浅谈低压异步电动机的保护.docx

          浅谈低压异步电动机的保护                    摘要：主要阐述异步电动机的各种保护方式和保护装置电动机的常用保护方式有五类：相间短路保护单相接地保护过载保护低电压保护断相保护电动机保护装置主要有两大类：电流检测型保护装置温度检测型保护装置最后指出不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合关键词：异步电动机；保护方式；保护装置电动机的保护是个复杂的问题，往往保护中有控制，控制中有保护在实际应用中，应根据电动机各种保护方式特点选择相适应的保护装置1电动机的保护方式1.1相间短路保护用于反应电动机绕组内及引出线上相间短路故障常用的短路保护元件有熔断器和自动开关（自动空气熔断器）自动开关同时具有短路、过载和欠压保护功能根据电动机的重要性及容量，常采用下列方式之一构成：1.1.1熔断器与刀开关、熔断器与磁力起动器（或接触器）组成的回路，由熔断器作为相间短路保护1.1.2自动开关与操作设备或自动开关构成的回路，由自动开关本身的短路脱扣器实现1.1.3用自动开关保护的重要电动机，当自动开关本身的短路脱扣器不能保证可靠动作时，宜将短路脱扣拆除，另装继电器。

保护装置可采用两相两继电器式接线，瞬时动作于乍动开关跳闸1.2单相接地保护用于保护电动机内部及引出线上的单相接地短路故障由于380V系统一般均为中性点直接接地系统其单相接地短路保护：1.2.1当相间短路保护能满足单相接地短路的灵敏系数时，可由相间短路保护兼作接地短路保护1.2.2当相间短路保护不能满足单相接地短路的灵敏系数或100kW及以上的电动机，就应装设专用的接地保护保护装置一般由一个接于零序电流互感器上的电流继电器构成，瞬时动作于跳闸1.3过载保护用于在电动机出现过载时能切断电动机电源，使电动机停止转动的一种保护措施电动机不正确的启动、运行中负载转矩剧烈增加、长期负载过大或启动操作频繁、电机缺相运行等原因都会引起过电流运行，导致电动机绕组温度过高、绝缘损坏，缩短电机的使用寿命，严重时会烧毁电机绕组，必须对电动机实行过载保护措施常见的保护措施是用热继电器来实现的其构成方式：1.3.1操作电器为磁力启动器或接触器的供电回路，由热继电器构成过载保护1.3.2当自动开关供电的回路未装设单独的继电保护时，由自动开关本身的热脱扣器作为过载保护，当装设单独的继电保护时，采用反时限电流继电器的反时限部分构成。

1.4低电压保护当线路电压低于电动机应加额定电压时，电动机转矩要降低，如果电动机负载不变，由于三相异步电动机的电磁转矩与电压的二次平方成正比，则会因电磁转矩的降低而带不动负载，造成电动机堵转停车，电动机电流增大使电动机发热，严重时烧坏电动机因此，在电源电压降低到一定值（一般降低到85%额定电压以下）时，由于接触器线圈磁通减弱，电磁吸力克服不了反作用弹簧的压力，动铁心因而释放，从而使主触头断开，自动切断主电路电动机停转达到低电压保护的作用具体实现时，当操作电器为磁力起动器或接触器的供电回路，由于它们的吸持线圈在低电压时能自动释放，故不需另设低电压保护1.5断相保护电动机损坏，大多数是断相运行造成的由于人们对断相运行给电机造成的危害认识不同，因此在对电机实行断相保护时产生了两种不同的意见：一种观点认为断相给电机造成过热损坏，要对电机实行过热保护或过流反时限特性保护，由此产生了热继电器方案、热敏电阻方案、断相过流延时保护方案以及其他一些方案；另一种观点认为断相给电机绕组造成高压反电势击穿，应对断相采取瞬时动作保护方案，于是一些电子式保护器问世大量实践经验表明断相瞬间在断相绕组两端产生高于额定电压数倍的反电势给电机造成的危害远大于过热给电机造成的危害，况且断相故障又不能自动排除，因此对电机的断相保护应瞬时动作保护而不是反时限特性保护和过热保护。

电动机保护器（电机保护器）应采取选用反应灵敏的电子式保护器方案而不是动作缓慢的机电式，确保断相起动时拒绝合问，运行断相时瞬时跳闸因而对断相实行延时保护和过热保护的观点是陈旧的、片面的2电动机保护装置电动机的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的，而绕组的过热往往是流经绕组的电流过大引起的对电动机的保护主要有电流、温度检测两大类型2.1电流检测型保护装置2.1.1热继电器利用负载电流流过经校准的电阻元件，使双金属热元件加热后产生弯曲，从而使继电器的触点在电动机绕组烧坏以前动作其动作特性与电动机绕组的允许过载特性接近热继电器虽则动作时间准确性一般，但对电动机可以实现有效的过载保护随着结构设计的不断完善和改进，除有温度补偿外，它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等例如西门子引进的3UA5、3UA6系列双金属片式热过载继电器；2.1.2带有热－磁脱扣的电动机保护用断路器作过载保护用，结构及动作原理同热继电器，其双金属热元件弯曲后有的直接触动脱扣装置，有的使触点接通，最后导致断路器断开电磁铁的整定值较高，仅在短路时动作其结构简单、体积小、价格低、动作特性符合现行标准、保护可靠，故仍被大量采用．特别是小容量断路器尤为显著。

