浅谈电动机定子异常失电保护

鲍大亮/BAO Daliang

（抚顺市特种设备监督检验所，辽宁 抚顺 113008）

TSG Q7015-2016《起重机械定期检验规则》中要求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，检查电动机是否设置定子异常失电保护功能，当调速装置或者正反向接触器故障导致电动机失控时，制动器是否能够立即上闸[1]，目的是防止重物失控下落。

1 原理分析

此项要求应结合典型的PQR6402 控制屏的电气原理图来进行理解。图1 为PQR6402 控制屏的部分电路控制图。当起重机在下降2 挡时，上升方向接触器ZC 得电，制动器接触器ZDC 上电（开闸），同时，接触器ZDC 通过其常开（动合）触点，形成了在下降2、3、4、5、6 挡自锁的状态，即制动器接触器ZDC 上电后，起重机在下降2、3、4、5、6 挡位时，制动器一直处于通电开闸的状态，而不再受到上升、下降接触器ZC、FC 的常开（动合）触点的控制。若在下降2 挡运行时，上升方向接触器ZC 及下降方向接触器FC 出现故障，线圈意外失电，常开（动合）触点ZC断开，导致电动机失电无法提供转矩，而此时制动器接触器ZDC，通过其常开（动合）触点ZDC（15，16）处于通电状态，制动器通电开闸而未起到载荷支持作用，为重物失控下落的留下隐患。

图1 PQR6402控制屏的部分电路控制图

通过上述分析，这种隐患是由于电气控制电路设计时，未考虑制动器控制、电动机控制的逻辑关系。在运行中存在因正反向接触器故障导致电动机失电后，制动器未合闸，重物失控下落。

因此，在理解TSG Q7015-2016《起重机械定期检验规则》中电动机定子异常失电保护时，应从电气控制原理的角度分析，按照调速装置或者正反向接触器故障导致电动机定子失电为已知输入条件，通过控制电路判断制动器接触器是否为断电状态：断电，则制动器合闸，起到支持载荷的作用；否则，存在隐患。同时应结合试验验证设计的可靠性。

2 检验实际工作

开展检验工作时，需要清楚电动机定子、调速装置或者正反向接触器，与制动器在起重机运行过程中的相互关系。

GB／T3811-2008《起重机设计规范》中7.5.6提出制动器的控制分为与电动机同时控制的制动器、与电动机分开控制的制动器、安全制动器以及意外断电4 种情况[2]。电动机定子的控制可能会涉及调速装置或者换向接触器。

1）与电动机同时控制的制动器，未采用制动器接触器。如电动机的电源线接至制动器的情况，无论何种原因导致的电动机失电，制动器也同时失电合闸；电动葫芦作为起升机构，由于自身结构原因，在其定子线圈失电情况下，制动器（无制动器接触器）也同时合闸。此种情况，从根本上防止了电动机定子断电，制动器开闸的情况。

2）与电动机分开控制的制动器，如制动器采用接触器控制，电动机通过调速装置或正、反向运行接触器控制的情况。此种情况下，应结合起重机械的起升机构电路图，在每个挡位查看运行状态，观察原理图中是否存在由于方向接触器或调速装置故障导致的电动机定子异常失电，制动器接触器通电的情况。图2 是某通用桥式起重机的部分主起升机构电气原理图，KM1s、KM2s 为正反向接触器，KM3s 为制动器接触器，通过对该控制电路进行分析，其制动器接触器在下降及上升的各个挡（零位除外）均处于通电状态，即制动器处于开闸状态，起重机运行过程中一旦出现接触器KM1s 或KM2s 故障失电造成电动机定子断电，重物将失控下降。从电气控制原理角度分析，该起升电路没有异常失电保护措施。

图2 通用桥式起重机的部分主起升机构电气原理图

3）改进后的电气原理如图3，通过将正反向接触器常开触点并联后串入制动器接触器回路中，实现对制动器接触器KM3s 的分别控制。当接触器KM1s 或KM2s 故障失电造成电动机定子断电，其常开触点KM1s 或KM2s 也将断开，制动器接触器KM3s 失电，制动器合闸，起到支持载荷的作用。

现场检验试验时，在正反向接触器控制电路中分别串入开关，在各个挡位运行时，人为断开开关，模拟正反向接触器故障失电，制动器立即合闸。

虽然改进后，从电气控制逻辑上满足了要求。但是在实际使用中，当正、反向接触器触点导通性不良时，存在电动机供电路连通但触点未通电，制动器接触器通电开闸的情况；当制动器接触器触点粘连，可能出现电动机已停止运行，而制动处于通电开闸的状态。这两种情况也可能出现电动机失控。

4）当电动机通过调速装置（变频器）控制时，变频器的故障输出信号应串入制动器接触器的控制回路中。一旦变频器发生故障，其输出的故障信号应通过中间继电器，使制动器接触器回路失电，制动器合闸支持载荷[3]。现场可以通过模拟变频器输入故障，制动器应立即合闸。

3 结语

本文讨论对电动机定子异常失电保护要求的理解。首先，需要判断设备是否需要设置电动机定子异常失电保护。其次，需要结合起升机构的电气控制原理，判断起重机正常运行时，因正反向接触器或调速装置故障导致电动机定子出现失电情况，制动器是否存在仍然通电、不合闸的情况。最后，需要结合现场试验确定现场设备是否与控制原理相符合。

虽然电气设计上考虑了电动机定子异常失电保护，从控制逻辑上不会存在隐患，但日常使用还应注意巡检及维护，尤其关注正反向接触器触点导通性及制动器接触器触点粘连的情况。