三相異步電動機的保護探討

秦秀宏

（管道公司長慶輸油氣分公司，寧夏 銀川 750006）

1、電動機的保護與控制關系

電動機的保護往往與其控制方式有一定關系，即保護中有控制，控制中有保護。如電動機直接起動時，往往產生4-7倍額定電流的起動電流。若由接觸器或斷路器來控制，則電器的觸頭應能承受起動電流的接通和分斷考核，即使是可頻繁操作的接觸器也會引起觸頭磨損加劇，以致損壞電器；對塑料外殼式斷路器，即使是不頻繁操作，也很難達到要求。因此，使用中往往與起動器串聯在主回路中一起使用，此時由起動器中的接觸器來承載接通起動電流的考核，而其它電器只承載通常運轉中出現的電動機過載電流分斷的考核，至于保護功能，由配套的保護裝置來完成。

2、電動機保護裝置

電動機的主要故障是定子繞組的相間短路，其次是單相接地和匝間短路。

相間短路會引起電動機的嚴重損壞，并造成供電網絡電壓的嚴重降低和破壞其他用電設備的正常工作。因此，電動機應裝設相間短路的保護裝置，以便盡快地斷開故障電動機,單相接地對電動機的危害性，取決于供電網絡中性點的接地方式。在380/220伏三相四線制電網中，電源變壓器的中性點通常是接地的，這時單相接地故障可有保護相間故障的三相式保護裝置來切除，對3--10千伏供電網絡，一般均為小接地電流系統。因此，單相接地時，只有全網絡的電容電流流過故障點。當接地電容電流大于5安培時，在2000千瓦及以上的電動機上應裝設接地保護；當接地電容電流大于10安培時，在高壓電動機上應裝設接地保護。

電動機的不正常工作狀態主要是過負荷運行。引起過負荷的原因是；電動機所帶機械部分的過負荷；供電網絡的電壓或頻率降低；熔斷器一相熔斷造成兩相運行；延續時間很長起動和自起動等。

長時間的過負荷運行，將使電動機溫升超過允許值，從而造成絕緣老化，甚至將電動機燒損。

通常使用的電動機，大部分是中小型的，因此，它們的保護裝置應力求簡單、可靠。對電動機的保護主要有電流、溫度檢測兩大類型。

2.1．電流檢測型保護裝置

(1)熱繼電器利用負載電流流過經校準的電阻元件，使雙金屬熱元件加熱后產生彎曲，從而使繼電器的觸點在電動機繞組燒壞以前動作。其動作特性與電動機繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖則動作時間準確性一般，但對電動機可以實現有效的過載保護。隨著結構設計的不斷完善和改進，除有溫度補償外，它還具有斷相保護及負載不平衡保護功能等。例如從ABB公司引進的T系列雙金屬片式熱過載繼電器；從西門子引進的3UA5、3UA6系列雙金屬片式熱過載繼電器；JR20型、JR36型熱過載繼電器，其中JRl6型為二次開發產品，可取代淘汰產品JRl6型。

(2)帶有熱-磁脫扣的電動機保護用斷路器和熱繼電器作過載保護用，結構及動作原理同熱繼電器，其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點接通，最后導致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時動作。其結構簡單、體積小、價格低、動作特性符合現行標準、保護可靠，故日前仍被大量采用．特別是小容量斷路器尤為顯著。例如從ABB公司引進的M611型電動機保護用斷路器，國產DWl5低壓萬能斷路器(200-630A)、S系列塑殼斷路器(100、200、400 人)。

(3)電子式過電流繼電器通過內部各相電流互感器檢測故障電流信號，經電子電路處理后執行相應的動作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。

2.2．溫度檢測型保護裝置

(1)雙金屬片溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中。當電動機過載使繞組溫度升高至接近極限值時，帶有一觸頭的雙金屬片受熱產生彎曲，使觸點斷開而切斷電路。產品如JW2溫度繼電器。

(2)熱保護器它是裝在電動機本體上使用的熱動式過載保護繼電器。與溫度繼電器不同的是帶2個觸頭的碗形雙金屬片作為觸橋串在電動機回路，既有流過的過載電流使其發熱，又有電動機溫度使其升溫，達到一定值時，雙金屬片瞬間反跳動作，觸點斷開，分斷電動機電流。它可作小型三相電動機的溫度、過載和斷相保護。產品如SPB、DRB型熱保護器。

(3)檢測線圈測溫電動機定子每相繞組中埋入1-2個檢測線圈，由自動平衡式溫度計來監視繞組溫度。

(4)熱敏電阻溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中，一旦超過規定溫度，其電阻值急劇增大10-1000倍。使用時，配以電子電路檢測，然后使繼電器動作。產品如JW9系列船用電子溫度繼電器。

3、保護裝置與異步電動機的協調配合

(1)過載保護裝置的動作時間應比電動機起動時間略長一點。電動機過載保護裝置的特性只有躲開電動機起動電流的特性，才能確保其正常運轉；但其動作時間又不能太長，其特性只能在電動機熱特性之下才能起到過載保護作用。

(2)過載保護裝置瞬時動作電流應比電動機起動沖擊電流略大一點。如有的保護裝置帶過載瞬時動作功能，則其動作電流應比起動電流的峰值大一些，才能使電動機正常起動。

(3)過載保護裝置的動作時間應比導線熱特性小一點，才能起到供電線路后備保護的功能。

結語

異步電動機的保護是涉及電氣裝置和機械設備可靠、正常運轉的關鍵之一。直接檢測電動機繞組的溫度來保護過載引起的過熱是很有效的保護方式，但由于需直接埋入電動機繞組里，價格較貴、維修困難等原因，僅在部分頻繁操作場合使用；從經濟性考慮，采用電流檢測型更為有利，加熱繼電器仍是一種價廉、簡單、可靠的電動機保護形式(從實際使用情況看，目前使用量占大多數)；對動作性能要求較高及功能要求全或價格昂貴的大容量電動機保護，則可采用電子式或固態繼電器；對一般要求，則采用帶熱-磁脫扣的電動機保護用斷路器更為實用。但不管采用何種保護裝置，必須考慮過載保護裝置與電動機、過載保護裝置與短路保護裝置的協調配合。

[1]趙承荻.電工技術[J].北京:高等教育出版社，2001（12）.

[2]陳小虎.工廠供電技術[J].北京:高等教育出版社，2001（12）.

[3]航天工業部第四規劃設計研究院編.北京:工廠配電設計手冊[J].水利電力出版社1998年10月