產(chǎn)品詳情
電動機(jī)保護(hù)器選型的基本方法 - 電機(jī)智能保護(hù)器
目前，市場上電機(jī)保護(hù)器未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，幾乎每個廠家都有自己的型號規(guī)格。制造廠商為了滿足不同客戶的需求派生出很多的不同用途的產(chǎn)品，種類繁多給廣大用戶選型帶來諸多不便，用戶在選型時應(yīng)充分考慮電動機(jī)保護(hù)實際需求，合理選擇保護(hù)功能和保護(hù)方式，才能達(dá)到良好的保護(hù)效果，達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，減少非計劃停車，減少事故損失的目的。
一、與選型有關(guān)的條件：電動機(jī)保護(hù)的選型存在著電動機(jī)與保護(hù)器二者怎樣合理配用關(guān)系，以下提供幾個與保護(hù)有關(guān)的條件、因素，為用戶選型時提供參考。
1、電動機(jī)方面：要先了解的型號規(guī)格、電動機(jī)功能特性、防護(hù)型式、額定電壓、額定電流、額定功率、電源頻率、絕緣等級等。（這些內(nèi)容基本能給用戶如何正確選擇與使用電機(jī)保護(hù)器提供了參考依據(jù)）
2、環(huán)境條件：主要指常溫、高溫、高寒、腐蝕度、震動度、風(fēng)沙、海拔、電磁污染等。
3、電動機(jī)用途：如風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、車床、油田抽油機(jī)等不同負(fù)載機(jī)械特性，如水泵電機(jī)保護(hù)器，就應(yīng)該具備欠載功能，當(dāng)水泵將水抽完時，保護(hù)器需要給出保護(hù)指令。
4、控制系統(tǒng)方面：控制模式有手動、自動、就地控制、遠(yuǎn)程控制、單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行、生產(chǎn)線集中控制等情況。啟動方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動等啟動方式。
5、其他方面：用戶對現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)護(hù)管理是比較隨意還是嚴(yán)謹(jǐn)，非正常性的停機(jī)對生產(chǎn)影響的嚴(yán)重程度等。
注：與電機(jī)保護(hù)器的選用有一定相關(guān)因素的還有很多，如安裝位置、電源情況、與配電系統(tǒng)的配合等；還要考慮是對新購電機(jī)保護(hù)器，還是對電動機(jī)保護(hù)升級，還是對事故電動機(jī)保護(hù)的完善等；還要考慮電動機(jī)保護(hù)方式改變的難度和對生產(chǎn)影響程度；需根據(jù)現(xiàn)場實際工作條件綜合考慮電機(jī)保護(hù)器的選型和調(diào)整。
二、電動機(jī)保護(hù)器的常見類型
1、熱繼電器：普通小容量交流電動機(jī)，良好工作條件，不存在頻繁啟動等惡劣工況，由于精度差，缺少缺相保護(hù)功能，可靠性不能保證，不推薦使用。
2、電機(jī)保護(hù)器：檢測三相電流值和三相電壓值，整定電流值采用按鍵數(shù)碼式操作，電路一般采用集成電路（單片機(jī)），采用反時限工作特性。保護(hù)功能包括過載、缺相、三相不平衡、堵轉(zhuǎn)、過壓、欠壓、漏電等故障保護(hù)，故障類型采用指示燈指示液晶屏（數(shù)碼管）顯示，如GY100系列便是此類電機(jī)保護(hù)器。
3、綜合智能型：檢測三相電流值，電機(jī)保護(hù)器使用單片機(jī)，實現(xiàn)電動機(jī)智能化綜合保護(hù)，集保護(hù)、測量、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)自己實際使用要求和保護(hù)情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定，采用數(shù)碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶全漢字中英文顯示價格相對高些，用于較重要場合，是目前低壓電動機(jī)保護(hù)均采用智能型。
4、熱保護(hù)型：在電動機(jī)中埋入熱元件，根據(jù)電動機(jī)的溫度進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)一般，并且具有溫度滯后性，但電動機(jī)容量較大時，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導(dǎo)致電動機(jī)繞組受損。
5、磁場溫度檢測型：在電動機(jī)中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據(jù)電動機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進(jìn)行保護(hù)，主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護(hù)和磨損監(jiān)測，保護(hù)功能完善，缺點(diǎn)是需在電動機(jī)內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器，難以在復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境使用，目前只適合于實驗室使用。
