5.3 电动机保护控制

电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
通过开关、按钮、继电器、接触器等电器触点的接通 或断开来实现电动机各种运转形式的控制称做继电—接 触器控制。继电—接触器控制方式构成的自动控制系统 称为继电—接触器控制系统。 继电—接触器控制方式中，典型的控制环节有点动控 制、单向自锁运行控制、正反转控制、行程控制、时间 控制等。 电动机在使用过程中由于各种原因可能会出现一些异 常情况，如电源电压过低、由于短路或过载而引起的电 动机电流过大、电动机定子绕组相间短路或电动机绕组 与外壳短路等等，如不及时切断电源则可能会对设备或 人身带来危险，因此必须采取保护措施。 电动机的继电—接触器控制电路中，常用的保护环节 有短路保护、过载保护、零压保护和欠压保护等。
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
短路保护
短路是电路中常见的一种故障现象。短路保护通常采用熔断 器和断路器。 （1）用熔断器进行短路保护 熔断器串联在被保护的电路中 , 当电路发生短路时 , 它自动熔断 切断电路,达到保护设备的目的。熔断器做短路保护，一般适用于 无冲击电流（尖峰电流）的回路当中。 （2）用断路器进行短路保护 断路器可安装热元件和电磁元件，具有过载保护和短路保护功 能。断路器能在线路发生短路故障时快速地自动切断电源。广泛 用于电气控制领域，是目前短路保护的首选器件。
~
KM FR M 3~
SB1
SB2
KM FR
热继电器 的热元件
KM
热继电 器触头
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
过载保护动作演示
M 3~
n
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
过电流保护
广义地讲，过电流是指用电设备通过的电流超过其额定值的一种运 行状态。但在实际工作中，过电流一般指电动机除短路以外的电流超 标状态。引起电动机过电流的原因很多，如过载运行、不正确的操作 如频繁启动或正反转、三相设备缺相运行、三相设备部分匝间短路、 机械故障如机械部分犯卡转动不灵活等。 常用的过载保护元件是热继电器，通常与接触器配合使用完成过载 保护功能，切断主电路、保护用电设备。
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
失压与欠压保护
当电动机正在运行时,电源电压因某种原因消失,这种现象称为失 压。失压后如果不采取措施，那么在电源电压恢复时电动机就将自 行启动，可能造成生产设备的损坏 , 甚至造成人身事故；对电网来 说 , 电源电压恢复可能导致许多电动机及其他用电设备同时自行启 动，以至引起过电流及瞬间网络电压下降等情况。为了防止电压恢 复时电动机自行启动的保护叫失压（零压）保护。在要求较高的场 所一般用电压继电器来实现失压保护；一般场所用按钮配合继电接 触器电路即可实现失压保护。 当电动机正常运转时 , 电源电压下降超过允许值，这种现象称为 欠压。欠压会引起电动机转速急剧下降，影响正常工作甚至停转烧 毁电动机等事故。因此需要在电源电压下降到允许值时将电源切断 , 这就是欠压保护。在要求较高的场所一般常用欠电压继电器来实 现欠电压保护；一般场所用按钮配合继电接触器电路即可实现欠压 保护。
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
短路保护
当电路出现短路时 ，线路电流突然变大 ，熔断器烧断而切断 线路电源，电动机停 转。 接触器常开触点断开 ，线路恢复供电后电 机不会自行起动 (失 压、欠压保护)。
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
短路保护动作过程演示
Hale Waihona Puke Baidu
FU
M M 3~ 3~
n
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过载保护
当电路电动机 过载时，热继电 器的发热元件将 常闭触点断开， 使接触器线圈断 电主触点断开， 电动机停转。
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过载保护：加热继电器
A B C
Q FU
电机工作时，若因负载过重而使 电流增大，但又比短路电流小。此 时熔断器起不了保护作用，应加热 继电器，进行过载保护。
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
下面以两个控制电路为例，来说明按钮配合继电接触器电路在一般控制 场所实现失压保护、欠压保护的原理。 按钮配合继电 接触器电路在一 般控制场所可以 实现失压和欠压 保护。
手动闸刀开关控 制的长动电路不具 备失压与欠压保护 功能
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制）
对于不正确的操作如频繁启动或正反转引起的过电流，只要建立正 确的操作规程，或规范操作程序即可避免此类过电流的发生。
对于三相设备缺相运行引起的过电流，最有效的方法就是安装缺相 保护器或选择合适参数的具有热元件的断路器做过电流保护。 对于三相设备部分匝间短路和机械故障，需安装过电流继电器并配 合接触器断开电源，避免事故的进一步扩大。
电气控制线路装接——电动 机基本控制环节（保护控制） 电气控制系统要想安全可靠地运行，就必须有完善的保护环 节，如电流保护、电压保护、安全位置保护等。常用的电流保 护有过电流保护、短路保护等；常用的电压保护有失压保护、 欠压保护、过电压保护等；常用的安全位置保护有限位保护、 开闭门保护等。 短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大 的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速 、可靠切断电源。通常采用熔断器 FU和过流继电器等。 欠压是指电动机工作时，电压降低引起电流增加甚至使电 动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而使电动机停转，在 电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易 造成人身或设备故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实 行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。 过载保护是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而 设置的保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电 流继电器保护。
过电压保护
过电压指加在设备两端的电压超过其允许值的一种状态。它不但 指电源基波的电压值超标，而且也包括电源中含有的各次谐波所引 起的电压值超标状态。
在数控机床电路中，存在大量的电感线圈，其通断过程中将产生较高的 感应电动势（浪涌电压）或较大的浪涌电流，对线圈本身产生较大危害； 如果窜入CNC装置，将严重干扰数控系统的正常工作，甚至造成系统瘫痪。 另外，现代社会无论工业用电还是生活用电，由于大量高频设备的运用， 使得电源中产生很多各次谐波（尤其是高次谐波），电源受到的污染情况 相当严重，这都将产生过电压，危及数控系统的正常运行。为防止上述过 电压对设备的危害，必须采取过电压保护措施。