晶体管型反时限在电动机过负荷保护中的推广应用初探

广东建材2010年第7期目前，在工农业生产和日常生活中，电动机是非常普遍和经常使用的机械之一，如电梯、塔吊、卷扬机、泵类等等，它们对国民经济的快速发展起到很大的作用。

电动机在生产运转过程中，存在着诸多种故障和不正常运行的安全因素，为了确保电动机在生产过程中能够稳定安全的运行，遇到故障或不正常运行时能够及时准确的动作于跳闸或信号等安全保障，就必须对电动机进行配置相应的安全防护措施。

如电动机在运转过程中有些时候的过负荷、定子绕组的相间短路、绕组的匝间短路以及单相接地故障等问题，这些问题对电动机本身的损坏是很严重的，如果是大功率电动机还会使相关供电电网的电压显著降低，甚至会影响其他用电设备的正常工作，所以，电动机在不同的运行环境下都应该配置相应的安全防护措施，除保证电动机自身的安全运行之外，也保证其他有关用电设备的稳定安全工作。

下面笔者就电动机过负荷产生的主要原因、危害和相应采取的防范保护措施进行分析探讨，通过对传统使用的继电器型过负荷保护和笔者推荐使用的晶体管型过负荷保护进行分析对比，并对晶体管型过负荷保护装置的结构和工作原理进行重点介绍，给大家在工程实际应用中作为一个选择参考。

电动机过负荷产生的主要原因有：①所拖动的负载太大；②主回路的熔断器一相熔断形成两相运行；③起动的时间过长；④供电电网的电压和频率不稳定导致电动机的转速下降等。

对于这些原因而造成电动机在长时间过负荷运行的情况下，将会使电动机的温升超过允许值，加速线圈绝缘老化，甚至将电动机烧坏。

所以在重要的使用场所和易发生过负荷环境的电动机，应该装设过负荷保护装置，装设时，应当根据电动机的运行环境和所带负荷等实际情况，采取相应的动作保护措施，以达到保护及时、经济实惠、简单可靠的效果。

不同的运行环境和负载所采取的相应保护动作如下：①在不停机就不能消除过负荷的电动机，过负荷保护应选择动作于跳闸；②在不停机情况下，可以消除过负荷的电动机，过负荷保护可选择动作于信号或减负荷；③有人值班的电动机，过负荷保护可以选择动作于信号；④无人值班的电动机，笔者建议安装两套过负荷保护，第一套过负荷保护选择动作于信号，第二套选择动作于跳闸，如果为了节约投入选用其中之一的时候，那就必须选择动作于跳闸保护的。

目前我国广泛应用于电动机过负荷保护的是采用电感式继电器型，这种继电器型具有反时限特性功能，比较适合电动机的过负荷保护，该保护可以利用其反时限特性来实现，这是因为电动机一般都有一定的过负载能力，通过的过载电流越小，允许运行的时间越长，电动机过载电流与允许工作时间的关系，显然是一条反时限特性曲线。

如果用反时限继电器作为电动机的过负荷保护，其反时限特性与电动机允许过载的时间特性能够相配合，用来保护是比较合适的。

但是，继电器型反时限过负荷保护装置的结构比较复杂，电器配件比较多，线路比较繁琐，性能也不够稳定，特别是安装在控制柜上，很容易受到震动而造成误动作，工作时温升较高，维修量也较多，晶体管型反时限保护从根本上解决了继电器型存在的这些问题。

图１是晶体管型反时限过负荷保护与电动机配合使用时的原理方框图，其保护原理流程是：保护装置整流滤波后的直流电压正比于流过电动机的电流，该直流电压一方面送到起动回路，使时间回路有可能开始计时，另一方面作为时限回路中电容器充电的电压，两者已构成反时限特性，随时准备着对电动机过负荷的保晶体管型反时限在电动机过负荷保护中的推广应用初探郑辉忠摘要：电动机在生产运转的过程中，有时会过负荷运行，为了避免过负荷对电动机造成的损坏，就必须采取相应的过负荷保护。