三、電動機(jī)保護(hù)器類型在電動機(jī)工作條件下的選擇
1、對于工作條件要求不高、操作控制簡單，監(jiān)控、管理比較隨意，停機(jī)對生產(chǎn)影響不大的單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行電動機(jī)，可選用普通型保護(hù)器，因普通型保護(hù)器結(jié)構(gòu)簡單，在現(xiàn)場安裝接線、替換、操作簡單、方便，具有性價比高等特點(diǎn)。
2、對于工作條件要求很高，安全性和連續(xù)性又很關(guān)鍵的，而自動化程度高，且需要專人控制、監(jiān)護(hù)、管理，需組網(wǎng)監(jiān)控的MCC系統(tǒng)中，應(yīng)選用中高檔、功能較全的電機(jī)保護(hù)器。
3、對于防爆電動機(jī)，由于軸承磨損造成偏心，可能導(dǎo)致防爆間隙處摩擦出現(xiàn)高溫，產(chǎn)生危險，應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能。對于大容量高壓潛水泵，由于檢查維護(hù)困難，也應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能，避免發(fā)生掃膛事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
4、應(yīng)用于有防爆要求場所的電機(jī)保護(hù)器，要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的具體要求，選用相應(yīng)的防爆型保護(hù)器，避免安全事故發(fā)生。
浙江格瑤電子科技有限公司宣
電（動）機(jī)保護(hù)器分類型
從電動機(jī)工作條件來看，電動機(jī)保護(hù)器類型分為以下幾種：
1、對于工作條件要求不高、操作控制簡單，監(jiān)護(hù)、管理比較隨意，停機(jī)對生產(chǎn)影響不大的單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行電動機(jī)，可選用普通型保護(hù)器（如:GY100），因普通型保護(hù)器結(jié)構(gòu)簡單，在現(xiàn)場安裝接線、替換、操作簡單、方便，具有性價比高等特點(diǎn)。
2、對于工作條件要求很高，安全性和連續(xù)性又很關(guān)鍵的，而自動化程度高，且需要專人控制、監(jiān)護(hù)、管理，需組網(wǎng)監(jiān)控的MCC系統(tǒng)中，應(yīng)選用中高檔、功能較全的電動機(jī)保護(hù)器（如:GY600）。
3、對于防爆電機(jī)，由于軸承磨損造成偏心，可能導(dǎo)致防爆間隙處摩擦出現(xiàn)高溫，產(chǎn)生危險，應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能。對于大容量高壓潛水泵，由于檢查維護(hù)困難，也應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能，避免發(fā)生掃膛事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失(如:GY205)。
4、應(yīng)用于有防爆要求場所的保護(hù)器，要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的具體要求，選用相應(yīng)的防爆型電動機(jī)保護(hù)器，避免安全事故發(fā)生(如GY202).
電(動)機(jī)保護(hù)器的安裝步驟
電(動)機(jī)保護(hù)器的工作原理是經(jīng)典的電機(jī)星三角啟動方式，主要是保護(hù)熱繼電器，若使用熱繼電器對大型電機(jī)作保護(hù)，就會使大電線出現(xiàn)斷點(diǎn)，也就是進(jìn)出熱繼電器的螺絲接線問題，容易出現(xiàn)發(fā)熱點(diǎn)和故障點(diǎn)。如果不用熔斷器和熱繼電器，而采用電機(jī)綜合保護(hù)器來實現(xiàn)，因為保護(hù)器是穿心式，就可以減少大電線的斷點(diǎn)，從而減少發(fā)熱點(diǎn)和故障點(diǎn)。 使用電動機(jī)保護(hù)器時必須注意控制線路的接線問題，以確保機(jī)器的正常運(yùn)行，它可以代替斷路器、接觸器、熱繼電器、熔斷器等低壓電器的一項產(chǎn)品。
電動機(jī)保護(hù)器的安裝步驟如下：
1、根據(jù)安裝部位要求方式和保護(hù)功能的需要，合理選擇電動機(jī)保護(hù)器型號及其各項保護(hù)動作參數(shù)設(shè)置；
2、按產(chǎn)品使用說明書要求正確安裝，應(yīng)按各接線端子用途正確無誤連接，工作電源應(yīng)接在控制回路前，并注意標(biāo)稱電壓與實際電壓相符合；
3、電動機(jī)保護(hù)器配用電流變比互感器時，若設(shè)備現(xiàn)場或控制室需電流表顯示時，最好另配一個電流互感器，不然對配帶電流表的那相電流顯示會有影響；
4、安裝分體式的保護(hù)器不要將不同編號的配套互感器和顯示部分共同使用；
5、可以按用戶要求改進(jìn)，模擬量4-20毫安接口輸出量應(yīng)與連接設(shè)備相匹配使用；
6、正確接地，低壓系統(tǒng)為TN-C保護(hù)系統(tǒng)時，保護(hù)器負(fù)載側(cè)的設(shè)備的接地保護(hù)線必須改為按TT系統(tǒng)的獨(dú)立保護(hù)接地，中性線不得重復(fù)接地，不得作為保護(hù)線.
