淺談異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)裝置

李蓮英

摘 要：介紹了電子式保護(hù)器、軟起動(dòng)器、微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置等異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的功能和新特點(diǎn)。電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器從功能上一般分為斷相保護(hù)、綜合保護(hù)（多功能保護(hù)）、溫度保護(hù)和智能保護(hù)。它的發(fā)展歷程是由晶體管發(fā)展到集成電路直到今天已經(jīng)發(fā)展到微處理芯片厚模電路。電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的軟起動(dòng)器的主電路采用晶閘管，控制它的分?jǐn)嗷蚪油ǖ谋Ｗo(hù)裝置一般做成故障檢測(cè)模塊，用來(lái)完成對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前后的異常故障檢測(cè)。

關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī) 軟起動(dòng)器 微機(jī)

中圖分類號(hào)：TM32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（a）-0043-01

高壓大容量電動(dòng)機(jī)是工礦企業(yè)和各發(fā)電廠的重要?jiǎng)恿υO(shè)備，由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁、工作條件惡劣以及它本身的質(zhì)量問(wèn)題等各種原因，導(dǎo)致故障頻頻發(fā)生。而且傳統(tǒng)的甚至目前各用戶采用的保護(hù)裝置都有不盡完善之處。下面結(jié)合異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)的相關(guān)產(chǎn)品介紹電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置具有的功能和新特點(diǎn)。

1 電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的發(fā)展歷程是由晶體管發(fā)展到集成電路至今已發(fā)展到微處理芯片厚模電路，電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器從功能上一般分為斷相保護(hù)、綜合保護(hù)（多功能保護(hù)）、溫度保護(hù)和智能保護(hù)。這類保護(hù)器具有節(jié)能、精確度高、動(dòng)作靈敏、耐沖擊振動(dòng)，保護(hù)功能齊全、重復(fù)性好、功耗小等特點(diǎn)。

（1）電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的原則是檢測(cè)線電流的變化（包括采取、正序、負(fù)序、零序和過(guò)流），可檢測(cè)斷相或過(guò)載信號(hào)。除了具有斷相保護(hù)功能外，還具有過(guò)負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能。

（2）智能保護(hù)是集保護(hù)、遙測(cè)、通訊、遙控于一體的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，在電動(dòng)機(jī)發(fā)生斷相、短路、過(guò)載、欠壓、過(guò)壓和漏電等故障時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，同時(shí)它還能顯示電流電壓、控制時(shí)間、軟件自診斷、來(lái)電自恢復(fù)、故障記憶、自啟動(dòng)順序、自鎖和遠(yuǎn)傳報(bào)警、顯示故障時(shí)的電流、電壓故障前后用代號(hào)閃爍示警、配置RS485通訊接口、實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，還可以監(jiān)測(cè)、監(jiān)控上百臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作等功能。

2 軟起動(dòng)器

軟起動(dòng)器的主電路采用晶閘管，控制分?jǐn)嗷蚪油ǖ谋Ｗo(hù)裝置通常做成故障檢測(cè)模塊，通過(guò)它來(lái)完成對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前后的異常故障檢測(cè)。

（1）軟起動(dòng)器有電壓斜坡起動(dòng)、電流限幅起動(dòng)、斜坡限流起動(dòng)等多種啟動(dòng)方式。并且可以在每種方式啟動(dòng)方式下加可編程突跳起步轉(zhuǎn)矩。這種獨(dú)特的基礎(chǔ)算法使得電機(jī)啟動(dòng)、停止更加準(zhǔn)確、平滑。

（2）軟起動(dòng)器還具有先進(jìn)的通訊功能：配有通訊接口，方便用戶網(wǎng)絡(luò)連接控制，提高系統(tǒng)的可靠性及自動(dòng)化水平。

