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本文主要是關(guān)于電機(jī)過載保護(hù)器的相關(guān)介紹，并著重對電機(jī)過載保護(hù)器接線圖及其方法進(jìn)行了詳盡的闡述。
電機(jī)保護(hù)器的作用是給電機(jī)全面的保護(hù)，在電機(jī)出現(xiàn)過載、過流、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時(shí)，予以報(bào)警或保護(hù)的裝置。
選型
市場上電機(jī)保護(hù)產(chǎn)品未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，型號規(guī)格五花八門。制造廠商為了滿足用戶不同的使用需求派生出很多的系列產(chǎn)品，種類繁多，給廣大用戶選型帶來諸多不便；用戶在選型時(shí)應(yīng)充分考慮電機(jī)保護(hù)實(shí)際需求，合理選擇保護(hù)功能和保護(hù)方式，才能達(dá)到良好的保護(hù)效果，達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，減少非計(jì)劃停車，減少事故損失的目的。
（一）與選型有關(guān)的條件
1、電機(jī)參數(shù)：要先了解電機(jī)的規(guī)格型號、功能特性、防護(hù)型式、額定電壓、額定電流、額定功率、電源頻率、絕緣等級等。這些內(nèi)容基本能給用戶正確選擇保護(hù)器提供了參考依據(jù)。
2、環(huán)境條件：主要指常溫、高溫、高寒、腐蝕度、震動度、風(fēng)沙、海拔、電磁污染等。
3、電機(jī)用途：主要指拖動機(jī)械設(shè)備要求特點(diǎn)，如風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)、車床、油田抽油機(jī)等不同負(fù)載機(jī)械特性。
4、控制方式：控制模式有手動、自動、就地控制、遠(yuǎn)程控制、單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行、生產(chǎn)線集中控制等情況。啟動方式有直接、降壓、星角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動等。
5、其他方面：用戶對現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)護(hù)管理情況，非正常性的停機(jī)對生產(chǎn)影響的嚴(yán)重程度等。
與保護(hù)器的選用相關(guān)的因素還有很多，如安裝位置、電源情況、配電系統(tǒng)情況等；還要考慮是對新購電機(jī)配置保護(hù)，還是對電機(jī)保護(hù)升級，還是對事故電機(jī)保護(hù)的完善等；還要考慮電機(jī)保護(hù)方式改變的難度和對生產(chǎn)影響程度；需根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工作條件綜合考慮保護(hù)器的選型和調(diào)整。
（二）電機(jī)保護(hù)器的常見類型
1、熱繼電器：普通小容量交流電機(jī)，工作條件良好，不存在頻繁啟動等惡劣工況的場合；由于精度較差，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或拔碼開關(guān)，電路一般采用模擬式，采用反時(shí)限或定時(shí)限工作特性。保護(hù)功能包括過載、缺相、堵轉(zhuǎn)等，故障類型采用指示燈顯示，運(yùn)行電量采用數(shù)碼管顯示。
3、智能型：檢測三相電流值，保護(hù)器使用單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)智能化綜合保護(hù)，集保護(hù)、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)電機(jī)具體情況在現(xiàn)場對各種參數(shù)修正設(shè)定；采用數(shù)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(xié)議，如ModBUS、ProfiBUS等，價(jià)格相對較高，用于較重要場合；高壓電機(jī)保護(hù)均采用智能型保護(hù)裝置。
4、熱保護(hù)型：在電機(jī)中埋入熱元件，根據(jù)電動機(jī)繞組的溫度進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)效果好；但電機(jī)容量較大時(shí)，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)溫度急劇上升時(shí)，由于測溫元件的滯后性，導(dǎo)致電機(jī)繞組受損。
5、磁場溫度檢測型：在電機(jī)中埋入磁場檢測線圈和測溫元件，根據(jù)電機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進(jìn)行保護(hù)，主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護(hù)和磨損監(jiān)測，保護(hù)功能完善，缺點(diǎn)是需在電機(jī)內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。
