电动机保护常见问题处理方法

电动机保护常见问题处理方法

电动机的保护与控制关系

电动机的保护往往与其控制方式有一定关系，即保护中有控制，控制中有保护。如电动机直接起动时，往往产生4—7倍额定电流的起动电流。若由接触器或断路器来控制，则电器的触头应能承受起动电流的接通和分断考核，即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧，以致损坏电器;对塑料外壳式断路器，即使是不频繁操作，也很难达到要求。因此，电动机保护装置使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用，此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核，而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核，至于保护功能，由配套的保护装置来完成。此外，对电动机的控制还可以采用无触点方式，即采用软起动控制系统。电动机主回路由晶闸管来接通和分断。有的为了避免在这些元件上的持续损耗，正常运行中采用真空接触器承载主回路(并联在晶闸管上)负载。这种控制有程控或非程控;近控或远控;慢速起动或快速起动等多种方式。另外，依赖电子线路，很容易做到如电子式继电器那样的各种保护功能。

异步电动机的各类保护

本文论述了异步电动机保护在产生过载、短路、断相、欠电压等故障时发作的结果和它们的有效保护方法。关键词：异步电动机故障包庇电动机的故障大概分为两部门：一部分是机器的原因。例如轴承大风机的磨损或损坏：别的一部分是电磁故障，二者互有关连。

如轴承损坏，惹起电动机的过载，以致堵转，而风叶损坏，使电动机绕组散热困难，温升进步，绝缘物老化。电磁故障的原因很多，如电动机的过载、断相、欠电压和短路都足以使电动机受损和破坏。过载、断相、欠电压运行都会使绕组内的电流增大，发热量增加(导体的发烧量是和电流的平方成正比的)，而短路变成的危害就更大。短路的缘由是电动机本身的绝缘材料品德差或电动机受潮(在城市是常常发生的，比喻受雨淋或落水)，甚至于绕组的相间击穿，引起短路。另外，还有同步电动机保护装置置于有酸碱物的场所，因受堕落而损坏绝缘。一、电动机的过载及其保护电动机的过载除上述起因外，另有： a.电动机四处情况温度过高，散热条件差； b.电动机在大的起动电流下缓慢起动； c.电动机常设低速运行； d.电动机频仍起动、制动、正反转运行实时常反接制动。电动机的过载由于电流增大，发热剧增，从而使其绝缘物受到损害，延伸了其使用寿命乃至被销毁。从电动机的结构来看，鼠笼型机电的定子死心置放绕组的槽内必须有优良的绝缘物，绕组(铜线)名义有绝缘漆层，绕线式电动机转子绕组与定子绕组一样，绕组与铁心槽衬以绝缘物，三个端线所接的铜滑环，环间，环与转轴之间也是彼此绝缘的。为了保证电动机的相间、带电体与外壳的绝缘，但凡是使用各种耐热等级的绝缘质料的。各种绝缘都有一定的耐受义务温度的目的。IEC85规定A级(105℃)、E级(120℃)、B级(130℃)、F级(155℃)……。八十年月，IEC216提出了一个新的耐热标准，称为温度指数TI(TemperatureIndex)以此代替IEC85。TI是按阿尼罗乌丝(Arrhenins)公式t=10a＋b/T打算的。式中：

t—寿命[小时(h)]T—绝缘材料利用的温度(℃)a、b—与资料有关的常数比方：某电动机运用的绝缘材料a=－2，b=1034，使用温度T=164℃得t=10－2＋(1034/642)=104.30=2000h它表示此绝缘物使用于164℃时，其应用寿命为20000小时。要是把使用温度提高8℃，则T=164＋8=172℃t=10－2＋(1034/172)=104=10000h它说明很早以来，电工技能任务职员提出的绝缘原料的使用温度每增加8℃，其利用寿命就减半是有实践和实际依据的。电动机的过载保护安秒(I－t)曲线(反时限)1.电动机的过载特性电动机微机综保电器的保护特性 3.电动机的起动电流特征保护器的I－t曲线在电动机过载特点以内，但两曲线间距不必拉得过大，以便做到既不使电动机由于过载构成温升增大影响寿命，又充分运用电动机本人的最大耐受过载才干。根据生产跟科学实践，对电动机的保护特性已由IEC947—4《低压开关设备和控制装备。低压电机式接角器和电动机起动器》作出了新的规定(我国的GB14048.4等效于IEC标准)，对无温度补尝的庇护电器：1.0In>2h 不动作1.2In≤2h动作7.2In：2s

