電氣控制系統(tǒng)中電動機的節(jié)能保護

萬永輝 董利民

摘要：電氣控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電動機的啟動、制動以及運行控制，電氣控制系統(tǒng)的性能直接關(guān)系著電動機運行的可靠性和安全性，因此在其中設(shè)置了一定的保護措施，用于異常狀態(tài)下電動機的保護。本文將簡要介紹電氣控制系統(tǒng)的主要功能，并對其中的電動機保護環(huán)節(jié)進行深入的探索研究，希望可以為配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行提供移動的幫助。

關(guān)鍵詞：電氣控制系統(tǒng);電動機;保護環(huán)節(jié)

1 電氣控制系統(tǒng)簡述

電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎涵蓋了所有高壓和低壓電氣設(shè)備，但需注意的是，對于不同的電氣設(shè)備，電氣控制系統(tǒng)所采用的控制電路往往存在較大的差異。電氣控制系統(tǒng)的控制電路主要包括供電回路、保護回路、信號回路、自動和手動回路、制動停車回路以及自鎖和閉鎖回路等多項內(nèi)容，在系統(tǒng)運行的過程中，通過各個回路的協(xié)調(diào)為電氣設(shè)備的穩(wěn)定運行創(chuàng)造一個良好的條件。

2 電動機故障原因

2.1 軸承部件的溫度過高

軸承是高壓設(shè)備運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，但這一部件也是機械故障多發(fā)的部分，需要能對這種故障成因以及發(fā)展有全面的掌握。在判斷故障類型以及故障成因的階段中，要能對故障有透徹的分析，進而在判斷故障的時候有精準(zhǔn)高效的效果。實際造成軸承結(jié)構(gòu)溫度偏高的因素較多，首先，如果高壓設(shè)備所使用的潤滑油中含有一定量雜質(zhì)就增加軸承運轉(zhuǎn)中的摩擦力，使軸承溫度升高。其次，在使用高壓設(shè)備的階段中出現(xiàn)啟動頻率過于頻繁、設(shè)備運行以及裝載方式選擇不當(dāng)，都可能會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生躥軸類型振動，并對設(shè)備的彈夾造成損毀，最終致使設(shè)備出現(xiàn)溫度升高的問題。第三，現(xiàn)代高壓設(shè)備為了防止軸承出現(xiàn)溫度過高的問題，在設(shè)備中還安裝有冷卻器組件，但如果在冷卻器運行狀態(tài)下出現(xiàn)了進水量偏低或者是進水管路結(jié)垢的問題，那么就會影響冷卻器組件作用的發(fā)揮，導(dǎo)致軸承的溫度難以得到控制。

2.2 齒輪傳動故障

（1）故障形式。齒輪傳動的過程中，常因運維不當(dāng)產(chǎn)生多種形式的故障，并且故障形式會隨著影響因素的變化而改變，常見故障形式主要有：齒面破損、斷齒、齒面摩擦、齒面彎曲、齒面膠合等。

（2）振動特點。齒輪發(fā)生故障后，齒輪振動效果會受到影響，分析齒輪振動影響因素，分別分析齒輪在常規(guī)和非常規(guī)狀態(tài)下的振動表現(xiàn)，了解振動水平存在的不同，在此期間，借助嚙合頻率、幅值調(diào)制、倍頻成分、頻率調(diào)制的差異具體掌握振動信號受不同類型故障影響的表現(xiàn)。

（3）試驗系統(tǒng)及系統(tǒng)故障。齒輪傳統(tǒng)系統(tǒng)在試驗臺進行性能測試，試驗臺的組成部分，不可見內(nèi)容即電流、速度、傳感器、轉(zhuǎn)矩、電壓等，其中，距離控制柜三米的位置即電流和傳感器，這兩個裝置主要用來監(jiān)測信號;傳感器靈敏度為5.2A/V，頻率范圍在0和1050Hz之間，110kHz數(shù)采系統(tǒng)，高效測量不同條件下的電流值。故障類型測試的過程中，組織不同的故障試驗，試驗種類主要有四類，不同種類故障測試工作開始之前，事先預(yù)測基準(zhǔn)值，在故障循序引入的前提下開始試驗，要想全面獲知雙譜分析法在不同類故障中的特點，通過應(yīng)用不同齒輪進行特點總結(jié)，試驗進行時，對齒輪逐一標(biāo)號，設(shè)置采集頻率為110kHz，采集點為1602×103，數(shù)據(jù)長度約為s。雙譜分析法參與計算時，應(yīng)用數(shù)據(jù)幀為102×103的點離散傅里葉變換，這對噪聲消除具有良好的效果，同時，還能有效預(yù)防頻譜泄露，大大提高頻率分量準(zhǔn)確性。

