关于“电动机定子异常失电保护”检验要求的讨论

胡静波 赵 凯

（南京市特种设备安全监督检验研究院 南京 210017）

关于“电动机定子异常失电保护”检验要求的讨论

胡静波 赵 凯

（南京市特种设备安全监督检验研究院 南京 210017）

“电动机定子异常失电保护”为新版起重机检规中新增加的项目，本文论述了电动机定子异常失电原因，分析了当前电路设计中存在的问题，提出了现场检验中的建议。

起重机械检规 电动机定子 异常失电保护 检验要求

新版起重机械检规对电气保护的要求更加科学和严格，其中“电动机定子异常失电保护”这一项目对应于老版检规中的“正反向接触器故障保护”项目。新版检规除项目名称做了改动外，项目的具体要求也做了相应的改变，与相关标准的要求保持一致。检验中应了解相关检验项目要求的内涵及文字表述的更改而带来的检验要求的变化。

1 电动机定子异常失电原因分析

起重机用电动机一般采用绕线转子异步电动机、笼型异步电动机、变频异步电动机、自制动异步电动机等，主要有YZR系列、YZ系列、JZR系列、YZD系列等，具有结构简单、造价低、使用维修方便等特点。

电动机定子包括定子铁芯、定子绕组和机座等部分，其中定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电，产生旋转磁场。当电动机的定子失电时，旋转磁场消失，电动机停止工作，电动机失去承担负载的能力，如果此时电动机制动器不能及时合闸，则负载将向危险方向做自由运动，造成危险和事故。

电动机定子正常失电是指受电路控制的电动机正常的停止作用，而异常失电通常是指正常工作的电动机由于某些原因定子绕组突然失去电流，而此时制动器并未合闸。异常失电的原因总体来说可分为电动机自身的原因和电路外部的原因两种，具体来说包括：

1）电动机内部原因造成的失电：电动机由于内部原因在正常运行时发生烧坏等现象，从而导致定子异常失电。造成这一后果的具体原因包括有定子绕组相间短路故障、定子绕组匝间短路故障、定子绕组单相接地故障、电动机过负载、电动机堵转、电动机起动时间过长、长时间三相不平衡或两相运行等。

2）电气系统外部原因造成的失电：系统在正常工作时，由于外部电路的原因造成电动机定子的异常失电。造成这一后果的主要原因包括有调速装置的非正常工作、电动机运行接触器损坏、制动器接触器损坏等。

2 相关标准中的规定

在起重机械标准中，对于“电动机定子异常失电保护”的要求，首次出现在标准《起重机设计规范》（GB/T 3811—2008）中，规定“起重机构电动机应设置定子异常失电保护功能，当调速装置或正反向接触器故障导致电动机失控时，制动器应立即上闸”。在《起重机械安全规程》（GB 6067.1—2010）将“电动机定子异常失电保护”的范围从所有电动机缩小为“起升机构”，其设置要求则和GB/T 3811的要求相同。

在新版起重机检规《起重机械安装改造重大修理监督检验规则》（TSG Q7016—2016）中的要求与GB 6067.1的要求相同。而在《起重机械定期检验规则》（TSG Q7015—2016），又将GB 6067.1中规定的“起升机构”范围缩小为“对于吊运熔融金属或者发生事故后可能造成重大危险或者损失的起重机械起升机构”。

除此之外，其实早在2002年的标准《机械安全机械电气设备第32部分：起重机械技术条件》（GB 5226.2—2002），对电动机械式制动器就有规定“在采用断电时可进行制动的电动机械式制动器的场合，运动驱动装置断电应造成相应制动器断电。”电动机定子异常失电保护的要求符合该标准对电动机械式制动器的要求。

3 相关要求的分析和存在的问题

标准中的要求是在铁岭“4.18事故”后，针对起重机“PQR6402型控制屏”的重大设计缺陷而制定的。

对于大部分起重机用电路来说，当电动机由于各种原因发生意外失电时，制动器回路都会发生断路，从而导致制动器合闸，防止意外发生。但有些电路设计，如“PQR6402型控制屏”（见图1），在设计时起升机构的制动器接触器有自锁功能，自锁功能的作用是防止两个方向接触器切换时制动器的瞬间合闸，但同时也会造成在电动机异常失电时，制动器不能自动制动，从而发生危险。

