电气控制系统中电动机的节能保护

万永辉 董利民

摘要：电气控制系统主要负责电动机的启动、制动以及运行控制，电气控制系统的性能直接关系着电动机运行的可靠性和安全性，因此在其中设置了一定的保护措施，用于异常状态下电动机的保护。本文将简要介绍电气控制系统的主要功能，并对其中的电动机保护环节进行深入的探索研究，希望可以为配电网系统的安全运行提供移动的帮助。

关键词：电气控制系统;电动机;保护环节

1 电气控制系统简述

电气控制系统的应用范围十分广泛，几乎涵盖了所有高压和低压电气设备，但需注意的是，对于不同的电气设备，电气控制系统所采用的控制电路往往存在较大的差异。电气控制系统的控制电路主要包括供电回路、保护回路、信号回路、自动和手动回路、制动停车回路以及自锁和闭锁回路等多项内容，在系统运行的过程中，通过各个回路的协调为电气设备的稳定运行创造一个良好的条件。

2 电动机故障原因

2.1 轴承部件的温度过高

轴承是高压设备运转的关键部件，但这一部件也是机械故障多发的部分，需要能对这种故障成因以及发展有全面的掌握。在判断故障类型以及故障成因的阶段中，要能对故障有透彻的分析，进而在判断故障的时候有精准高效的效果。实际造成轴承结构温度偏高的因素较多，首先，如果高压设备所使用的润滑油中含有一定量杂质就增加轴承运转中的摩擦力，使轴承温度升高。其次，在使用高压设备的阶段中出现启动频率过于频繁、设备运行以及装载方式选择不当，都可能会导致设备发生蹿轴类型振动，并对设备的弹夹造成损毁，最终致使设备出现温度升高的问题。第三，现代高压设备为了防止轴承出现温度过高的问题，在设备中还安装有冷却器组件，但如果在冷却器运行状态下出现了进水量偏低或者是进水管路结垢的问题，那么就会影响冷却器组件作用的发挥，导致轴承的温度难以得到控制。

2.2 齿轮传动故障

（1）故障形式。齿轮传动的过程中，常因运维不当产生多种形式的故障，并且故障形式会随着影响因素的变化而改变，常见故障形式主要有：齿面破损、断齿、齿面摩擦、齿面弯曲、齿面胶合等。

（2）振动特点。齿轮发生故障后，齿轮振动效果会受到影响，分析齿轮振动影响因素，分别分析齿轮在常规和非常规状态下的振动表现，了解振动水平存在的不同，在此期间，借助啮合频率、幅值调制、倍频成分、频率调制的差异具体掌握振动信号受不同类型故障影响的表現。

（3）试验系统及系统故障。齿轮传统系统在试验台进行性能测试，试验台的组成部分，不可见内容即电流、速度、传感器、转矩、电压等，其中，距离控制柜三米的位置即电流和传感器，这两个装置主要用来监测信号;传感器灵敏度为5.2A/V，频率范围在0和1050Hz之间，110kHz数采系统，高效测量不同条件下的电流值。故障类型测试的过程中，组织不同的故障试验，试验种类主要有四类，不同种类故障测试工作开始之前，事先预测基准值，在故障循序引入的前提下开始试验，要想全面获知双谱分析法在不同类故障中的特点，通过应用不同齿轮进行特点总结，试验进行时，对齿轮逐一标号，设置采集频率为110kHz，采集点为1602×103，数据长度约为s。双谱分析法参与计算时，应用数据帧为102×103的点离散傅里叶变换，这对噪声消除具有良好的效果，同时，还能有效预防频谱泄露，大大提高频率分量准确性。

2.3 振动故障

在交流类型异步电机设备正常运行状态下，设中的核心组件会处于高速旋转状态下，并且也会伴随高频率的振动。而这种高频率类型的振动也会使交流类型异步电机设备的中的螺丝部件松动，影响设备整体结构稳定性，甚至还会促促使地基下沉。其次，在交流类型异步电机设备高频振动的影响下，联轴器部件上的螺丝也会发生松动，联轴器部件发生顶死摩擦，端盖部分也有可能发生破裂。

3 电气控制系统中电动机的保护环节分析

（1）短路保护。结合实践来看，当前阶段大部分电动机师事故都是由于发热引起的，而这种现象产生的原因多为电动机线路绝缘皮损坏形成的短路。短路故障会导致电动机工作回路中出现瞬时大电流，使电动机被烧毁。由此可见，针对电动机的短路保护十分必要。在电气控制系统中，针对电动机短路问题，最常采取的保护措施即为加设熔断器、过流继电器以及自动开关等设备。将上述设备加入到电路中，可以在电路中出现瞬时大电流的情况下切断工作回路，避免其遭到损坏。在多种方法中，过流继电器和自动开关的应用较为广泛。

（2）过电流保护。过电流常常出现在电气设备启动时，此时若需要带动的外在过大，就会引发瞬时过电流现象。过电流本身影响不大，但是容易导致电气控制回路出现短路，进而损坏电气设备。对于过电流问题，最有效的保护和预防方法就是在电路中安装过流继电器和自动开关，采用串联的方式，这样以来，如果电气设备启动的时候出现瞬时电流造成的短路，就可以即时切断供电回路，保护电动机不受损坏。

（3）过载保护。除了短路以外，过载也会导致电动机发热，若是长期处于过载状态下，电动机绕组线圈中就会集聚大量的热量无法散去，最终造成电动机的损坏。针对这一问题，最有效的保护措施就是加装热继电器，对电动机运行过程中的热量情况进行动态监测，同时设置一定的范围，一旦热量超限，即切断回路，保护电动机不受伤害。

（4）欠电压保护。在电动机运行的过程中，若是出现电压降低的情况，电流就会大幅度增加，若是长时间维持这种状态，电动机会产生大量的热量，最终烧毁设备。出现这种现象的原因是在外载以输出功率不变的情况下，电压降低就会导致电流增大。针对这一问题最有效的保护方式是安装欠电压继电器和自动开关，他们可以在电压下降到允许范围的情况切断回路。

（5）零电压保护。在电动机运行的过程中，若是突然停电，电压会瞬间归零，若是再次通电，电动机就会自动启动，此时其内部就会产生瞬时电流，导致电动机出现损坏。此外，在同一个电气系统中同时存在多个电动机，在所有电动机同时启动时，就会平分电压，此时可能出现单个电动机电压不足的情况，产生大电流，导致电动机持续发热出现损坏。因此，在电网断电的情况下，应该及时关闭电动机，这样就可以避免电源恢复时电动机自启。

结语

综上所述，电动机在运行的过程中，经常因各类因素出现诸如短路、过电流、过载等故障问题，因此有必要在电气控制系统中设置一定的保护环节，针对这些可能出现的问题为电动机提供保护，避免其出现损坏，影响到电气设备的正常运行。

作者简介：万永辉，  62030219771205141X;董利民， 130722198710036035