异步电动机的电气装置保护

摘 要：该文阐述了异步电动机的保护与控制关系，介绍了异步电动机的各种保护装置。电动机保护主要有两大类：采用电流检测型的有热继电器，带有热磁脱扣的电动机保护用断路器，电于式和固态继电器，带电子式脱扣的电动机保护用断路器以及软起动器；直接检测电动机绕组温度的温度检测型有双金属片温度继电器、热保护器、检测线圈和热教电阻温度继电器等，但由于需直接埋入电机绕组，价格较贵、维修困难等原因，仅在部分频繁操作场合使用。最后指出不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。 关键词：异步电动机；保护装置；控制 1 电动机的保护与控制关系

通常来说，电动机的保护主要和控制方式有关。尽可能地实现控制中有保护，保护中有控制。例如，在电动机起动时会有四到七倍的额定起动电流。如果使用接触器来控制的话，就必须保证电器的接触头能够承受住起动电流的接通考核。但是即使是可以反复使用的接触器长时间的接触起动电流，也会造成触头磨损，进而破坏电器，而塑料外壳的断路器就更不能达到这种要求了。所以为了解决这种问题，我们可以在使用过程中把电动机和启动器一起串联在主回路之中，这时候主要就是依靠启动器的接触器直接来承受起动电流，而至于保护部分，则可以由其他装置来完成。 2 电流检测型保护装置

2.1 热继电器主要是利用负载电流流过来进行校准电阻元件，这就会导致双金属热元件在受到高温加热之后产生变形弯曲，进而使继电器的触点破坏了以前的动作。热继电器的动作时间准确性不是很高，但是对电动器却有十分有效的保护作用。随着热继电器的结构设计不断提高和改进，它在原有功能的基础上还具备了温度补偿功能，而且还具有对电动机负载不平衡现象的保护功能等等。 2.2 针对带有热磁脱口的电动机保护主要是使用热式断路器，它的用途、动作及原理和热继电器是基本相似的，它的双金属元件在受到高温加热会出现弯曲现象并直接顶到脱口装置上，而有的时候会出现触点相接通的情况，最后导致断路器直接断开。由于电动机中的电磁铁整定值比较高，只能在短路时候动作。此设备具有操作简单、价格比较低廉，可靠性强的特点，目前仍然在使用。 2.3 电子式过电流继电器通过内部各相电流互感器检测故障电流信号，经电子电路处理后执行相应的动作。电子电路变化灵活，动作功能多样，能广泛满足各种类型的电动机的保护。其特点是： 2.3.1 多种保护功能。主要有三种：过载保护，过载保护十断相保护，过载保护十断相保护+反相保护。

2.3.2 动作时间可选择（符合gbl4048.4-93标准）。

标准型（10级）：7.2in（in为电动机额定电流），4-1os动作，用于标准电动机过载保护，速动型（10a级）：7.2in时，2-1os动作，用于潜水电动机或压缩电动机过载保护。慢动型（30级）：7.2in时，9-30s动作，用于如鼓风机电机等起动时间长的电动机过载保

护。

2.3.3 电流整定范围广。电流整定最大值和整定最小值之比一般为三到四倍，甚至是更高，而针对热继电器来说为一点五六倍，电流整定范围比较大的适用于容量经常变动的电动机。

2.3.4 有故障显示。主要是通过保护装置上的发光二极管来显示出故障的基本类型，这样比较方便选择最合适的检修方式。 2.4 固态继电器它是一种具有各种功能的微处理器装置，主要是从继电器功能的简单电子式装置发展来的。具体的功能不同其成本和价格也是不同的，越复杂的继电器也只能够用于比较昂贵的电动机，它具有测量、检测、保护的功能，具体的表现为：具有最大的起动冲击时间和电流，过电流运行；断相电流；能够长时间加速大惯性负载等等功能，这就使固态继电器受到了人们的广泛关注，被应用到异步电动机的电气装置保护中，起到的效果也是很明显的。 上边这些信息都可以直接输入到微处理器，值得注意的是应该直接加上所需要的时间，保证电动机工作过程中在出现损坏之前，直接把电源切断。我们也可以使用发光二极管来检测故障类别并检查出原因，采取有效的措施解决。

2.5 带有电子式脱扣的电动机保护用断路器其动作原理类同上述电子式过电流继电器或固态继电器。功能主要有：电路参量显示（电流、电压、功率、功率因数等），负载监控（按规定切除或投入负载），多种保护特性（指数曲线反时限、i2t曲线反时限、定时限或其组合），故障报警，试验功能，自诊断功能，通信功能等。

产品如施耐德电气公司生产的m系列低压断路器。 2.6 软起动器

软起动器的主电路采用晶闸管，控制其分断或接通的保护装置一般做成故障检测模块，用来完成对电动机起动前后的异常故障检测，如断相、过热、短路、漏电和不平衡负载等故障，并发出相应的动作指令。其特点是系统结构简单，采用单片机即可完成，适用于工业控制。

3 温度检测型保护装置

3.1 双金属片温度继电器它直接埋入电动机绕组中。当电动机过载使绕组温度升高至接近极限值时，带有一触头的双金属片受热产生弯曲，使触点断开而切断电路。产品如jw2温度继电器。 3.2 热保护器它是装在电动机本体上使用的热动式过载保护继电器。与温度继电器不同的是带2个触头的碗形双金属片作为触桥串在电动机回路，既有流过的过载电流使其发热，又有电动机温度使其升温，达到一定值时，双金属片瞬间反跳动作，触点断开，分断电动机电流。它可作小型三相电动机的温度、过载和断相保护。 4 保护装置与异步电动机的协调配合 4.1 过载保护装置与电动机的协调配合

过载保护装置的动作时间应该比电动机的动作时间稍微长一些。为了保证过载保护装置的正常运转，应该尽可能地使过载保护装置躲开电动机的起动电流，此外，也不能出现动作时间过长，必须在电动机热特性条件下才能真正地实现保护作用。过载保护装置的瞬

时电流也应该比电动机的略微长一点。当前有些过载保护装置本身就带有瞬时动作功能，除了电流略大些，起动电流的峰值也应该比动作电流大，这样才能保证其正常工作。

4.2 过载保护装置与短路保护装置的协调配合一般情况下，过载保护装置是没有针对短路电流的分断能力。在运行过程中如果发生了短路现象，只能由主电路中串联的短路保护装置来切断电路。如果故障电流比较小的话，属于过载范围内的，则还是需要过载保护装置进行切断电路。值得注意的是二者只能选择其一。 5 结语

异步电动机的保护工作直接涉及到机械设备的正常运转和电气装置的可靠性。当前通过直接检测电动机的绕组温度就可以保护由于过载而引起的过热问题，这也是当前一种比较有效的保护方式。但是这种方式是需要直接埋入到电动机的绕组中，这所需要的费用是比较高的，而且维修起来也不是很容易，所以只是被应用到频繁操作的场合。如果从经济性靠里的话，我们可以采用电流检测型，这种防范具有操作简单，价格低廉，功能可靠的特性，而且保护电动机功能比较好，目前来说是使用比较广泛的一种保护形式。有些大容量电动机保护本身对动作性能要求就比较高而且功能要求也比较齐全，我们可以采用电子式的继电器。总之，不论是采用哪种保护装置，都应该考虑装置和电动机之间的协调程度。