目前，电动机的过负荷保护一般采用反时限继电器，但它结构比较复杂，性能不够稳定，有时还有误动作，晶体管型反时限保护从根本上解决了这些问题，在电动机过负荷保护中很值得推广应用。

关键词：电动机；过负荷保护；反时限特性；继电器型；晶体管型工艺与设备209--广东建材2010年第7期图1护。

为了使晶体管型反时限过负荷保护有较好的反时限及滤波特性等关系，在该保护线路中加入了电抗变换器及Ⅱ型滤波回路，见图２原理接线图。

其中起动回路由三极管ＢＧ１和ＢＧ２“施密特”触发器构成，电动机正常运行时，电位器ＷＲ１输出电压很小，ＢＧ１的基极电位低于发射极电位，ＢＧ１处于截止状态，ＢＧ２则导通，电容器Ｃ４被短接，时限回路不工作。

当电动机过负荷运行时，保护装置的动作值整定电位器ＷＲ１上的电压升高，经电阻Ｒ２、Ｒ３分压，使ＢＧ１的基极电位高于发射极电位，ＢＧ１导通，ＢＧ２则截止，二极管Ｄ６截止，电容器Ｃ４充电，时限回路开始保护工作。

时限回路由时间整定电位器ＷＲ２、Ｃ４及ＢＧ３～ＢＧ５等元件构成，电动机正常运行的情况下，ＢＧ２导通，电容器Ｃ４处于短接状态，因此稳压管ＷＹ的压降Ｕｗｙ使ＢＧ３的基极电位低于发射极电位，所以ＢＧ３截止，ＢＧ４导通，ＢＧ５则截止，出口回路中的继电器Ｊ不动作，ＢＧ３和ＢＧ４在这里的作用是为了使三极管能有更好的开关特性，以保证出口回路中的继电器Ｊ可靠工作。

当电动机的过负荷电流达到设定好的保护整定值时，起动回路动作，电容器Ｃ４开始充电，当充电电压Ｕｃ等于Ｕｗｙ时，ＢＧ３的基极电位开始高于发射极电位而导通，使ＢＧ４截止，ＢＧ５则导通，出口回路中的继电器Ｊ动作，发出动作信号或跳闸脉冲。

对于时限回路的保护动作时间ｔ，应该以大于电动机带负荷起动所需的时间进行整定，动作时间ｔ的整定可按（１）式计算：ｔ＝Ｒ×Ｃ４×ｌｎ［Ｕ／（Ｕ－Ｕｗｙ）］（式１）式中Ｒ———电位器ＷＲ２和电阻Ｒ１０的总电阻值（欧姆）Ｃ４———电容器Ｃ４的电容量（法）Ｕ———电位器ＷＲ１上的输出电压（伏）Ｕｗｙ———稳压管ＷＹ的工作电压（伏）对于出口回路的保护动作电流Ｉ，以能够躲过电动机正常的额定负荷电流Ｉｅ进行整定，动作电流Ｉ的整定可按（２）式计算：Ｉ＝（ＫｋＫｊｘ／ＫｆｎＩｈ）Ｉｅ（式２）式中：Ｋｋ———可靠系数，当保护动作选择于信号时，取１．０５，当动作选择于跳闸时，取１．１～１．２；Ｋｊｘ———接线系数，当采用不完全星型接线时，Ｋｊｘ＝１，当采用两相电流差接线时，Ｋｊｘ＝３姨；Ｋｆ———继电器Ｊ的返回系数，取０．８～０．９；Ｉｅ——电动机的额定电流（安）；ｎＩｈ——电流互感器的变比。

