電動機常見故障分析及保護方案

高繼輝

摘 要 電動機保護技術對電動機的起動和運行起著至關重要的作用。電動機經歷了多代產品的發展，已經步入了基于現場總線的智能型電動機保護器時代。本文主要分析了電動機常見故障、保護方案，并闡述了電動機保護器及其功能的發展和應用。

關鍵詞 電動機 故障分析 保護器 新型 智能

中圖分類號：TM307 文獻標識碼：A

0前言

電動機是所有動力設備中使用最廣泛的設備之一，隨著電動機應用的越來越廣泛，其工作環境和使用條件也越來越多樣性，出現故障的可能性和故障的種類也越來越大越來越頻繁。據不完全統計，我國每年燒毀電動機數量在20萬臺次以上，造成巨大的社會影響和經濟損失。因此，及時、有效、可靠地保護電動機對國民經濟有重要意義。

1電動機常見故障分析

電動機故障歸納起來主要有斷相、過載、三相不平衡、堵轉、接地和漏電等情況，其中過載和斷相所占的比例很高，在我國達到50%以上。

過載對電動機的損壞主要是熱效應和機械應力，使繞組發熱甚至損傷，其主要特征是三相基本同時出現過電流，故障嚴重程度可通過過電流的程度來判斷，針對此類故障，許多電動機保護器采用過電流倍數作為判斷依據，但好的產品則是模擬電動機真實的發熱情況，如采用“熱記憶”，同時考慮散熱的因素，并在電動機起動或故障后重起動時考慮熱態和冷態的不同狀態。

電動機剛剛開始起動時，由于種種原因轉子不能正常起動，使轉子始終處于靜止狀態，這就是通常意義下的堵轉。發生堵轉的電動機，電流很大，散熱條件差造成溫升急劇惡化，特別容易燒毀電動機，堵轉保護通常采用過電流倍數的判別方法。

斷相和三相不平衡均為不對稱故障，可通過檢測零序和負序電流的有無進行判斷，也可通過更簡便的方法進行判斷。當有一相或兩相的電流為零時即為發生斷相故障；三相不平衡則可采用計算三相電流的不平衡率并設定保護限值的方法進行判別。

接地故障主要是過電壓所造成的絕緣受損。與一般短路相比，具有更大的危險性和復雜性，可引發火災并對人身安全構成威脅。可通過對保護器內部互感器所測得的數據計算得出，也可采用零序電流互感器直接檢測。

2電動機的保護理論和方案

2.1電動機保護方案的發展

傳統的電動機保護方案由熔斷器、接觸器與熱繼電器的組合所構成，其結構簡單、使用方便、價格便宜，但整定粗糙、誤差大、功能單一，已無法滿足越來越高的要求。

上個世紀七八十年代，隨著半導體模擬器件的興起及普及，出現了一批性能比較可靠、功能多樣化的電子式電動機保護器，但隨著社會的發展，其純粹的模擬線路已無法滿足人們希望保護器多樣化、性能可靠、接線簡單、界面直觀且體積小的要求。

隨著電子技術的發展，電子式電動機保護器已由晶體管發展到集成電路再到微處理芯片，產品集保護、遙測、通信、遙控于一體。可對電動機發生的各種故障實現保護，高級產品還可運用于現場總線系統中，使得控制與監視變得尤為方便，大大提高了保護和控制的可靠性。

2.2新型智能型電動機保護器的功能

作為電動機保護器的新一代產品，智能型電動機保護器采用了先進的微電子技術，通過精確地檢測電動機的工作電流并與設定值進行比較從而提供比傳統電動機保護器更精確、更可靠、更高級、更完善的保護。除了可實現通常的過載、斷相等保護外，一般都可實現預警、報警、綜合保護（多功能保護）、非電量保護。具有通常的節能、動作靈敏、耐沖擊振動、重復性好等優點，可定義的輸入輸出端子更是極大的方便了用戶，可以省略大量的中間繼電器等中間轉換電路，大大簡化線路，更具有功能可擴展、多種參數可現場調整、控制功能可現場編程、友好的人機界面、故障記憶與診斷等功能，適用于各種智能化控制程度要求高的場合。

智能型產品適應性強，可以根據要求，只要修改軟件就可以比較容易地實現覆蓋了通用類機械如風機、水泵、干洗機等產品用保護器，附加有欠電流保護的泵電機專用保護器，帶有速動保護的增安電機保護器，帶有接地或漏電保護功能的保護器，用于重起動、重負載電動機的保護器等各類產品。

在產品上利用微電子技術、通信與控制技術的最新發展，增加不同的通信接口與現場總線連接，實現遠程編程、參數設定，使之成為可通信的新型電器產品，集保護、遙測、通信、遙控、顯示于一體，可分別用于計算機控制網絡或分布式現場總線系統，成為保護及在線監測和管理系統。智能型保護器一般都可存儲多套保護定值，允許在現場進行保護定值修改，方便快捷。

國內外各大公司都推出了智能型的產品，如SIEMENS公司的3UF5系列，MOLLER公司的ZEV系列及上海電器科學研究所的VDT1系列電動機保護器。

3結語

同所有產品一樣，電動機保護器經歷了由低級到高級、由簡單到復雜逐漸科學完善的發展過程，在這個過程中一批批技術人員傾注了大量的熱情與心血。雖然電動機保護器已經發展到微電子時代，但電動機保護的課題將永遠不會停止。從最新技術發展和已經進入市場的最新產品來看，在智能型保護器的基礎上進一步增加可編程的模式控制功能是主要發展趨勢，即增加適當的可編程輸入和可編程輸出，增加延時起動、計時和定時功能后，實現可逆起動、星—三角起動、自耦減壓起動、雙速控制、雙電源轉換等控制模式，取代其中的大部分控制電器和時間繼電器，不僅能夠獲得最佳的控制和保護特性，也可以使得以往電動機起動與控制裝置的幾十個上百個觸點控制，縮減為幾個或十幾個觸點控制，簡化系統，減少故障發生點，提高系統的運行可靠性。

參考文獻

[1] 顧繩谷.電機及拖動基礎[M].機械工業出版社，2007.

[2] 劉介才.工廠供電[M].機械工業出版社，2004.

[3] 孫麗華.供配電工程[M].機械工業出版社，2011.

[4] 張葆豫.電動機最新保護技術[M].河南科學技術出版社，1998.