（3）可通過(guò)輸入模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)器的控制功能，并可直接在面板上進(jìn)行模擬量的上、下限設(shè)定，從而完成對(duì)電機(jī)的起、停控制及報(bào)警。還可通過(guò)軟起動(dòng)器進(jìn)行數(shù)據(jù)（壓力、溫度、流量等）傳輸。

（4）多種停車方式：可編程軟停車、自由停車、制動(dòng)等。

軟起動(dòng)的多能停車方式能實(shí)現(xiàn)無(wú)階躍地平穩(wěn)起動(dòng)/停止電機(jī)，避免因采用直接起動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、星/三角起動(dòng)等傳統(tǒng)的起動(dòng)方式起動(dòng)電機(jī)而引起的機(jī)械與電氣沖擊等問(wèn)題，并能有效地降低起動(dòng)電流及配電容量，避免增容投資。使用軟起動(dòng)器能有效減少設(shè)備的維修量，提高經(jīng)濟(jì)效益，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

3 微機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置

隨著微機(jī)在繼電保護(hù)的應(yīng)用，其快速的計(jì)算性能、良好的存儲(chǔ)及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，為電動(dòng)機(jī)的綜合保護(hù)提供許多常規(guī)繼電保護(hù)無(wú)法完成的技術(shù)和功能。

（1）電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和堵轉(zhuǎn)保護(hù)。

可提供堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子、運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)載及負(fù)序電流不平衡保護(hù)等功能。當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行或者加速時(shí)，可精確地跟蹤不平衡電流及負(fù)荷電流所引起的熱效應(yīng)。對(duì)于簡(jiǎn)單有效的保護(hù)，可以通過(guò)輸入電動(dòng)機(jī)銘牌上額定值來(lái)獲得堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電流，滿載電流，熱失速極限時(shí)間和電動(dòng)機(jī)工作系數(shù)。可以從多種標(biāo)準(zhǔn)曲線中選擇合適的耐熱極限曲線讓繼電器模仿現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)保護(hù)，如果電動(dòng)機(jī)要求更為復(fù)雜的保護(hù)功能，還可以輸入測(cè)試點(diǎn)確定曲線從而得到自己所要的耐熱極限曲線。

（2）負(fù)載丟失、負(fù)載擠塞及頻繁啟動(dòng)的保護(hù)。

在負(fù)載擠塞、負(fù)載丟失情況下提供跳閘保護(hù)功能。當(dāng)繼電器檢測(cè)到電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)設(shè)備突然丟失負(fù)荷及傳動(dòng)帶或軸斷裂時(shí)，會(huì)發(fā)出警告并跳閘。只有當(dāng)電動(dòng)機(jī)有功功率>5%IN且斷路器接通時(shí)保護(hù)裝置才投入。在啟動(dòng)過(guò)程中及空載情況下，有時(shí)功率也達(dá)不到保護(hù)整定值，這時(shí)有必要在一定時(shí)間內(nèi)閉鎖該保護(hù)。而在負(fù)載擠塞時(shí)保護(hù)功能可使電動(dòng)機(jī)立即跳閘以防由停轉(zhuǎn)情況引起的過(guò)熱。此繼電器還可以使用可設(shè)置的每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)和啟動(dòng)最小間隔時(shí)間等保護(hù)功能，對(duì)電動(dòng)機(jī)頻繁的啟動(dòng)提供保護(hù)。此繼電器可將電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和熱數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其非易失性存儲(chǔ)器中以防止由頻繁啟動(dòng)導(dǎo)致過(guò)熱而產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)故障，甚至繼電器斷電時(shí)這些數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。

（3）低/過(guò)電壓保護(hù)新功能。

保護(hù)裝置的低電壓和過(guò)電壓保護(hù)均可具有兩段，通常I段具有反時(shí)限或定時(shí)限跳閘特性，Ⅱ段具有定時(shí)限跳閘特性，根據(jù)電壓變化的嚴(yán)重程度動(dòng)作時(shí)間亦不同。

