浅谈低电气控制系统中低压电动机常用保护环节的作用

高飞翔　楚金澄　孟凡钰　丁成

摘 要：在污水处理厂管理中，电气控制系统的安全始终占有重要地位，直接关系着人民的生命和财产安全。因此，应该加强对电气控制系统的安全重视。在生产工艺流程中，只有保证电气控制系统的安全，才能使工艺顺利进行，为此，需要在满足生产工艺的前提下，必须考虑在电气控制系统的设计和运行中可能发生的各种非正常工作情况和系统故障，在电气控制系统中，安装各种保护装置、设计各种保护环节是所有电气控制系统中不能缺失的组成成分，它们对电气系统的安全保护分管监工，各尽其责，时刻保护着电气系统的安全运作，但系统中各种保护装置数目较多，安装繁琐，因此，需要寻找一种可以代替多种保护装置的保护器显得尤为重要。下面主要谈谈低压电动机保护控制器及其在常用电气控制系统中的保护作用。

关键词：电气控制系统 低压电动机 保护环节

中图分类号：TM307 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）12（a）-0131-03

众所周知，在电动机的运行过程中，都会产生发热现象，并且这是造成电动机损坏的重要原因。有报道称，发热是致使70%左右电动机损坏的罪魁祸首[1-3]。另外，在电动机运行过程中，其他故障的出现也会导致电动机发热烧毁，从而造成生产线停产给企业带来了巨大的经济损失[4-7]。因此，对电动机开设保护装置显得尤为重要。随着社会的进步，科技的发展，出现了各种新型的、先进的、安全的电动机保护装置，而这些装置在很大程度上对电动机都发挥了重要的保护作用。下面就为大家简单介绍一下低压电动机保护控制器及其在电气控制系统中的作用。

1 低压电动机保护控制器性能

低压电动机是科技进步的产物，与普通电动机相比，它在增加安全性、提高运行效率等方面都具有很大的优势[8-11]。因此，低压电动机正在逐渐取代传统电动机的地位。在电气控制系统中所使用的低压电动机的保护控制器采用网络通信技术，与接触器、软启动器、塑壳断路器等配套装置，使低压电动机拥有了一整套的集测量、控制、保护功能、计量及通信于一体的专业化解决方案，从而使新型的低压交流电动机取缔了热保护器、剩余电流动作保护器、热继电器等多种独立的保护器，与此同时，还取消了测量仪表、电流互感器、辅助继电器、时间继电器、中间继电器、可编控制器、控制和选择开关、指示灯、变送器等设备，基于传统电动机基础上的这些完善，使得低压电动机成为智能化电动机的优先搭配选择。

随着低压电动机的广泛应用，其保护控制器产品也随之发展迅速，在市场上也占有了较大的比例和份额。目前国际上较突出的品牌有ABB、SIEMENS、Sehneider等[12-13]，这些都是专业制造低压电动机的生产厂家，已经在业内取得了良好的口碑。另外，除了国外品牌外，近年来我国也涌现出了较多的研发与制造低压电动机的产品生产商，而且通过强大的市场推广、技术革新，不仅使生产成本极大降低，同时还有逐渐取代传统电动机保护装置的趋势。不过随着生产厂家的增多，导致竞争愈演愈烈，从而产品的质量也是鱼龙混杂，价格差别较大，因此，这就要求人们在选取低压电动机保护装置时，需掌握熟练的理论知识及实践经验。

2 低压电动机在电气控制系统中保护环节的作用

2.1 短路保护

如果电器或线路绝缘受到损坏、负载短路、接线错误时，就会产生短路现象。而短路保护是随之应运而生的一种保护措施。一旦发生短路情况，就会产生瞬时高于电动机额定电流十几倍至几十倍不等的故障电流。在这种电流过于强大的情况下，会造成配电线路或电气设备发生损坏，严重的还可引起火灾，酿成巨大的生命财产损失。因此，对短路加以保护显得尤为重要。由于短路过程可以产生强大的瞬时电流，这就要求保护装置必须具备在很短时间内迅速切断电源的能力。目前，电路短路常用的保护方法两种，即低压电路器保护和熔印电路器。不同电动机所处环境不同，造成的短路原因也不一样，因此要针对电动机短路的具体原因进行分析，并结合实际环境采取不同的保护措施[14]。

如果电动机经常在潮湿的环境下工作时，就会发生绕组过热现象，由于定子绕组相间的绝缘环节薄弱，就会发生电击穿，从而严重损坏机器。特别是在污水处理过程中使用的电动机，由于长期置于潮湿环境，加上定子绕组间的绝热保护层随着工作时间的延长而不完全牢固，因此很容易发生电击穿故障。特别是电动机槽中的上、下两相绕组，由于层间的绕组相对薄弱更加容易造成电击穿现象的发生。相间短路故障表现为定子电流不平衡、电动机声音异常、熔断器或保护电器动作烧断，严重的还会引发绕组烧断。根据相间短路故障的发生原因，只要认真分析电流中正序和负序电流是否异常，就可及时发现异步电动机相间的短路故障，进而对电动机采取及时的保护措施。