在工程实际应用中，通常采用经验公式或经验值，晶体管型反时限对电动机过负荷的保护，动作时间ｔ可以整定为１０～１５ｓ，动作电流Ｉ在保护动作选择于信号的取Ｉ＝１．２５Ｉｅ，保护动作选择于跳闸的取Ｉ＝（１．５～１．７５）Ｉｅ，这样可以省去计算过程的繁杂，基本上也能满足工程实际需求。

由（１）和（２）式可知，如果Ｕｗｙ、Ｒ及Ｃ４为固定值时，保护动作时限ｔ与Ｕ就成为指数曲线关系，根据这些关系，可以画出相应的反时限特性曲线。

设电动机过载电流为Ｉ，额定电流为Ｉｅ，则保护动作时限ｔ与电动机过载程度的关系曲线如图３所示，图中表示电位器ＷＲ２阻值在最大和最小时的反时限特性曲线。

通过以上的探讨介绍可以知道，晶体管型反时限过负荷保护无论从功能或动作的可靠性还是安装操作上，都比继电器型反时限过负荷保护优越、稳定、可靠；其结构简单，可形成模块化，性能稳定，安装操作简单方便，图2晶体管型反时限过负荷保护的原理接线图工艺与设备210--广东建材2010年第7期图3反时限特性曲线不受工作环境的影响，特别适合负荷变化大、很容易过负荷运行的电动机拖动场合，笔者在施工现场把它运用在电梯、井字架、塔吊等运载机械上，都取得很好的保护效果，对电动机过负荷运行能够及时、准确、稳定、可靠的进行保护，值得我们在工程实际中推广运用。

结束语：电动机作为拖动其他机械正常运转的动力源泉，在机械化程度很高的今天，各行各业的生产工作基本上离不开电动机的正常运行了，因此，必须加强对电动机运行的保护。

晶体管型反时限过负荷保护只是对电动机保护的一种典型，值得我们在工程实际中推广运用，但电动机在日常运行当中，是经常会碰到各种故障的，如何消除故障和尽量降低故障对电动机的损坏，保护电动机的正常稳定可靠运行，提高电动机的工作效率，需要有关科研人员和工程实际操作者的共同努力。

●【参考文献】［１］周顺荣主编：《电机学》，北京科学出版社，２００２［２］罗慰擎主编：《电机及其运行与检修》，中国水利水电出版社，１９９８［３］胡幸铭主编：《电机与电力拖动》，机械工业出版社，２００４［４］应崇实主编：《电机与拖动基础》，机械工业出版社，２００４1引言根据太阳能热水利用调查和国内外的工程实践表明，通过太阳能光热利用技术为住户提供价廉的生活热水，是解决能源紧张和提高居民生活舒适度矛盾的有效方法。

我国２００６年１月１日实施的《可再生能源法》，以立法的方式保证了太阳能在建筑中的应用。

现在我国在很多省市都有设置太阳能的规定，太阳能热水系统这种绿色能源正在被社会广泛的应用，太阳能的应用不但可以缓解能源紧缺的问题，而且还可以减少污染物的排放，是值得推广应用的绿色能源。

2工程概况宏宇新城位于怀化市东部，东与环城路相接，西与老城区锦溪路相连。

一期工程巴萨名门组团由７０多栋多层、小高层的住宅组成，总建筑面积３０多万ｍ２，是怀化市高起点的大型生态高尚住宅小区，鸟瞰图见图１。

为体现生态环保、绿色节能、以人为本的现代居住新理念，该小区部分采用集中集热、分户储水太阳能热集中集热、分户储水太阳能热水系统在住宅小区工程中的应用蒋再林（怀化宏宇房地产开发有限公司）摘要：太阳能作为一种绿色环保能源正在现代小区住宅建筑中得到日益广泛的应用。

本文结合工程实例，详细阐述了怀化市宏宇新城小区采用集中集热、分户储水太阳能热水系统设计方案、管路设计特点与安装施工要点，可供同行借鉴参考。

关键词：太阳能；集中集热；热水系统；管路设计图1宏宇新城鸟瞰图------------------------------------------------工艺与设备211--。