对异步电动机的电气装置保护的分析和探讨

李树积（甘肃省皋兰县西岔电灌工程水利管理局，甘肃 兰州 730299）



对异步电动机的电气装置保护的分析和探讨

李树积
（甘肃省皋兰县西岔电灌工程水利管理局，甘肃 兰州 730299）

摘要：当前,异步电动机作为一种动力设备，被广泛运用在我国工业领域中，在促进国民经济增长中发挥着重要作用。但是因为其发生故障的频率较高，常常会给工业生产带来巨大的经济损失，因此如何加强对异步电动机电气装置的保护已经成为了工业领域广泛关注的重大课题。接下来，笔者就异步电动机的电气装置保护进行分析和探讨。

关键词：异步电动机；电气装置；保护

目前，通过对异步电动机的使用现状来看，要实现对其的保护仍然是一个难度较大的工程，这就需要相关工作人员在使用异步电动机时，能够充分权衡电动机的容量、型号以及控制方式等选择与之相应的保护装置以及起动装置。

1　异步电动机常见故障分析

1.1启动故障

电动机从静止到旋转，逐步实现稳定转速的过程可以当作电动机起动过程。通常情况下，电动机起动之前，转差率（S）为1，转子为0；当电动机起动时，由于电源电压直接跟电动机的绕组连接，起动时的定子电流达到了额定电流的4～7倍，甚至更高，因此在设计异步电动机起动保护时，常常需要定时限保护来完成。

1.2堵转故障

Tmax作为异步电动机在运行过程中产生的最大转矩，若负载转矩值（Tz）大于了Tmax，会导致电动机无法承受而不得不停止转动。一般情况下，Tt是通过其过载倍数来体现的，即：Tt=Tmax/Tn。通常情况下，堵转电流为电动机运行电流高于额定电流的5～8倍，该现象被称为堵转故障。

1.3过载故障

若电动机负载过大，当其大于电动机最大负载量时，便导致转子、定子电流都增大，当电机的实际功率大于额定电流的情况称为电机过载，其典型特点为电流迅速增大，温度升高，而转速降低甚至停止，若电动机所承担的负载发生不稳定变化，转速变化明显，甚至还可能伴有低鸣声等。

1.4短路故障

异步电动机出现短路故障主要有3类，分别为：单相对地短路、绝缘失效以及相间短路。电动机短路指的是电动机在运行过程中运行电流高于8倍额定电流，而该电流则被称为短路电流。因此针对这种故障的保护装置，对其动作灵敏性提出了较高要求。

1.5断相故障

若异步电动机在运行时有一相断开，我们将其称为断相故障。产生该类故障的原因主要为电源其中一相接触不良或者电动机电枢绕组断路。这种故障会导致原来还没起动的电动机无法正常起动，甚至还有低鸣声。

1.6温度故障

虽然电动机在额定负载的正常运行会伴有各种损耗，但是这些损耗最终通过热能的形式扩散开来，如此便会引起电动机温度升高，但此温度低于电动机最高允许温度。所以在设置温度保护装置时，需要将温度传感器埋入线圈中，若达到一定温度后，传感器两头膨胀接触，进而将温度信号转变成了电信号[1]。

1.7漏电故障

若电动机故障不能及时解决，再加上绕组受潮、绝缘损害而碰壳，一旦槽内有带电杂物时便会使电动机的外壳带电，我们将该现象称为漏电。针对这种故障时，在设计保护装置时必须采取急速保护，及早实施保护动作。

2　异步电动机常见保护装置分析

2.1电流检测型保护装置

1）热继电器。该类保护装置主要是安装在主回路中，其发挥保护的原理为：负载电流在经过被校准的电阻元件后，保证其在电动机绕组倍烧坏之前便发挥保护作用，将控制回路切断，实现保护电动机的目的。近年来，随着电子元件的不断完善以及结构设计的不断丰富，热继电器不仅发挥着温度补偿的作用，还发挥着断相保护和负载不平衡的功能。