电动机保护模块软件设计

用户处理器Dspic30F6012主程序61流程如图5所示，主要完成模块初始化，电流采样、计算，故障脱扣记忆，并根据DN1022串口通信协议将采集、保存的数据以及电动机保护模块的参数，以50ms 的间隔发送给DN1022，实现DN1022中数据的及时更新。其中电流

采样用定时器中断完成，以保证电动机微机保护装置每次采样的时间间隔的精度，对采样值在主程序中有针对性地进行软件非线性校正，并采用精确算法分析得到的数据，从而实现对电动机的保护控制。用户处理器Dspic30F6012与DN1022采用串口通信方式，用户处理器为主模式。DeviceNet处理器为从模式。DN1022串口协议命令：成功响应的命令号：将请求的命令号位加上Ox80;错误响应的命令号：配置状态时以Ox EO开始，运行状态时以

Ox94开始。

2设备描述

DeviceN et规范不仅仅是一种物理连接协议规范。它还通过定义标准的设备模型促进不同厂商之间的互操作性。可通信电动机保护器的DeviceNet设备描述包括可通信电动机保护器的所有对象类（设备网对象、连接对象、路由对象、标识对象等）、可通信电动机保护器的I／0数据格式以及可通信电动机保护器可配置参数f过载电流、接地故障电流、脱扣时间等）。笔者针对可通信

电动机保护器的可

配置参数及其公共接口，编写了电动机保护的EDS文件，方便用户根据需要设置和修改参数。

3实验测试系统

可通信电动机保护器总体设计完成后，需要在DeviceNet网络下

对其现场总线通信功能进行测试，首先进行可通信电动机保护器的EDS文件注册。以实现网络读取和配置可通信电动机保护器的参数。图6为创建EDS文件之后识别到该电动机差动保护装置的界面，其中节点0为SD10主站卡总线适配器，节点59为可通信电动机保护器，当前活动窗口为该电动机保护器的参数值。从图6可看出。可通信电动机保护器可挂接在DeviceNet总线上与主站进行数据交换。

4结语

基于DeviceNet现场总线的网络式智能化电动机保护器是电动机控制系统的关键元器件之一，通过增加DeviceNet接口使电动机保护器具有了可通信、自诊断等功能，适应了自动控制网络化的要求，代表了电动机保护器的发展方向。尤其DeviceNet现场总线具有开放、低成本、高效率和高可靠性的特点。是最流行的底层设备的现场总线，基于该总线实现传统设备的组网具有一定的实用性。

怎样选择电动机综合保护装置用断路器

使用断路器来保护电动机，必须注意电动机（主要是交流感应电动机）的两个特点：其一是具有一定的过载能力；其二是起动电流通常是额定电流的几倍（可逆运行或反接制动时甚至可达十几倍）。所以，为了保证电动机可靠地运行和顺利地起动，在选择断路器时应遵循以下原则：

（1）按电动机的额定电流来确定断路器的长延时动作电流整定值。

（2）断路器的6倍长延时动作电流整定值的可返回时间要长于电动机的实际起动时间。

（3）断路器的瞬时动作电流整定值：笼型电动机应为8～15倍脱扣器额定电流；绕线型电动机应为3～6倍脱扣器额定电流。

当然，对于需要频繁起动的电动机，如果断相运行机率不高或者有断相保护装置，采用熔断器与磁力起动器结合的方式来控制和保护，也是比较合适的，因为这种保护方式便于远距离控制。

