動機堵轉(zhuǎn)故障，也應實施相應的反時限保護。
3）電機機的斷相電動機的斷相運行，可分為以下幾種情況：
a、供電電源缺相。在電動機起動前斷相，會造成起動困難或無法起動，起動聲音異常，無保護時電機因堵轉(zhuǎn)極易燒毀；在運行中斷相，輕載時尚能運轉(zhuǎn)，但運行電流嚴重不平衡，可能出現(xiàn)過流運行。重載時易發(fā)生堵轉(zhuǎn)、嚴重過載而損壞。
b、電動機繞組斷路故障。供電電源正常，因電動機繞組斷路故障出現(xiàn)斷相運行，運轉(zhuǎn)無力，電動機振動大，故障現(xiàn)象同a；
c、電動機電纜斷路故障。故障現(xiàn)象同供電電源缺相。電子式電動機保護器的出現(xiàn)，為完善地實施電動機的過載、短路和斷相保護提供了可能，一定程度上取代了熱繼電器，提升了控制功能和保護效果。本章內(nèi)容的重點是對各種電子式電動機保護器電路的原理分析和故障維修指導，對電子式電動機保護器以下簡稱為電動機保護器。
2、電動機保護器對故障信號的采樣方法：
1）對過載、短路故障信號的采樣。電動機起動運行中的過載和短路故障，體現(xiàn)在流經(jīng)電動機繞組的異常增大的電流值上，一般電動機保護器電路是采用3只電流互感器采樣運行電流信號，將采樣信號與電流基準信號相比較，判斷是否處于過載或短路故障狀態(tài)，故障時輸出停機信號。電路采集處理的為模擬電壓信號——電流互感器輸出的電流信號經(jīng)負載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘栯妷?，送入電壓比較器電路，得到故障信號輸出。當產(chǎn)生單相對地短路故障信號的采樣，可通過零序電流互感器取得，原理同漏電保安器?；虿蓸与姍C外殼電壓，取得漏電信號。
2）對斷相故障信號的采樣。如上所述，電動機的斷相故障表現(xiàn)為電源缺相、電動機電纜斷路、電動機繞組斷路等不同故障內(nèi)容，若采用對三相電源電壓進行采樣的方法，僅能對電源缺相故障進行保護，無法完成對后兩種缺相故障的檢測，是不究竟的一個方法。根本的方法，是采用對三相電流進行采樣來判斷缺相故障的方法，對三種缺相故障都能做出準確反應，采取相應的技術措施，還能對三相電流不平衡作出判斷。一般對缺相運行的判斷，不是著眼于電流信號幅度的大小，而是著重于三相電流信號的有無，比較三相電流信號的有無，得到斷相故障信號。因而通常是將電流檢測信號處理為數(shù)字信號，經(jīng)邏輯運算，得到斷相故障保護信號。
3、電動機的保護器的典型電路結(jié)構(gòu)：
電動機保護電路的典型結(jié)構(gòu) 從上圖可以看到，3只電流互感器LH1～LH3，將電動機的三相運行電流信號取出，分別送入后級過載、短路信號采樣處理電路和斷相信號采樣處理電路，處理成開關量信號再送入信號輸出電路和故障信號指示電路，輸出電路的形式也有多種，一般為繼電器接點信號輸出，或晶閘管器件開關信號輸出，或晶體管開路集電極信號輸出等。需要說明的是：部分電動機保護器，采用微控制器處理電流采樣和電壓采樣信號（但電流信號采樣電路的前級電路同本章所述電路相似），可從操作顯示面板設置故障動作電流值，并可以監(jiān)看運行電流值、電壓電壓值等，其功能更為強大，智能化程度更高，但應用面不夠廣泛。另外有的產(chǎn)品，如變頻器，軟起動器等產(chǎn)品，其過載、短路及斷相保護電路作為控制電路的一個有機組成部分。本章所述電動機保護器，系全部采用模擬或數(shù)字電路硬件電路的，作為一個獨立部件被應用的保護裝置（產(chǎn)品）。這類保護器在電動機起動柜的生產(chǎn)和組裝中得到了廣泛的應用。但缺點是該類產(chǎn)品的控制接線稍嫌復雜。在停機狀態(tài)，顯示斷相故障，處于斷相保護中。輸出控制接點為常閉型觸點，過載或斷相故障發(fā)生時動作，觸點開斷，送出停機信號。從各個工控網(wǎng)站眾多網(wǎng)友的發(fā)帖中，可以得知，不少人對這類電動機保護器的接線和控制原理不甚了解，故據(jù)手頭所繪（實物）電路圖，對其電路原理和控制特點，做一個較為深入的分析，希望能對大家提供一點有益的參考。