2）热式断路器。这类装置主要被用于保护带有热磁脱扣的电动机，热式断路器发挥保护作用的原理大致跟热继电器相似，其结构也相差不大，其主要是促使双金属热元件发生弯曲，然后跟触点接通，一部分直接顶脱扣装置，将断路器断开。由于电磁体的整体定值较高，因此只有线路发生短路时才动作。除此之外，热式断路器的结构价格便宜、结构简单、体积较小，并且其动作完全符合当前保护相规定，因此当前已经被广泛用于异步电动机电气装置保护中[2]。

3）电子式过电流继电器。该类保护装置的原理为：主要是通过自身各相电流互感器来检测故障电流信号，当发现有故障时，通过电子电路进行处理。由于这类保护装置动作功能丰富，进而可以用于保护不同类型的异步电动机。总之，该类型的保护装置的特征为：不仅有过载、断相保护，还具有反向保护，动作的时间可以调节，能够显示故障。

4）固态继电器。这种保护装置是有简单的电子式装置逐渐发展而来的，该装置属于为处理器装置的一种，具有多种功能。该保护装置的价格因为其功能不同而差异较大，其中最为复杂的继电器只能被用在一些体积较大、价格较高的电动机或者一些重要的场合。其主要发挥着以下功能：（1）欠电压或者过电压；（2）堵转保护；（3）过电流运行。为了保证电动机启动或运转过程中出现损坏以前，可以将上述的每种功能都可以将其加上所需的时限编程将其输入微处理器，将电源切断。

5）用电路断器。这类保护装置主要是用于保护带有电子式脱扣的电动机。这类保护装置发挥保护作用的原理跟上述的电子式过电流继电器和固态继电器存在很多相同的地方，更突出的优点为能够显示电路参数，故障报警、负载监控、多种保护特性、试验、通信等功能。

2.2温度检测型保护装置

1）双金属片温度继电器。针对这种类型的保护装置，主要是该继电器埋入电动机绕组中，一旦电动机在运动过程中因为过载导致绕组的温度超过最高温度时，便会引起带有触头的双金属片受热而弯曲，最终将触点端来，实现切断电路的目的。

2）热保护器。其发挥保护作用主要是通过将其安装在电动机本体来实现的，其跟温度继电器的最大区别在于具有其主要是在电机回路上串两个触头形状如碗的双金属片当作触桥，当过载电流流过时便可促使其发热，当电动机温度升高到一个临界值时，便会导致金属片发生瞬间反跳动作，这一动作可以使得接触点断开，起到电动机电流断开的作用。

3）平衡式温度计。发挥保护作用的机制是利用检测线圈测温电动机定子，在每个相绕组中置入1个或2个检测线圈，但通常情况下这一过程需要在自动平衡式温度计的监测下进行。

4）热敏电阻温度继电器。其通常被置入在电动机绕组中，若温度超出限定值，会造成值迅速增大，增大倍数可达10～1000倍。所以，在对其使用过程中，还应在电子电路检测配合下进行，然后让继电器动作。

3　异步电动机跟保护装置的配合

1）电动机、过载保护装置之间的协调配合。关于电动机跟过载装置的协调配合应该注意以下三个方面：一是过载保护装置的动作时间应该稍微大于电动机的起动时间。二是过载保护装置在一瞬之间动作时所需的电流应该比异步电动机起动冲击时的电流更高；三是过载保护装载动作所需的总共时间不能长于导线的导热性，因此唯有满足上述三个条件才能发挥保护供电线路的作用。

2）过载保护装置、短路保护装置之间的协调配合。通常过载保护装置不能分断短路电流，若在使用时发生短路现象，便需在主电路中串联短路保护装置来切断电路，常见的为路断器或者熔断器。但如果故障电流过小，属于过载范围，则依然需要过载保护装置来将电路气短，但是在协调配合时，必须注意两者只能选择其中一种[3]。

参考文献：

[1]高志林.异步电动机的保护与保护装置[J].中国科技信息，2005（18）：81-81.

[2]韩长江.异步电动机的电气保护及检修[J].科技论坛，2015 （17）：35-35.

[3]侯越然.异步电动机的电气装置保护[J].科技创新与应用，2013（4）：97-97.

中图分类号：U246.1+3