电动机保护器的历史及现状

电动机作为拖动系统中的重要组成部分在国民经济中占有举足轻重的地位，它的使用几乎渗透到了各行各业，是工业、农业和国防建设及人民生活正常进行的重要保证，因而确保电动机的正常运行就显得十分重要，而在使用中造成电机烧毁甚至引发重大安全事故的事件屡见不鲜，据不完全统计全国每年仅因电动机烧毁所消耗的电量就达数千万度，电动机烧毁的数量达20万台次以上，容量约0.4亿千瓦，因维修所耗的电磁线约5000万公斤，修理费达20亿元，而因停工停产所造成的损失更是一个无法估量的巨大数目。因此做好电动机的保护具有节能显著、提高生产效率和经济效益及保证安全生产的重要意义。

我国的电动机保护装置和变压器保护装置一样大约经历了全面仿苏、自行设计、更新换代、智能化发展等几个阶段。值得一提的是由于近年来微处理器技术的发展，给电动机保护器向智能化、多功能化方向

发展提供了硬件平台，使得电机保护进入了一个飞速发展的阶段。

(一)热继电器、熔断器和电磁式电流继电器

在建国初期，我们引进了苏联的JR系列热继电器，从而开始了其在中国电机保护行业中长达半个世纪的生涯，直到1996年国家八部委联合发文强制将其淘汰。热继电器在电子业尚不发达的时代曾是电机过载保护的首选产品，它是利用双金属片热效应工作的，双金属片是由不同膨胀系数的两片金属铆合而成，当电流通过时它将产生热量，并向膨胀系数小的一边弯曲，电流的大小和弯曲的程度成正比，当电流超过热继电器整定电流的一定倍数时就会启动其中的脱扣装置从而切断主回路达到保护的目的。但热继电器存在致命的缺陷，包括整定粗糙、受环境影响大、重复性差、误差大及功能单一等，已无法满足越来越高的要求，因而也就无法避免被淘汰的命运。

很多人把熔断器作为电机的过载保护，其实这是一种不科学的做法。因为首先受其规格限制无法按电机额定电流进行准确设定，况且如果熔断器规格选得太小容易造成断路，使电机单相运行，如果熔断器规格选得太大，则达不到过载保护的效果。

电磁式电流继电器具有过载、堵转保护功能，有的还有缺相保护，其过载保护具有反时限特性，但其结构复杂，机械制造精度高，价格高且体积庞大，因而目前已被基本淘汰。

二）模拟电子式电动机保护器（电机保护器）

在上个世纪七八十年代，随着半导体模拟器件的兴起及普及，涌现出了一批性能比较可靠、功能多样化的电子式电动机保护器（电机保护器），为电机的可靠运行提供了较可靠的保障，其中得到公众认可且具有自己品牌特色的以韩国三和技研株式会社的产品为代表，在国内市场具有一定影响，他们的产品品种多样，规格齐全，主要功能包括：缺相，过载，欠流，相失衡，相序，接地，短路，过欠压，电流显示，声光报警及变送输出等，但这类产品仍存在一些无法克服的缺陷，包括如下几个方面：

1.整定精度不高，模拟电子式电动机保护器（电机保护器）均采用电位器进行额定电流的整定，然而要使电位器滑动臂的旋转角度与其阻值成较好的线形关系比较困难，特别是在大批量生产中更是难以做到，另外，操作者的整定误差也是难以避免的，特别是对于那些没有设定值显示的产品。

2.采样精度不高，模拟线路对电流互感器的非线性问题束手无策，即使可以校正也会使线路保护变得非常复杂，甚至无法实际使用，因而大部分厂家只好将非线性问题依赖于提高电流互感器的线性，而实际上要想由矽钢片做成的电流互感器在很宽的范围内保持线性是非常困难的，行内人士知道用于电动机保护器（电机保护器）采样的电流互感器需考虑的最大使用范围至少为被保护电机额定电流的7倍，因为电动机在堵转情况下会达到5-7倍的额定电流；另外，采样线路本身也存在非线性问题。基于这些技术难题，要实现高精度的采样自然就成了一句空话。