2.2 过电流保护

过电流保护是与短路保护不同的另一种保护方法。过电流现象也是不同于短路现象的一种故障，其主要是指电动机或电器元件电流超过其额定电流的运行状态。而过电流保护则是在超过电动机额定电流之后所应用的一种保护措施。电动机发生过电流之后，要在允许最大升温、电气元件损坏之前采取一定的措施将不正常电流恢复到正常状态。过电流保护常用的方法是采用过电流继电器，在电流达到电动机所规定的额定电流之前，将电流继电器线圈按接在被保护的电路中，然后电流继电器主触头断开，从而发挥切断电动机电源的作用。这种过电流保护环节，在三相绕线转子异步电动机和直流电动机的控制电路中经常用到，当过电流继电器动作电流是电动机额定电流的1.2倍时，则过电流继电器也能够起到短路保护的作用[15]。

2.3 热过载保护

针对不同的过热载现象，采取不同的保护措施，具体方法如下：（1）电机启动时间过长的保护：在规定的时间内假如电机没有启动，又或是在允许启动时间内电机没有从启动状态转换为正常的运行状态，电机很容易因启动时间过长而发生烧毁，因此，需要对启动时间过长的电机进行及时保护。（2）电机发生堵转时的保护：如果发现电流超过电机正常运作的额定电流数倍时，除了考虑过电流故障外，还需要判断是否是由于电机发生了堵转故障，而长时间的运行堵转也会致使电机烧毁。故此，一旦在运行过程中，电机发生堵转故障时，就应立即启动电机保护功能对电机进行及时保护。（3）电机三相电流不平衡的保护：如果电机电流出现不平衡现象时，首先可以考虑是否是电机内部线圈发生了相间短路故障。由于三相电流不平衡对低压电动机本身造成的危害并不大，但是，如果不采取措施就会导致不平衡电流所引起的发热区域逐渐扩大，致使更严重的电机故障发生。所以，必须重视低压电动机三相电流不平衡所带来的潜在安全隐患，及时查出，并进行正规处理，进一步杜绝事故的发生。所谓三相电流不平衡保护就是针对电机三相电流检测出的不平衡度来判断是否发生不平衡现象而启动的功能。

2.4 失电压保护

只有在一定的额定电压下才能够使电动机正常工作。在电动机正常运转过程中，若电压不稳定，如出现过高、过低或工作运行时出现的非人为因素而导致的突然断电，致使电压的瞬间消失，造成机器设备的运行停止，严重的还会发生人身事故。因此，应用必要的措施来减少或杜绝此类事故的发生显得相当重要。所谓的失电压保护是在非正常电压恢复过程中，电动机自主运行而采取的一种自我保护措施，如采用接触器、按钮控制等相关的机器设备来停转或重新启动电动机的动作。在电压消失的情况下，接触器能够做到自动释放，接着切断电动机电源；而在电压重新恢复正常稳定之后，由于先前动作中接触器锁头发生了自行断开，因此电动机并不会在电压正常后自行运作。采用控制开关、手动开关等不能自动复位的控制接触器时，要采用零电压继电器使用装置进行专业化的安装。故而，如果在运行过程中电动机存在失电现象时，零电压继电器就会自动释放，又因为自锁电路断开，所以电动机即使在电源电压自动恢复后也不会自主运行。

2.5 弱磁保护

当直流电动机超负荷运行时，就会出现磁场消失或减弱的情况，进而电枢电流的绕组绝缘保护装置就会在运行速度过快的电枢电流下发生薄弱继而出现损耗现象。另外，如果直流电动机运行时处于轻负荷状态，就会出现磁场消失现象，致使电动机发生飞车或超速状况。不管是超负荷运行还是轻负荷运行，都会对电机造成损害，因此，可以根据其所特有的磁场性质来采取弱磁保护措施，从而达到电机保护的目的。在轻负荷运载的情况下发生磁场消失现象就会导致电动机超速或飞车，这两种情况下都会对电动机产生损害，因而针对其所具有的磁场特性可以采取弱磁保护措施，达到电气控制系统中低压电动机保护的目的。

2.6 其他保护

除了上面所述的一些保护外，还有油压保护、水压保护、超速保护、行程保护等，都是在控制电路中，通过串接一个受这些参数控制的常闭触头或常开触头来实现对控制电路的电源控制。而这些装置主要包括：压力继电器、测速发电机、离心开关、行程开关等。

3 结语

低电气控制系统是仪器运行过程中的安全保障，在污水处理厂的运行安全管理中占有非常重要的地位。因此，低电气控制系统中低压电动机常用保护环节必须在安全可靠的前提下，满足生产工艺要求，为此在低电气控制系统中低压电动机常用保护环节的设计和运行管理，必须考虑系统发生各种故障和不正常工作情况的可能性，在低电气控制系统中低压电动机常用保护环节中设置有各种保护装置。在污水处理厂的运行流程中有很多地方涉及到发电机，如何确保发动机的正常工作成为污水处理厂必须考虑事情之一。在电气控制系统中，只有电动机处于安全运作状态下，才能保证生产设备的正常运行。因此，对电气控制系统采取必要的安全保护措施显得十分重要。在对电气控制系统的安全设计中，不能单独考虑一点，要结合多种因素进行综合考虑，这样才能够避免许多不必要的安全事故发生。在电路控制系统中，安装各种安全保护装置，如采用短路保护、过电流保护、过热载保护、失电压保护、弱磁保护等多种保护措施，从而达到对电气控制系统中的低电压电动机的保护。文章通过对低压电动机的介绍及电气控制系统中保护环节的分析，从而可以看出，在污水处理厂里，低压电动机综合器逐渐取代传统电动机器是一种必经的趋势，在不久以后，低压电动机综合器可能会成为电气控制系统中主要的电机保护设备。

参考文献

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