電(動)機(jī)保護(hù)器電路原理分析和維修
上世紀(jì)八十年代之前，電子技術(shù)的應(yīng)用尚處于初級階段，對電動機(jī)的保護(hù)任務(wù)多由熱繼電器承擔(dān)，國內(nèi)型號為JR20-XX系列、JR36-XX系列等。其保護(hù)機(jī)理如下：熱繼電器由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳動和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動機(jī)的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。當(dāng)電動機(jī)過載時，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電流，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時，就推動連桿動作，使控制（常閉）觸點(diǎn)斷開，進(jìn)而控制主電路接觸器因線圈失電而釋放，斷開主電路，實現(xiàn)電動機(jī)的過載保護(hù)。熱繼電器以其體積小，結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。但同時存在不易克服的下述缺點(diǎn)：雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過載保護(hù)。對電動機(jī)的短路保護(hù)，通常采用在電源回路中串接熔斷器的方法來實施；熱繼電器依賴于機(jī)械結(jié)構(gòu)所形成的機(jī)械動作來實現(xiàn)停機(jī)保護(hù)，當(dāng)動作結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械疲勞（老化）、機(jī)型形變時，會使動作閥值偏離設(shè)定值，造成誤動作或保護(hù)失效；普通的熱繼電器，不具備斷相保護(hù)功能。用熱繼電器對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)的典型電路見下圖：
用熱繼電器組成的電動機(jī)過載保護(hù)電路熱繼電器FR1串接于主電路中，FR1的常閉觸點(diǎn)串接于控制回路，過載故障發(fā)生時，FR1控制觸點(diǎn)斷開，交流接觸器KM1線圈失電，KM1開斷，起到過載停機(jī)保護(hù)作用。
1、電動機(jī)在啟動和運(yùn)行過程中可能發(fā)生的故障和保護(hù)特點(diǎn)：
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電動機(jī)過載保護(hù)反限保護(hù)特性曲線過載保護(hù)運(yùn)行閥值的整定點(diǎn)在電動機(jī)額定電流的0.95～1.05左右，即運(yùn)行電流在額定電流的1.1倍以下時，電動機(jī)能長期運(yùn)行不應(yīng)該產(chǎn)生保護(hù)停機(jī)動作；過載程度繼續(xù)加大時，保護(hù)動作時間應(yīng)隨過流程度而縮短。一般認(rèn)為，電動機(jī)的起動電流為額定電流的4～7倍，保護(hù)動作應(yīng)該既能避開正常的起動電流，又能在過載時，實施有效的停機(jī)保護(hù)（比如在4倍額定電流時，延時10s產(chǎn)生保護(hù)動作，在7倍額定電流時，延時2s即應(yīng)產(chǎn)生保護(hù)動作）。對運(yùn)行中的短時過載，有一定的時間延時處理，不會產(chǎn)生誤保護(hù)動作，對長時間過載，則能作出有效的反應(yīng)。
2）電動機(jī)的短路保護(hù)是過載保護(hù)的一個極限情況。三相交流電動機(jī)的短路故障，有單相接地短路故障、相間短路故障等，當(dāng)電纜短路時，更直接造成對三相電源的短路。電機(jī)內(nèi)部短路大都是電機(jī)絕緣損壞引起的，表現(xiàn)為線圈匝間短路、層間短路、相間短路和對地(電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子)短路等。單相對地短路，一般不會燒毀電機(jī)，據(jù)外殼接地電阻的不同，形成大小不同的接地電流;(兩相或三相)相間短路時，會形成較大的短路電流，通常會使電機(jī)嚴(yán)重?zé)龤?。一般，將大于電動機(jī)8倍額定電流，視為短路電流。對電動機(jī)的短路保護(hù)，要求實施速斷保護(hù)，時間常數(shù)越小越好(動作越快越好).另外，當(dāng)電動機(jī)在運(yùn)行中因機(jī)械原因出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時，其堵轉(zhuǎn)電流有可能達(dá)到額定電流的5～8倍，在運(yùn)行中出現(xiàn)5倍以上額定電流時，視為電動機(jī)堵轉(zhuǎn)故障，也應(yīng)實施相應(yīng)的反時限保護(hù)。
