電動機保護器在工業中的使用原則及保護原理分析
摘 要：現如今，隨著科技和經濟的發展，電動機以其能量轉換效率高，使用方便等特點在工業中廣泛使用，而隨著工業自動化技術的發展，各種自動控制以及順序控制設備的出現，電動機經常需要在頻繁啟動、制動、正轉、反轉等方式下運動，這就對電動機的運行提出了更高的要求。由于電動機主要作為動力設備需要帶動其他機械傳動進行動作，電動機的故障將會極大的影響工業生產的正常運行。電動機保護器作為電動機最主要的保護設備對電動機起著全面的保護作用，文章主要對電動機保護器的保護原理以及保護器的在工業中的使用原則進行介紹。
前言
隨著經濟的快速發展，電動機以其高效、環保、種類多樣、使用方便等特點被應用于各個領域，例如：工農業、交通運輸、國防等領域。電動機作為最主要的動力源需要面對各種復雜的環境，而且隨著自動控制技術的發展，電動機所面臨的工作環境較以前更為苛刻，需要頻繁的在啟動、制動、正轉、反轉等方式下運動，因此發生問題的幾率較以前更大，電動機保護器是針對以上問題設計出來的，其對電動機起著全面保護控制，對于延長電動機的使用壽命以及電機故障報警方面起著非常重要的作用，現今，電動機保護器已經被廣泛應用于所有的用電領域，對于經濟的發展起著非常重要的作用。
1、電動機保護器簡介
電動機保護器的作用是給電機全面的保護控制，在電機出現過流、欠流、斷相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉子偏心時、繞組老化予以報警或保護控制。
1.1 電動機保護器的主要類型
電動機保護器被應用于所有的用電領域，其根據使用情況以及檢測方式等的不同被分為以下幾種類型：
（1）熱繼電器：普通小容量交流電機，良好工作條件，不存在頻繁啟動等惡劣工況，由于精度差，可靠性不能保證，不推薦使用。
（2）電子型：檢測三相電流值，整定電流值采用電位器旋鈕或拔碼開關操作，電路一般采用模擬式，采用反時限或定時限工作特性，旅行用品。保護功能包括過載、缺相、堵轉等故障保護，故障類型采用指示燈顯示，運行電量采用數碼管顯示。
（3）智能型：檢測三相電流值，保護器使用單片機，實現電動機智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數字設定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據自己實際使用要求和保護情況在現場自行對各種參數修正設定，采用數碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協議，如ModBUS、ProfiBUS等，價格相對高些，用于較重要場合，如今高壓電動機保護均采用智能型。
（4）熱保護型：在電動機中埋入熱元件，根據電動機的溫度進行保護，保護效果好，但電動機容量較大時，需與電流監測型配合使用，避免電動機堵轉時溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導致電動機繞組受損。
（5）磁場溫度檢測型：在電動機中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據電動機內部旋轉磁場的變化和溫度的變化進行保護，主要功能包括過載、堵轉、缺相、過熱保護和磨損監測，保護功能完善，缺點是需在電動機內部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。
1.2、電動機保護器的發展歷程
隨著科技和經濟的發展，對于電動機的要求也越來越高，電動機正向著小體積、高扭矩、高輸出的方向發展，雖然電動機絕緣技術有了非常重大的突破，但是電動機的熱容量卻相較于原來要小得多，這就造成電動機耐過負荷的能力越來越弱，同時隨著自動化技術的發展，要求電機經常進行起動、制動、正反轉以及變負荷等多種方式，這就需要使用電動機保護器對電動機進行保護，而且，隨著電動機的應用范圍越來越大，其所處的環境也越來越復雜，尤其是一些潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場合，更容易造成電動機的損壞。同時由于早先的保護裝置已經無法適應電動機的保護需求，需要更為靈敏、可靠的保護裝置，現今，新型的電機保護器已經發展為電子式和智能型，靈敏度高，可靠性高，功能多，調試方便。可直接顯示電動機的電流、電壓、溫度等參數，保護動作后故障種類一目了然，極大方便了故障的判斷，有利于生產現場的故障處理和縮短恢復生產時間。另外，根據電動機氣隙磁場進行電動機偏心檢測技術使電動機磨損狀態在線監測成為可能，通過曲線顯示反映電動機偏心程度的值的變化趨勢，記錄兩年時間該值的變化情況，可早期發現軸承故障，做到早發現，早處理，避免掃膛事故發生。電動機保護裝置的目的，是為了能夠使電動機能夠在電動機過載時正常工作，而且還能提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。
2、電動機保護器的簡介
根據電動機的損壞形式來說，電動機的主要機械故障為繞組損壞和軸承損壞兩方面。而造成電動機出現以上這些機械故障的原因主要為：
（1）由于電動機長時間工作發熱造成的電動機繞組的絕緣老化損壞，造成定子轉子繞組間的絕緣遭到破壞，從而使定轉子繞組匝間短路或是對地短路。
（2）由于電網供電質量不達標，電源電壓三項不平衡造成電動機長期處于高次諧波嚴重或者電動機斷相運行。
（3）電源質量不足造成電動機無法正常啟動或者是短時間內重復啟動，從而造成電動機長時間承受過大的啟動電流導致電機過熱，將其電機的繞組或者是其他的內部損壞，由于機械故障造成的電動機轉子堵轉。
電動機保護器的工作原理：當電動機發生對稱故障和不對稱故障時，都會引起其三項電流的變化，流過繞組的電流過大，超過電動機的額定電流，電機過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定值。電源電壓欠壓，運行電流上升的比例將等于電壓下降的比例；電機過載時，常造成堵轉，此時的運行電流會大大超過額定電流。針對以上情況，電動機保護器可通過對三相運行電流進行檢測，根據運行電流的不同性質來確定不同的保護方式，從而對電機予以的斷電保護。
從以上分析可以得出，符合要求的電動機保護器并不是越先進越好而是應當根據電機的使用環境以及使用需求等進行分析，選出符合要求的電動機保護器，這些保護器應當滿足可靠、經濟、方便等方面的需求。電動機保護器經過長時間的發展和演變，已經能夠良好的滿足對于電動機保護的需求。
3、電動機保護器的選用原則
在進行電動機保護器的選型時，需要注意嚴格按照電動機的額定電流來選擇保護器，防止人為放大和縮小保護范圍，避免由于量程太大或太小而造成的測量誤差，從而使保護器無法正常對電動機進行保護，除了考慮額定電流外還需要從電機的負載類型、使用環境、電機主體設備的重要程度、電機退出運行是否對生產系統造成嚴重影響等因素等方面做到綜合考慮，做到選型合理，一般選型都是從簡單到復雜，在剛開始首先選用功能較為簡單且能滿足需求的保護器，但是當對保護提出更高的要求時，才選用功能較為復雜的保護裝置，做到既經濟有合理。
4、結束語
隨著電力電子技術的發展，電動機保護器已經發展出了智能型電動機保護器，因此，設計人員在考慮電動機保護器的選用時應當充分的考慮電動機的使用情況，合理的選用電動機保護器，從而達到有效的防止電機意外燒毀的發生，提高電氣自動化控制的可靠性，促進國民經濟的健康發展。
參考文獻
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