图1 具有制动器自锁功能的起重机局部电路

对于这种类型的电路，需要重新设计电动机驱动电源和制动器电源之间的逻辑关系。一般讲，电动机的驱动电源一般是由方向接触器和调速装置（如变频器、可控硅调压器等）控制，制动器电源一般是由制动器接触器控制。经过改进后的电路，无论采用何种方式的设计，为达到方向接触器、调速装置和制动器接触器的合理控制关系，在电路中都必须满足：

1）当方向接触器全部断开时，制动器应合闸；

2）当调速装置断开时，制动器应合闸。

目前吊运熔融金属起重机的电路设计基本可以满足GB/T 3811的要求，但也存在以下的问题：

1）此种设计并未对电动机自身内部原因造成的定子异常失电进行保护，目前的起重机电路中通常是设置了一些常规的电气安全保护装置，而对于电动机内部异常造成的失电并没有专门的定子电压的监测环节，此时如果电动机定子发生异常制动器接触器并不会自动断开，从而造成电动机因失电而停止运行但制动器仍然通电而继续开闸的情况。

2）针对凸轮控制器和一个运行接触器控制的电路，该类型的电路由起升机构驱动电动机只由一个运行接触器接通，由凸轮控制器进行换向，而此时若该运行接触器意外断电，则制动器接触器也应当闭合，而此种类型的电路基本未设置运行接触器意外断电的保护功能。

3）电路中并未有对于制动器接触器损坏的保护，如果制动器接触器发生粘连或其他故障，会导致其一直处于合闸状态，造成制动器在电动机正常失电后一直无法断开的情况。

4 检验中的建议

目前对这一项目的检验是通过审查图纸和通电实验来进行的。在实际检验中，建议注意以下几点：

1）关于监检和定检的不同要求：监检的要求等同于GB 6067.1的要求，即该项目的要求是针对所有的起重机起升机构。建议在监检时，对于新装的起重机，尤其是制动器具有自锁功能的电路设计，不论是否吊运熔融金属，都应当按照GB 6067.1进行执行，在监检人员接收监检阶段，即对电路进行资料审查，并告知施工单位这一要求。在定检时，对于在用起重机，因为满足要求需要涉及电路的改造，则只需要按照TSG Q7015的要求执行即可。

2）关于电动机内部异常造成的失电：该功能大部分电路并不具备。建议对于吊运熔融金属或危险品的起重机，要求其在电路中加装欠电压继电器或采用其他方式对电动机的定子电压进行监测，在电动机定子意外失电时保证制动器接触器的断开。

3）关于凸轮控制器控制的电路：该类型电路只有一个运行接触器，通常不具备接触器故障监测。建议对于吊运熔融金属或危险品的起重机，要求其在电路中设置运行接触器保护功能，当运行接触器出现异常时，可保证制动器接触器的断开。

4）关于现场通电试验：现场通电试验具有一定的危险性，建议检验人员在通电试验前仔细研究电路图，并与现场配合人员进行沟通，在空载情况下进行起升机构的现场通电试验。通电试验应当模拟运行接触器发生故障、调速装置发生故障、电动机内部发生故障等多种情况下，以确定电路是否能在电动机定子异常失电时起到保护作用。

5 结束语

新检规中“电动机定子异常失电保护”检验项目要求不完全等同于老检规中的“正反向接触器故障保护”。在实际工作中，检验人员需要熟悉相关标准中的规定，并了解电动机定子失电的常见原因以及目前电路设计中存在的主要问题，以便有针对性的进行检验，保障设备的运行安全。

[1] GB 6067．1—2010 起重机械安全规程[S]．

[2] GB 5226．2—2002 机械安全机械电气设备第32部分：起重机械技术条件[S]．

[3] 赵国．起重机械电气安全技术检验[M]．大连：大连理工大学出版社，2008．

Discussion on the Inspection Requirements for “Protection of Motor Stator Abnormal Power Loss ”

Hu Jingbo Zhao Kai
(Nanjing Special Equipment Safety Supervision and Inspection Institute Nanjing 210017)

The protection of motor stator abnormal power loss is the new item in the new lifting appliances inspection regulations. The reasons of motor stator abnormal power loss are discussed in the paper. Then, the problems in current circuit design and suggestions of inspection are analyzed.

Lifting appliances inspection regulation Motor stator Protection of abnormal power loss Inspection requirements

X941

B

1673-257X(2017)04-0052-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.04.011

胡静波(1980～)，男，硕士，副主任，高级工程师，从事特种机电设备安全检验技术研究工作。

2016-11-18）