（4）不平衡保護(hù)。

保護(hù)裝置具有不平衡保護(hù)，其監(jiān)測(cè)不平衡電流的方法分為負(fù)序分量法與差流法。保護(hù)裝置提供一個(gè)不平衡電流元件，當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)缺相或嚴(yán)重的電流不平衡情況時(shí)，此元件會(huì)提供跳閘。同時(shí)，繼電器還可檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的相序，當(dāng)相序不正確時(shí)會(huì)在一定的延時(shí)后跳閘。

（5）內(nèi)置和外置RTD模塊。

當(dāng)繼電器接有RTD輸入時(shí)，內(nèi)部電阻測(cè)溫裝置（RTD）模塊，可提供過(guò)熱跳閘和報(bào)警、RTD開(kāi)路或短路警告、熱模型偏置以及溫度測(cè)量。每個(gè)輸入可通過(guò)設(shè)置來(lái)選用多種類型的傳感器中的任意一種。同時(shí)，設(shè)置還可定義傳感器的位置：電動(dòng)機(jī)繞組、電動(dòng)機(jī)或負(fù)荷軸承、周圍空氣中及其它未列出的應(yīng)用中。

（6）電動(dòng)機(jī)過(guò)熱禁止再啟動(dòng)保護(hù)。

在電動(dòng)機(jī)因?yàn)檫^(guò)熱保護(hù)切除后，保護(hù)裝置就會(huì)檢查電動(dòng)機(jī)的過(guò)熱比是否降低到整定的過(guò)熱閉鎖值以下，否則保護(hù)出口繼電器將不返回，禁止電動(dòng)機(jī)再次啟動(dòng)，這樣可以有效避免由于啟動(dòng)電流引起過(guò)高溫升損壞電動(dòng)機(jī)。在過(guò)熱比較高，需啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的緊急情況下，可以按裝置面板上的“復(fù)歸”鍵，把裝置記憶的過(guò)熱比值人為清除為零。

（7）磁平衡差動(dòng)保護(hù)。

磁平衡差動(dòng)保護(hù)是在電動(dòng)機(jī)出線盒內(nèi)配有專用磁平衡互感器，無(wú)論電動(dòng)機(jī)容量如何，互感器的變比一直是50/5A，同相線圈的始端和末端同時(shí)穿過(guò)互感器，主要用于相間短路或匝間短路的主保護(hù)。

（8）同步電動(dòng)機(jī)保護(hù)。

同步電動(dòng)機(jī)除了一些常規(guī)的保護(hù)功能外還需要一些特殊的保護(hù)功能。如失步保護(hù)、失磁保護(hù)、逆功率保護(hù)、低頻率保護(hù)、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)。

（9）可編程方案邏輯。

保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)豐富的可編程方案邏輯功能，用戶可以根據(jù)需要自己編程電動(dòng)機(jī)起動(dòng)次數(shù)限制、工藝聯(lián)鎖控制、緊急起動(dòng)、跳閘輸出接點(diǎn)自保持、接點(diǎn)輸入、輸出參數(shù)、LED指示燈等定義保護(hù)和控制的邏輯功能，滿足獨(dú)特需要的特殊功能的保護(hù)。

（10）負(fù)荷終端保護(hù)。

將電動(dòng)機(jī)、變壓器及線路等的各種保護(hù)綜合為統(tǒng)一的負(fù)荷終端保護(hù)是保護(hù)裝置方向的發(fā)展。利用模塊化技術(shù)，負(fù)荷終端保護(hù)裝置不但可完成上述各種電動(dòng)機(jī)保護(hù)，而且可作為各種變壓器、線路及其他電器設(shè)備的保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊曉敏.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

[2] 楊奇遜.微機(jī)型繼電保護(hù)基礎(chǔ)[M].北京：水利電力出版社，1988.

[3] 王仁祥.常用低壓電器原理及其控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[4] 任志遠(yuǎn).電動(dòng)機(jī)電子保護(hù)器應(yīng)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.