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        小議三相交流異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)

        2015-01-28 18:32:45
        科學(xué)中國(guó)人 2015年11期
        關(guān)鍵詞:保護(hù)裝置三相繞組

        張 羽

        河北省邯鄲市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所

        小議三相交流異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)

        張 羽

        河北省邯鄲市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所

        在現(xiàn)代機(jī)械操作使用中,三相交流異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù)尤為重要,它關(guān)系到這個(gè)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。具體來(lái)說(shuō),主要是針對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制方式和配電設(shè)備等器件的不同,有針對(duì)性的選擇相適應(yīng)的保護(hù)裝置設(shè)備。

        三相交流異步電動(dòng)機(jī);保護(hù)裝置;控制關(guān)系

        當(dāng)前,在各類機(jī)械上,三相交流異步電動(dòng)機(jī)被廣泛采用。如何保護(hù)三相交流異步電動(dòng)機(jī)便成為確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之一。例如在機(jī)器起動(dòng)時(shí),有時(shí)候電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流是額定電流的3倍甚至7倍,無(wú)論采用接觸器、斷路器等哪一種保護(hù)裝置,很多時(shí)候都不能確保正常起動(dòng)。所以,在實(shí)際使用過(guò)程中,控制方式的協(xié)調(diào)就顯得尤為重要,譬如采用無(wú)觸點(diǎn)方式,最大限度的發(fā)揮保護(hù)功能,提高電動(dòng)機(jī)的使用壽命和效率。

        可見,控制方式在充當(dāng)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置上很重要。那么,如何減小損壞呢?繞組過(guò)熱或絕緣性能降低是造成電動(dòng)機(jī)損壞的主要“殺手”,這其中主要是流經(jīng)繞組的電流超過(guò)承受極限引起的。目前,電動(dòng)機(jī)的保護(hù)裝置大致分電流、溫度檢測(cè)兩種。下面作具體介紹:

        1、電流檢測(cè)型保護(hù)裝置

        熱繼電器是保護(hù)裝置之一,它主要利用流經(jīng)的電流產(chǎn)生的溫度,使相應(yīng)元件在發(fā)熱彎曲后,及時(shí)斷開繼電器觸點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。熱繼電器的特性與電動(dòng)機(jī)繞組有相似之處。所以,熱繼電器的劣勢(shì)是有可能不能做到第一時(shí)間,但是它的過(guò)載保護(hù)對(duì)保護(hù)電動(dòng)機(jī)是實(shí)實(shí)在在的。同時(shí),隨著現(xiàn)代化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面快速進(jìn)步,熱繼電器還實(shí)現(xiàn)了斷相和負(fù)載不平衡保護(hù)等,從而能更有效的保護(hù)電動(dòng)機(jī)。

        同熱繼電器原理相同,斷路器主要是通過(guò)受熱后,雙金屬熱元件彎曲致使直接脫扣,直接斷開電流保護(hù)電動(dòng)機(jī)。它特點(diǎn)鮮明:體積小、價(jià)格低、保護(hù)可靠,因此受到市場(chǎng)的廣泛青睞,市場(chǎng)存有率較高。

        電子式過(guò)電流繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)實(shí)現(xiàn)了電子化,運(yùn)用現(xiàn)代電子技術(shù),通過(guò)電子元件感應(yīng)內(nèi)部電流,從而準(zhǔn)確判斷出故障來(lái)源,并及時(shí)相應(yīng)處理指令,保護(hù)電動(dòng)機(jī)。電子式過(guò)電流繼電器充分發(fā)揮了現(xiàn)代電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì),準(zhǔn)確、快速、及時(shí),對(duì)不同類型、不同型號(hào)的電動(dòng)機(jī)都不同程度起到保護(hù)作用。其特點(diǎn)是:

        ①保護(hù)功能多樣化:不但有過(guò)載保護(hù)功能,還有過(guò)載保護(hù)和斷相保護(hù)雙功能,甚至過(guò)載保護(hù)和斷相保護(hù)即反相保護(hù)三合一功能。

        ②時(shí)間選擇多樣化:對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī),過(guò)載保護(hù)為標(biāo)準(zhǔn)型(10級(jí)):7.2In(In為電動(dòng)機(jī)額定電流),4-1Os動(dòng)作;對(duì)于潛水電動(dòng)機(jī)或壓縮電動(dòng)機(jī),過(guò)載保護(hù)為速動(dòng)型(10A級(jí)):7.2In時(shí),2-1Os動(dòng)作;對(duì)于起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī),過(guò)載保護(hù)為慢動(dòng)型(30級(jí)):7.2In時(shí),9-30s動(dòng)作。

        ③電流整定范圍廣。電流整定范圍小到3倍、4倍,甚至更大倍數(shù),對(duì)于如礦井等特殊環(huán)境下適應(yīng)性強(qiáng)。

        ④第一時(shí)間顯示故障。達(dá)到第一時(shí)間顯示故障類別效果,主要得益于發(fā)光二極管的功能,還極大的方便了維護(hù)。

        固態(tài)繼電器,在繼電器基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種保護(hù)裝置。由于它裝有微處理器裝置,它對(duì)于電動(dòng)機(jī)的監(jiān)視、測(cè)量和保護(hù)功能十分突出:在重負(fù)載下加速;電流有時(shí)斷相或不平衡相;電動(dòng)機(jī)繞組或軸承溫度超標(biāo);欠電壓或過(guò)電壓;超速或失速。由于其功能多樣,它的價(jià)格也不一樣,根據(jù)實(shí)際需要的針對(duì)性較強(qiáng)。

