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一种新型机电保护装置设计 　　摘 要：针对电机使用时间过长，发热情况加剧而引起电机内部线圈外套绝缘层烧毁，从而导致短路、电机严重损坏或者报废等情况的产生，设计一种新型机电保护装置。利用形状记忆合金在加热状态下恢复初始形状、在常温下原状改变的形状记忆效应，通过一系列机械装置，触发电机保护设备及开关，及时切断电机供电电源，有效解决了电机运行过程中温度过高带来损伤的问题 关键词：电机过热；形状记忆；合金保护装置 引言 电机作为电气或机械系统的动力源广泛地应用在各类系统中，在生产中扮演着重要的角色。电机在正常运行时产生的损耗，以及一些外部因素，如电机操作环境温度与湿度过高，电机长期过载使用，通电电压不适当，电源线、热继电器、通风系统等影响电机散热的配套部件的损坏，电机频繁启动与换向等，都会引起电机的发热。发热引起的高温将会导致电机内部绕组绝缘材料加速老化，其性能急剧降低，大幅度地缩短了电机的使用寿命。在一些严重的情况下，如果不及时切断电源，电机内部某部位将会瞬间被烧断，甚至导致电机着火、人员触电等危险 通过保持适宜的操作环境、全面检测电机的配套设备和线路、减少电机多余载荷、在电机中装入热保护装置与过载保护装置等措施，均可有效地减少电机过热现象引起的损伤。本文将介绍一种基于形状记忆合金材料设计的新型电机热保护装置 1 形状记忆合金简介 形状记忆合金（Shape Memory Alloys， 简称SMA）是一种特殊的新型功能材料，是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后，通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。形状记忆合金这种特殊功能称为形状记忆效应（Shape Memory Effect，SME）。普通金属材料受到外力作用时，会先产生塑性变形，外力撤去后，普通金属会存在一部分不可恢复的残余变形即永久变形。而形状记忆合金不同，当外力加载使得形状记忆合金产生塑性变形，在外力卸载后，通过加热的方式可以使材料的塑性变形消失。如图1所示 形状记忆合金的这一特殊特性自20世纪50年代被发现以来，因其成本低廉、加工简便、性能独特而备受瞩目，在航空航天、医疗器械、机械电子、汽车石化、能源开发等领域取得了广泛的应用。目前市场上使用的形状记忆合金有镍-钛系、铜系、铁系三大类 2 方案原理 保护装置结构如图2所示。装置里上下底板各一个，进线螺栓、出线螺栓、形状记忆合金、导电片、固定螺栓、限位孔、导电块、垫片各三组，分别针对电机三相定子绕组设置。下底板1、进线螺栓3、出线螺栓4、导电片6和导电块9均为铜材料制成，上底板2为绝缘体材料。上下底板两者对应固定开设有四个螺纹孔11，可将装置固定在电机内部合适的位置。进线螺栓3和固定螺栓7与下底板接触处均有阶梯状的垫片10进行活动连接。形状记忆合金5与导电片6上下重叠放置，一端通过进线螺栓3固定，另一端通过螺栓7固定。导电片6的底面固定连接记忆合金5的上表面，另一端活动连接于限位孔8内。出线螺栓4固定连接在上底板2的右侧，其顶端固定连接导电块9 保护装置适用于带有短路保护器的电机控制线路。装置里三组进线螺栓3分别接电动机三相定子绕组的进线，三组出线螺栓4分别错相接出线，比如三组进线螺栓3分别接L1、L2、L3，三组出线螺栓4可接L2、L3、L1。当电机正常工作时，周围环境温度正常，形状记忆合金5如图2所示长度较短，并不弯曲变形，导电片6和导电块9如图2所示并不接触。当电机长时间运行或者因过载、通风系统异常等现象导致发热时，所接触环境的高温使得形状记忆合金5产生变形，长度变长。由于形状记忆合金两端通过螺栓3和螺栓7固定，下方阶梯状的垫片10对其产生向上的支撑力，形状记忆合金5必定会向上拱起弯曲变形。此时导电片6就会在形状记忆合金5的推力下和导电块9相接触，电路经由进线螺栓3、导电片6、导电块9、出线螺栓4导通，此时发生短路情况，将会触发电机的短路保护器或空气开关工作，及时切断电机供电源，从而保护电机在发热情况下不会发生部件损坏或烧毁的情况。当电机发热故障排除，内部温度恢复到常温时，由于形?罴且浜辖鸬男巫醇且湫вΓ?形状记忆合金5会恢复到图2所示的常态，为以后的电机热保护做好准备 3 结束语 作为一种新型机电保护装置，利用形状记忆合金的形状记忆效应，通过进线螺栓、出线螺栓、导电片、导电块等一系列装置，在电机过热时触发短路保护器，及时切断供电电源，避免了高温情况下电机部件损坏或烧毁的情况发生。此装置结构简单，工作性能稳定可靠，价格低廉，实施安装方便，适用于多种电机以及其他需要热保护的机电设备上 本装置已获国家使用新型专利，专利号：ZL 2016 2 0421192.8，具备一定的工业应用与推广价值 参考文献 [1]