3）電機(jī)機(jī)的斷相電動機(jī)的斷相運(yùn)行，可分為以下幾種情況：
a、供電電源缺相。在電動機(jī)起動前斷相，會造成起動困難或無法起動，起動聲音異常，無保護(hù)時電機(jī)因堵轉(zhuǎn)極易燒毀；在運(yùn)行中斷相，輕載時尚能運(yùn)轉(zhuǎn)，但運(yùn)行電流嚴(yán)重不平衡，可能出現(xiàn)過流運(yùn)行。重載時易發(fā)生堵轉(zhuǎn)、嚴(yán)重過載而損壞。
b、電動機(jī)繞組斷路故障。供電電源正常，因電動機(jī)繞組斷路故障出現(xiàn)斷相運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)無力，電動機(jī)振動大，故障現(xiàn)象同a；
c、電動機(jī)電纜斷路故障。故障現(xiàn)象同供電電源缺相。電子式電動機(jī)保護(hù)器的出現(xiàn)，為完善地實施電動機(jī)的過載、短路和斷相保護(hù)提供了可能，一定程度上取代了熱繼電器，提升了控制功能和保護(hù)效果。本章內(nèi)容的重點(diǎn)是對各種電子式電動機(jī)保護(hù)器電路的原理分析和故障維修指導(dǎo)，對電子式電動機(jī)保護(hù)器以下簡稱為電動機(jī)保護(hù)器。
2、電動機(jī)保護(hù)器對故障信號的采樣方法：
1）對過載、短路故障信號的采樣。電動機(jī)起動運(yùn)行中的過載和短路故障，體現(xiàn)在流經(jīng)電動機(jī)繞組的異常增大的電流值上，一般電動機(jī)保護(hù)器電路是采用3只電流互感器采樣運(yùn)行電流信號，將采樣信號與電流基準(zhǔn)信號相比較，判斷是否處于過載或短路故障狀態(tài)，故障時輸出停機(jī)信號。電路采集處理的為模擬電壓信號——電流互感器輸出的電流信號經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘栯妷?，送入電壓比較器電路，得到故障信號輸出。當(dāng)產(chǎn)生單相對地短路故障信號的采樣，可通過零序電流互感器取得，原理同漏電保安器?；虿蓸与姍C(jī)外殼電壓，取得漏電信號。
2）對斷相故障信號的采樣。如上所述，電動機(jī)的斷相故障表現(xiàn)為電源缺相、電動機(jī)電纜斷路、電動機(jī)繞組斷路等不同故障內(nèi)容，若采用對三相電源電壓進(jìn)行采樣的方法，僅能對電源缺相故障進(jìn)行保護(hù)，無法完成對后兩種缺相故障的檢測，是不究竟的一個方法。根本的方法，是采用對三相電流進(jìn)行采樣來判斷缺相故障的方法，對三種缺相故障都能做出準(zhǔn)確反應(yīng)，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，還能對三相電流不平衡作出判斷。一般對缺相運(yùn)行的判斷，不是著眼于電流信號幅度的大小，而是著重于三相電流信號的有無，比較三相電流信號的有無，得到斷相故障信號。因而通常是將電流檢測信號處理為數(shù)字信號，經(jīng)邏輯運(yùn)算，得到斷相故障保護(hù)信號。
3、電動機(jī)的保護(hù)器的典型電路結(jié)構(gòu)：
電動機(jī)保護(hù)電路的典型結(jié)構(gòu) 從上圖可以看到，3只電流互感器LH1～LH3，將電動機(jī)的三相運(yùn)行電流信號取出，分別送入后級過載、短路信號采樣處理電路和斷相信號采樣處理電路，處理成開關(guān)量信號再送入信號輸出電路和故障信號指示電路，輸出電路的形式也有多種，一般為繼電器接點(diǎn)信號輸出，或晶閘管器件開關(guān)信號輸出，或晶體管開路集電極信號輸出等。需要說明的是：部分電動機(jī)保護(hù)器，采用微控制器處理電流采樣和電壓采樣信號（但電流信號采樣電路的前級電路同本章所述電路相似），可從操作顯示面板設(shè)置故障動作電流值，并可以監(jiān)看運(yùn)行電流值、電壓電壓值等，其功能更為強(qiáng)大，智能化程度更高，但應(yīng)用面不夠廣泛。另外有的產(chǎn)品，如變頻器，軟起動器等產(chǎn)品，其過載、短路及斷相保護(hù)電路作為控制電路的一個有機(jī)組成部分。本章所述電動機(jī)保護(hù)器，系全部采用模擬或數(shù)字電路硬件電路的，作為一個獨(dú)立部件被應(yīng)用的保護(hù)裝置（產(chǎn)品）。這類保護(hù)器在電動機(jī)起動柜的生產(chǎn)和組裝中得到了廣泛的應(yīng)用。但缺點(diǎn)是該類產(chǎn)品的控制接線稍嫌復(fù)雜。在停機(jī)狀態(tài)，顯示斷相故障，處于斷相保護(hù)中。輸出控制接點(diǎn)為常閉型觸點(diǎn)，過載或斷相故障發(fā)生時動作，觸點(diǎn)開斷，送出停機(jī)信號。從各個工控網(wǎng)站眾多網(wǎng)友的發(fā)帖中，可以得知，不少人對這類電動機(jī)保護(hù)器的接線和控制原理不甚了解，故據(jù)手頭所繪（實物）電路圖，對其電路原理和控制特點(diǎn)，做一個較為深入的分析，希望能對大家提供一點(diǎn)有益的參考。
