《电子式多功能电动机保护器.docVIP

电动机保护器电路原理分析和维修 ——HBHQ-0-1和JD6型电子式多功能电动机保护器 由三相交流电动机所构成的电力拖动系统，形成了工业现代化的基础性支撑，对三相交流电动机（以下简称电动机）的保护，是一个历久弥新的的话题。 上世纪八十年代之前，电子技术的应用尚处于初级阶段，对电动机的保护任务多由热继电器承担，国内型号为为JR20-XX系列、JR36-XX系列等。其保护机理如下：热继电器由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制（常闭）触点断开，进而控制主电路接触器因线圈失电而释放，断开主电路，实现电动机的过载保护。 热继电器以其体积小，结构简单、成本低等优点得到了广泛应用。但同时存在不易克服的下述缺点：双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护。对电动机的短路保护，通常采用在电源回路中串接熔断器的方法来实施；热继电器依赖于机械结构所形成的机械动作来实现停机保护，当动作结构产生机械疲劳（老化）、机型形变时，会使动作阀值偏离设定值，造成误动作或保护失效；普通的热继电器，不具备断相保护功能。 用热继电器对电动机进行保护的典型电路见下图： 图1、用热继电器组成的电动机过载保护电路 热继电器FR1串接于主电路中，FR1的常闭触点串接于控制回路，过载故障发生时，FR1控制触点断开，交流接触器KM1线圈失电，KM1开断，起到过载停机保护作用。 1、电动机在起动和运行过程中可能发生的故障和保护特点： 1）电动机的过载 电动机的一个重要工作参数即额定工作电流，在定额电流以内运行，为安全工作区。机械负载或供电电压变化，都会引起工作电流的变化，出现异常情况时使电动机过载，转速下降，电动机绕组中的电流增大，超过额定工作电流，绕组温度升高。过载运行，会导致电动机绕组绝缘老化、缩短电机使用寿命，严重时使绕组绝缘击穿造成短路，绕组起火烧毁等故障。电动机的过载运行，指转差率增大由过流引起绕组异常温升，所以又称为过流运行。 电动机的过电流大小与过电流时间之间的关系称为过载特性。在实际运行中，电机短时过载和较低程度的过载，是难以避免的，也是可以允许的，过电流大小和过电流允许时间呈反比，称为反时限保护特性，见下图。 图2 电动机过载保护反限保护特性曲线 过载保护运行阀值的整定点在电动机额定电流的0.95～1.05左右，即运行电流在额定电流的1.1倍以下时，电动机能长期运行不应该产生保护停机动作；过载程度继续加大时，保护动作时间应随过流程度而缩短。一般认为，电动机的起动电流为额定电流的4～7倍，保护动作应该既能避开正常的起动电流，又能在过载时，实施有效的停机保护。比如在4倍额定电流时，延时10s产生保护动作，在7倍额定电流时，延时2s即应产生保护动作。对运行中的短时过载，有一定的时间延时处理，不会产生误保护动作，对长时间过载，则能作出有效的反应。 2）电动机的短路 短路保护是过载保护的一个极限情况。三相交流电动机的短路故障，有单相接地短路故障、相间短路故障等，当电缆短路时，更直接造成对三相电源的短路。电机内部短路大都是电机绝缘损坏引起的，表现为线圈匝间短路、层间短路、相间短路和对地（电机外壳、转子）短路等。单相对地短路，一般不会烧毁电机，据外壳接地电阻的不同，形成大小不同的接地电流；（两相或三相）相间短路时，会形成较大的短路电流，通常会使电机严重烧毁。 一般，将大于电动机8倍额定电流，视为短路电流。对电动机的短路保护，要求实施速断保护，时间常数越小越好（动作越快越好）。 另外，当电动机在运行中因机械原因出现堵转时，其堵转电流有可能达到额定电流的5～8倍，在运行中出现5倍以上额定电流时，视为电动机堵转故障，也应实施相应的反时限保护。 3）电机机的断相 电动机的断相运行，可分为以下几种情况： a、供电电源缺相。在电动机起动前断相，会造成起动困难或无法起动，起动声音异常，无保护时电机因堵转极易烧毁；在运行中断相，轻载时尚能运转，但运行电流严重不平衡，可能出现过流运行。重载时易发生堵转、严重过载而损坏。 b、电动机绕组断路故障。供电电源正常，因电动机绕组断路故障出现断相运行，运转无力，电动机振动大，故障现象同a； c、电动机电缆断路故障。故障现象同供电电源缺相。 电子式电动机保护器的出现，为完善地实施电动机的过载、短路和断相保护提供了可能，一定程度上取代了热继电器，提升了控制功能和保护效果。本章内容的重点