劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:電動機(jī)保護(hù)器作為拖動系統(tǒng)中的重要組成部分,對電動機(jī)的起動和運(yùn)行中保護(hù)起著至關(guān)重要的作用。本文分析了電動機(jī)保護(hù)器保護(hù)及構(gòu)成原理,并闡述了電動機(jī)保護(hù)器在發(fā)展過程中的應(yīng)用及選擇原則。
關(guān)鍵詞:電動機(jī);保護(hù)器;保護(hù)原理;應(yīng)用
1 引言
電動機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用廣泛的動力設(shè)備,是其他機(jī)電設(shè)備的動力源泉,電動機(jī)正常的輸出是其驅(qū)動的機(jī)電設(shè)備正常工作的前提,如今已被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、防等領(lǐng)域。電動機(jī)所帶的負(fù)載種類繁多,且往往是整個設(shè)備中的關(guān)鍵部分,因而確保電動機(jī)的正常運(yùn)行就顯得十分重要。電動機(jī)保護(hù)器(電機(jī)保護(hù)器)是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件,是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能*的節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品[1]。電動機(jī)保護(hù)器的作用是給電機(jī)的保護(hù)控制,在電機(jī)出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時、繞組老化予以報警或保護(hù)控制。如今電動機(jī)保護(hù)器幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域,在民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。
2 電動機(jī)保護(hù)器的保護(hù)原理與構(gòu)成
對電動機(jī)來說,其故障形式從機(jī)械角度可以分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。造成繞組損壞的主要原因有:1.電動機(jī)長時間的電、熱、機(jī)械和化學(xué)作用下,繞組的絕緣老化損壞,定轉(zhuǎn)子繞組匝問短路或是對地短路。2.電網(wǎng)供電質(zhì)量差,電源電壓三相不平衡、電壓波動大、
電網(wǎng)電壓波形畸變、高次諧波嚴(yán)重或者電動機(jī)斷相運(yùn)行。3.電源電壓過低使得電動機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩不夠,電動機(jī)不能順利啟動或者是在短時間內(nèi)重復(fù)啟動,電動機(jī)長時間承受過大的啟動電流導(dǎo)致電機(jī)過熱。4.因機(jī)械故障或其它原因造成電動機(jī)轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)。5.某些大型電機(jī)冷卻系統(tǒng)故障或是長時間工作在高溫高濕環(huán)境下造成電機(jī)故障。
電動機(jī)保護(hù)原理的研究是保證電動機(jī)保護(hù)器性能高低的關(guān)鍵,根據(jù)三相對稱分量法的理論,三個不對稱的向量可以分解成三組對稱的向量,分別為正序分量、負(fù)序分量和序分量。
根據(jù)對稱分量的計算公式式,電動機(jī)在發(fā)生對稱故障和不對稱故障時,電動機(jī)的三相電流都會發(fā)生變化。電動機(jī)故障條件流過繞組的電流過大,超過電動機(jī)的額定電流,因此可根據(jù)這特征來對電動機(jī)過電流進(jìn)行保護(hù)。電機(jī)過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定值。電源電壓欠壓,運(yùn)行電流上升的比例將等于電壓下降的比例;電機(jī)過載時,常造成堵轉(zhuǎn),此時的運(yùn)行電流會大大超過額定電流。針對以上情況,電動機(jī)保護(hù)器可通過對三相運(yùn)行電流進(jìn)行檢測,根據(jù)運(yùn)行電流的不同性質(zhì)來確定不同的保護(hù)方式,從而對電機(jī)予以的斷電保護(hù)。電動機(jī)的故障類型分為過流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)、序電流保護(hù)、電壓保護(hù)和過熱保護(hù)等幾種。
通過對電動機(jī)保護(hù)器的保護(hù)原理分析可以看出,理想的電動機(jī)保護(hù)器應(yīng)滿足可靠、經(jīng)濟(jì)、方便等要素,具有較高的性能價格比。經(jīng)過發(fā)展和更新,如今電動機(jī)保護(hù)器般由電流檢測電路、溫度檢測電路、基準(zhǔn)電壓電路、邏輯處理電路、時序處理電路、啟動feng鎖及復(fù)位電路、故障記錄電路、驅(qū)動電路、電動機(jī)控制電路組成。
3 電動機(jī)保護(hù)器的類型及應(yīng)用分析
目前我普遍采用的電動機(jī)保護(hù)器主要有熱繼電器、溫度繼電器和電子式電動機(jī)保護(hù)器。熱繼電器是五十年代初引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)開發(fā)的金屬片機(jī)械式電動機(jī)過載保護(hù)器,它在保護(hù)電動機(jī)過載方面具有反時限性能和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。但存在功能少,無斷相保護(hù),對電機(jī)發(fā)生通風(fēng)不暢,掃膛、堵轉(zhuǎn)、長期過載,頻繁啟動等故障不起保護(hù)作用。這主要是因為熱繼電器動作曲線和電動機(jī)實(shí)際保護(hù)曲線不致,失去了保護(hù)作用。且重復(fù)性能差,大電流過載或短路故障后不能再次使用,調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度的影響誤動或拒動,功耗大、耗材多、性能指標(biāo)落后等缺陷。