2.3 振動故障

在交流類型異步電機設(shè)備正常運行狀態(tài)下，設(shè)中的核心組件會處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，并且也會伴隨高頻率的振動。而這種高頻率類型的振動也會使交流類型異步電機設(shè)備的中的螺絲部件松動，影響設(shè)備整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，甚至還會促促使地基下沉。其次，在交流類型異步電機設(shè)備高頻振動的影響下，聯(lián)軸器部件上的螺絲也會發(fā)生松動，聯(lián)軸器部件發(fā)生頂死摩擦，端蓋部分也有可能發(fā)生破裂。

3 電氣控制系統(tǒng)中電動機的保護環(huán)節(jié)分析

（1）短路保護。結(jié)合實踐來看，當(dāng)前階段大部分電動機師事故都是由于發(fā)熱引起的，而這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因多為電動機線路絕緣皮損壞形成的短路。短路故障會導(dǎo)致電動機工作回路中出現(xiàn)瞬時大電流，使電動機被燒毀。由此可見，針對電動機的短路保護十分必要。在電氣控制系統(tǒng)中，針對電動機短路問題，最常采取的保護措施即為加設(shè)熔斷器、過流繼電器以及自動開關(guān)等設(shè)備。將上述設(shè)備加入到電路中，可以在電路中出現(xiàn)瞬時大電流的情況下切斷工作回路，避免其遭到損壞。在多種方法中，過流繼電器和自動開關(guān)的應(yīng)用較為廣泛。

（2）過電流保護。過電流常常出現(xiàn)在電氣設(shè)備啟動時，此時若需要帶動的外在過大，就會引發(fā)瞬時過電流現(xiàn)象。過電流本身影響不大，但是容易導(dǎo)致電氣控制回路出現(xiàn)短路，進而損壞電氣設(shè)備。對于過電流問題，最有效的保護和預(yù)防方法就是在電路中安裝過流繼電器和自動開關(guān)，采用串聯(lián)的方式，這樣以來，如果電氣設(shè)備啟動的時候出現(xiàn)瞬時電流造成的短路，就可以即時切斷供電回路，保護電動機不受損壞。

（3）過載保護。除了短路以外，過載也會導(dǎo)致電動機發(fā)熱，若是長期處于過載狀態(tài)下，電動機繞組線圈中就會集聚大量的熱量無法散去，最終造成電動機的損壞。針對這一問題，最有效的保護措施就是加裝熱繼電器，對電動機運行過程中的熱量情況進行動態(tài)監(jiān)測，同時設(shè)置一定的范圍，一旦熱量超限，即切斷回路，保護電動機不受傷害。

（4）欠電壓保護。在電動機運行的過程中，若是出現(xiàn)電壓降低的情況，電流就會大幅度增加，若是長時間維持這種狀態(tài)，電動機會產(chǎn)生大量的熱量，最終燒毀設(shè)備。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是在外載以輸出功率不變的情況下，電壓降低就會導(dǎo)致電流增大。針對這一問題最有效的保護方式是安裝欠電壓繼電器和自動開關(guān)，他們可以在電壓下降到允許范圍的情況切斷回路。

（5）零電壓保護。在電動機運行的過程中，若是突然停電，電壓會瞬間歸零，若是再次通電，電動機就會自動啟動，此時其內(nèi)部就會產(chǎn)生瞬時電流，導(dǎo)致電動機出現(xiàn)損壞。此外，在同一個電氣系統(tǒng)中同時存在多個電動機，在所有電動機同時啟動時，就會平分電壓，此時可能出現(xiàn)單個電動機電壓不足的情況，產(chǎn)生大電流，導(dǎo)致電動機持續(xù)發(fā)熱出現(xiàn)損壞。因此，在電網(wǎng)斷電的情況下，應(yīng)該及時關(guān)閉電動機，這樣就可以避免電源恢復(fù)時電動機自啟。

結(jié)語

綜上所述，電動機在運行的過程中，經(jīng)常因各類因素出現(xiàn)諸如短路、過電流、過載等故障問題，因此有必要在電氣控制系統(tǒng)中設(shè)置一定的保護環(huán)節(jié)，針對這些可能出現(xiàn)的問題為電動機提供保護，避免其出現(xiàn)損壞，影響到電氣設(shè)備的正常運行。

作者簡介：萬永輝，??62030219771205141X;董利民，?130722198710036035