3.无法实现具有多种保护功能于一体的全保护，随着社会的发展，人们对电机保护的要求也越来越高，希望电动机保护器（电机保护器）的功能多样化，性能可靠，接线简单，界面直观且体积要小，这些都是纯粹的模拟线路根本无法实现的。

鉴于以上原因，纯粹模拟线路的电动机保护器（电机保护器）正逐渐被其它一些更先进的技术产品所代替。

（三）数字电子式电动机保护器（电机保护器）

这类电动机保护器（电机保护器）主要以单片机作为控制器，可实现电机的智能化综合保护，有的还具有远程通讯功能，可在PC机上实现对多达256台联网的电机实现在线综合监视与控制，在采样和整定精度方面有质的飞跃，可对采样信号进行软件非线性校正，并可实现真有效值计算，从而极大地降低了被测信号波形畸变的影响，真正实现了高精度采样，在整定方面采用数字设定，通过键盘由用户自行现场设定，不存在误差，还可为过载保护设置多条更科学的反时限曲线。因为采用了单片机就使得在相同硬件条件下集多种功能与一体的综合保护器的出现成为可能，例如，上海万谱最近研制成功的SWJ2系列电动机保护器（电机保护器）就具有远程通讯、声光报警、过载、堵转、短路、漏电、欠流、故障记忆等多种功能，它采用交流采样技术、多点线性校正技术、量程自动切换技术，使其在1A-100A或10A-1000A的测量范围内都能保持很高的采样精度，在国内外同类产品中处于领先地位。随着微机保护技术的发展，电动机保护器（电机

保护器）正朝着智能化，综合化，高精度，高可靠方向发展。

目前的电动机保护器（电机保护器）普遍是根据电流的大小来决定是否需要保护，这显然没有考虑到环境因素对电机的影响。电机是否需要保护其根本的判断依据应该是电机绕组温度是否超过其绝缘等级温度，在相同电流的情况下，对于环境温度高的电机其烧毁的可能性显然要大于环境低的电机，这就说明单纯通过电流的大小来判断电机是否需要保护并不是十分科学的，不能达到对电机在各种环境下的完全保护。基于这些原因，对电机绕组的温升特性实行数学建模，仿真出电机绕组的温度，从而决定电机是否需要保护将是一个必要的研究课题，值得庆幸的是已有这样的产品研制成功，例如：原南京爱通自动化研究所与宁波振华电器有限公司合作研制成功的MSG/D系列交流电机数字温度仿真微机保护监控装置，该系列产品将定子绕组作为研究对象，通过采样电流信号、电机外壳温度信号以及在线测量电机热力学参数，然后通过一个数学模型仿真计算出电机定子绕组的温度，在实际应用中绕组温度仿真精度可达3度，填补了国内外间接测量电机绕组温度产品的空白，具有开创性意义。

另外还有一类采用直接测量电机绕组温度的温度型电动机保护器（电机保护器），该系列电动机保护器（电机保护器）是通过在绕组中埋入温度传感器而实现温度测量的，它具有温度测量准确，对频繁启动、通风不良、环温过高等情况下的电机都能可靠保护等优点。但这类电动机保护器（电机保护器）的使用前提是必须在电动机制造过程中将传感器装入电动机内部，因而对于现有的没装传感器的电动机就无能

为力。另外，一旦传感器失效维修就变得十分困难，如果人们在使用中发现传感器损坏，一般就弃之不用，笔者在南京北河口水厂发现这种情况十分普遍。因此，嵌入传感器式温度保护器在推广应用中存在很大困难。

（四）结束语

同所有的产品一样，电动机保护器（电机保护器）经历了由低级到高级、由简单到复杂逐渐科学完善的发展过程，在这个过程中一批批技术人员倾注了大量的热情与心血。虽然电动机保护器（电机保护器）已发展到了微电子时代，但我想，电动机保护器（电机保护器）的课题将永远不会停止，仍然需要我们百倍努力，仍有大量的工作等着我们去做，例如：电动机保护器（电机保护器）仍没有国家标准，导致市场上产品良莠不齐，这就说明电动机保护器（电机保护器）成长之路还很漫长，我们期待着电机保护行业的健康发展。