        上述每一種信息在輸入微處理器時(shí),都要明確時(shí)限,確保電動(dòng)機(jī)損壞之前及時(shí)切斷電源。

        晶閘管主要用于軟起動(dòng)器,通過(guò)做成故障檢測(cè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的目的。在這個(gè)過(guò)程中,保護(hù)裝置主要控制其分?jǐn)嗷蚪油?,完成故障檢測(cè)并直接作出動(dòng)作完成保護(hù)。晶閘管的特點(diǎn),使其可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制。

        2、溫度檢測(cè)型保護(hù)裝置

        雙金屬片溫度繼電器主要受溫度控制,通過(guò)電流升溫后,帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)繞組相應(yīng)升溫,當(dāng)繞組溫度升高至接近極限值時(shí),雙金屬片受熱彎曲而而切斷電路。

        熱保護(hù)器是一種熱動(dòng)式過(guò)載保護(hù)繼電器。當(dāng)過(guò)電電流流過(guò)時(shí),其發(fā)熱后溫度升高,達(dá)到額定值時(shí),雙金屬片瞬間反跳,分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)電流。產(chǎn)品如sPB、DRB型熱保護(hù)器。

        通過(guò)檢測(cè)線圈測(cè)溫是另一種有效方式,測(cè)溫主要通過(guò)自動(dòng)平衡式溫度計(jì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)視,其原理是在電動(dòng)機(jī)定子每相繞組中埋入數(shù)量不等的個(gè)檢測(cè)線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

        熱敏電阻溫度繼電器是一種依靠溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置。它首先與電動(dòng)機(jī)繞組一體,在電流流經(jīng)且受熱后,它的電阻值就會(huì)相應(yīng)增大倍,有時(shí)高達(dá)1000倍,可為電動(dòng)機(jī)提供有效保護(hù)。

        總體來(lái)說(shuō),三相交流異步電動(dòng)機(jī)的保護(hù),不但要選準(zhǔn)相應(yīng)的的保護(hù)裝置,更重要的是通過(guò)保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合達(dá)到最佳效果,這樣才能確保機(jī)械正常運(yùn)行。

        a.過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)配合

        電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間一般情況下沒(méi)有過(guò)載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng),但過(guò)載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間又不能太長(zhǎng),只有躲開起動(dòng)電流才能起到過(guò)載保護(hù)作用,確保正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

        電動(dòng)機(jī)起動(dòng)沖擊電流應(yīng)稍小于過(guò)載保護(hù)裝置瞬時(shí)動(dòng)作電流,如有的保護(hù)裝置有過(guò)載瞬時(shí)動(dòng)作功能,起動(dòng)電流的峰值就稍小于其動(dòng)作電流,從而確保正常起動(dòng)。

        過(guò)載保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間由于比導(dǎo)線熱特性略小,所以供電線路后備保護(hù)的功能才能發(fā)揮作用。

        b.過(guò)載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合

        是否具有分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰?duì)于過(guò)載保護(hù)裝置來(lái)說(shuō)十分重要。電動(dòng)機(jī)一旦發(fā)生短路,那么就需要主電路中的短路保護(hù)裝置來(lái)切斷電路。在過(guò)載范圍之內(nèi),那么過(guò)載保護(hù)裝置就應(yīng)主動(dòng)切斷電路;如果電流過(guò)大,超過(guò)了過(guò)載保護(hù)裝置的極限,那么就應(yīng)發(fā)揮短路保護(hù)裝置的作用,實(shí)現(xiàn)切斷電路的要求。

        結(jié)語(yǔ)

        對(duì)電氣裝置和機(jī)械設(shè)備而言,保護(hù)三相交流異步異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行關(guān)乎整個(gè)機(jī)械裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn),而控制方式又是三相交流異步異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)的關(guān)鍵,所以,無(wú)論使用何種保護(hù)裝置,夠必須充分考慮過(guò)載保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)、過(guò)載保護(hù)裝置與短路保護(hù)裝置的協(xié)調(diào)配合。其中,直接檢測(cè)電動(dòng)機(jī)繞組的溫度是有效保護(hù)方式之一,但它的劣勢(shì)也很明顯:價(jià)格較貴、維修困難等;另一種有效方式便是采用電流檢測(cè)型,優(yōu)勢(shì)是加熱繼電器不但能有效保護(hù)電動(dòng)機(jī),而且經(jīng)濟(jì)上比較廉價(jià);第三種是對(duì)動(dòng)作性能要求較高及功能要求全或價(jià)格昂貴的大容量電動(dòng)機(jī)保護(hù),可采用電子式或固態(tài)繼電器;對(duì)一般要求,則采用帶熱-磁脫扣的電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器更為實(shí)用。

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