例如国产DWl5低压万能断路器(200-630A)2.1.3电子式过电流继电器通过内部各相电流互感器检测故障电流信号，经电子电路处理后执行相应的动作电子电路变化灵活，动作功能多样，能广泛满足各种类型的电动机的保护它的保护功能主要有三种：过载保护，过载保护十断相保护，过载保护十断相保护+反相保护2.1.4固态继电器它是一种从完成继电器功能的简单电子式装置到具有各种功能的微处理器装置它监视、测量和保护的主要功能有：最大的起动冲击电流和时间，热记忆，大惯性负载的长时间加速，断相或不平衡相电流，相序，欠电压或过电压，过电流(过载)运行堵转，失载，电动机绕组温度和负载的轴承温度，超速或失速每一种信息均可编程输入微处理器，主要是加上需要的时限，以确保在电动机起动或运转过程中产生损坏之前，将电源切断2.1.5带有电子式脱扣的电动机保护用断路器其动作原理类同上述电子式过电流继电器或固态继电器产品如施耐德电气公司生产的M系列低压断路器2．2温度检测型保护装置2.2.1双金属片温度继电器它直接埋入电动机绕组中当电动机过载使绕组温度升高至接近极限值时，带有一触头的双金属片受热产生弯曲，使触点断开而切断电路产品如JW2温度继电器。

2.2.2热保护器它是装在电动机本体上使用的热动式过载保护继电器与温度继电器不同的是带两对触头的碗形双金属片作为触桥串在电动机回路，既有流过的过载电流使其发热，又有电动机温度使其升温，达到一定值时，双金属片瞬间反跳动作，触点断开，分断电动机电流它可作小型三相电动机的温度、过载和断相保护产品如sPB、DRB型热保护器2.2.3检测线圈测温电动机定子每相绕组中埋入1~2个检测线圈，由自动平衡式温度计来监视绕组温度2.2.4热敏电阻温度继电器它直接埋入电动机绕组中，一旦超过规定温度，其电阻值急剧增大10~1000倍使用时，配以电子电路检测，然后使继电器动作产品如JW9系列船用电子温度继电器3保护装置与异步电动机的协调配合为了确保异步电动机的正常运行及对其进行有效的保护，必须考虑异步电动机与保护装置之间的协调配合特别是大容量电网中使用小容量异步电动机时，保护的协调配合更为突出3.1过载保护装置与电动机的协调配合3.1.1过载保护装置的动作时间应比电动机起动时间略长一点电动机过载保护装置的特性只有躲开电动机起动电流的特性，才能确保其正常运转；但其动作时间又不能太长，其特性只能在电动机热特性之下才能起到过载保护作用。

3.1.2过载保护装置瞬时动作电流应比电动机起动冲击电流略大一点如有的保护装置带过载瞬时动作功能，则其动作电流应比起动电流的峰值大一些，才能使电动机正常起动3.1.3过载保护装置的动作时间应比导线热特性小一点，才能起到供电线路后备保护的功能3.2过载保护装置与短路保护装置的协调配合一般过载保护装置不具有分断短路电流的能力，一旦在运行中发生短路，需要由串联在主电路中的短路保护装置(如断路器或熔断器等)来切断电路若故障电流较小，属于过载范围，则仍应由过载保护装置切断电路因此两者间协调配合应既考虑其动作之间选择性，又考虑其额定接通和分断能力结束语异步电动机的保护装置类型中，采用直接检测电动机绕组的温度来保护过载引起的过热是很有效的保护方式，但由于需直接埋入电动机绕组里，价格较贵、维修困难等原因，仅在部分频繁操作场合使用；从经济性考虑，采用电流检测型更为有利，加热继电器仍是一种价廉、简单、可靠的电动机保护形式(从实际使用情况看，目前使用量占大多数)；对动作性能要求较高及功能要求全或价格昂贵的大容量电动机保护，则可采用电子式或固态继电器；对一般要求，则采用带热磁脱扣的电动机保护用断路器更为实用但不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。

参考文献[1]胡大挺，佘长明.变电与配电[M].合肥：安徽科学技术出版社，2000，7.  -全文完-。