溫度繼電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器,在電動機(jī)中埋入熱元件,根據(jù)電動機(jī)的溫度進(jìn)行保護(hù),但電動機(jī)容量較大時,需與電流監(jiān)測型配合使用,避免電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升,由于測溫元件的滯后性,導(dǎo)致電動機(jī)繞組受損。溫度繼電器具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠,保護(hù)范圍廣泛等點(diǎn),但動作緩慢,返回時間長,3KW以上的三角形接法電動機(jī)不宜使用。目前在電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)壓縮機(jī)等方面大量使用。電子式電動機(jī)保護(hù)器通過檢測三相電流值和整定電流值,采用電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作來實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的保護(hù),電路般采用模擬式,采用反時限或定時限工作特性。
除了上述三種常見的電動機(jī)保護(hù)器,磁場溫度檢測型繼電器和智能型電動機(jī)保護(hù)器也在電動機(jī)故障保護(hù)中得到普遍應(yīng)用。磁場溫度檢測型保護(hù)器通過在電動機(jī)中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭,根據(jù)電動機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進(jìn)行保護(hù),主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護(hù)和磨損監(jiān)測,保護(hù)功能完善,缺點(diǎn)是需在電動機(jī)內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。智能型電動機(jī)保護(hù)器能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)智能化綜合保護(hù),集保護(hù)、測量、通訊、顯示為體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定,通過操作面板按鈕來操作,用戶可以根據(jù)自己實(shí)際使用要求和保護(hù)情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定,采用數(shù)碼管作為顯示窗El,或采用大屏幕液晶顯示,能支持多種通訊協(xié)議,目前高壓電動機(jī)保護(hù)均采用智能型。
4 電動機(jī)保護(hù)器應(yīng)用選擇原則
選用電動機(jī)保護(hù)裝置的目的,既能使電動機(jī)充分發(fā)揮過載能力,又能免于損壞,而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。合理選用電機(jī)保護(hù)裝置,既能充分發(fā)揮電機(jī)的過載能力,又能免于損壞,從而提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。具體的功能選擇應(yīng)綜合考慮電機(jī)的本身的價值、負(fù)載類型、使用環(huán)境、電機(jī)主體設(shè)備的重要程度、電機(jī)退出運(yùn)行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素,力爭做到經(jīng)濟(jì)合理。在能滿足保護(hù)要求的情況下先考慮簡單保護(hù)裝置,當(dāng)簡單的保護(hù)裝置不能滿足要求時,或?qū)ΡWo(hù)功能和特性提出更高要求時,才考慮應(yīng)用復(fù)雜的保護(hù)裝置,做到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)。
5 安科瑞ARD系列智能電動機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型
5.1產(chǎn)品簡介
ARD該系列低壓電動機(jī)保護(hù)器,具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。可與接觸器、電動機(jī)起動器等電器元件構(gòu)成電動機(jī)控制保護(hù)單元,具有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍:可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。
5.2產(chǎn)品選型
產(chǎn)品功能
說明:“√”表示具備“■”表示可選
6 結(jié)束語
如今電動機(jī)保護(hù)器已發(fā)展到了微電子智能型時代,電動機(jī)保護(hù)器也朝著多元化方向發(fā)展。這就需要我們的工作人員在選型時應(yīng)充分考慮電動機(jī)保護(hù)實(shí)際需求,超前、準(zhǔn)確、及時地判斷電動機(jī)的故障,合理選擇保護(hù)功能和保護(hù)方式,實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的良好保護(hù),達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)行可靠性,減少非計劃停車,減少事故損失的目的。
【參考文獻(xiàn)】
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[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2020.06版
作者簡介:劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事電動機(jī)保護(hù)器的設(shè)計與應(yīng)用