（三） 保護(hù)器類型在電動機(jī)工作條件下的選擇
1、對于工作條件要求不高、操作控制簡單，停機(jī)對生產(chǎn)影響不大的單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行電機(jī)，可選用普通型保護(hù)器，因普通型保護(hù)器結(jié)構(gòu)簡單，在現(xiàn)場安裝接線、替換方便，操作簡單，具有性價(jià)比高等特點(diǎn)。
2、對于工作條件惡劣，對可靠性要求高，特別是涉及自動化生產(chǎn)線的電動機(jī)，應(yīng)選用中高檔、功能較全的智能型保護(hù)器。
3、對于防爆電機(jī)，由于軸承磨損造成偏心，可能導(dǎo)致防爆間隙處摩擦出現(xiàn)高溫，產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)，應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能。對于大容量高壓潛水泵等特殊設(shè)備，由于檢查維護(hù)困難，也應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能，同時(shí)監(jiān)測軸承的溫度，避免發(fā)生掃膛事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失。
4、應(yīng)用于有防爆要求場所的保護(hù)器，要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的具體要求，選用相應(yīng)的防爆型保護(hù)器，避免安全事故發(fā)生。
（四） 保護(hù)器主電流的接線方式選擇
主電流接線方式分為：
1、一次穿芯式（也可以利用外圍電流互感器二次回路）
2、接線柱式（也可以利用外圍電流互感器二次回路）
3、直接插進(jìn)式
一次穿芯式接線方便安全，避免了因接線柱接觸不良引起接觸電阻發(fā)熱。電動機(jī)額定電流值在5A以上，一般都可以選用一次穿芯接線。
直接插進(jìn)接線方式接線方便，特別對于那些空間小、適合安裝位置的情況下，選用插進(jìn)式保護(hù)器可以與接觸器輸出主觸頭直接相接。
（五） 保護(hù)器整定電流范圍的選擇
為了適應(yīng)不同功率電動機(jī)的選配，保護(hù)器基本上都設(shè)有一定的電流調(diào)節(jié)范圍，在選用保護(hù)器時(shí)，根據(jù)電動機(jī)額定電流值盡可能選擇整定電流范圍中間區(qū)域的值。
（六） 工作電源選擇
工作電源主要是供保護(hù)器內(nèi)部電路工作，無需工作電源型除外，工作電源等級一般分為：AC380V，220V，110V，36V。對于工作電源選擇無特殊要求，因?yàn)樗仟?dú)立供電單元，用戶只要根據(jù)電動機(jī)控制回路電壓等級來選擇。
在電機(jī)過載（大于保護(hù)器預(yù)置電流）或電機(jī)斷相（其中一相或多相無電流）運(yùn)行時(shí)，常閉觸電3、4會短暫斷開（圖中電路），接觸器因此失電復(fù)位，3、4會恢復(fù)原（閉合）狀態(tài)。 電動機(jī)保護(hù)器由三相電流互感器、檢測、放大、延時(shí)、調(diào)整電路和執(zhí)行繼電器組成。檢測電路檢測到電流互感器感應(yīng)的電流缺相或大于設(shè)定值時(shí)，經(jīng)放大器放大，使繼電器動作。繼電器觸頭串接于接觸器線圈供電回路中，繼電器動作后使接觸器斷電，起到保護(hù)電機(jī)作用。延時(shí)電路用于避開電機(jī)起動電流，其時(shí)長可調(diào)。調(diào)整電路用于根據(jù)被保護(hù)電機(jī)工作電流精確設(shè)置動作電流。
3、4是常開觸點(diǎn)，1、2（線圈）分別接電源的A、C相（啟動時(shí)），KM線圈兩端分別接C、A（經(jīng)3、4）相；若保護(hù)器動作，則3、4斷開，KM線圈回路斷路而失電復(fù)位。
一、工作原理經(jīng)典的電機(jī)星三角啟動方式主要的保護(hù)是熱繼電器。若使用熱繼電器對大型電機(jī)作保護(hù)，就會使大電線出現(xiàn)斷點(diǎn)（即進(jìn)出熱繼電器的螺絲接線）問題，容易出現(xiàn)發(fā)熱點(diǎn)和故障點(diǎn)。
如果不用熔斷器和熱繼電器，而采用電機(jī)綜合保護(hù)器來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)殡姍C(jī)綜合保護(hù)器是穿心式，就可以減少大電線的斷點(diǎn)，從而減少發(fā)熱點(diǎn)和故障點(diǎn)，且價(jià)格比兩者便宜。
使用電機(jī)綜合保護(hù)器時(shí)必須注意控制線路的接線問題。以確保正常運(yùn)行。
有的電機(jī)綜合保護(hù)器注明：“一定要接上負(fù)載才能正常工作，不接負(fù)載時(shí)處于缺相工作狀態(tài)。因此，綜合保護(hù)器是拒絕合閘的，電動機(jī)將無法啟動”。這說明電機(jī)綜合保護(hù)器內(nèi)部，是依靠電流互感器，檢測三相電流的有無，來判斷缺相否。在未接通電源和沒有負(fù)載時(shí)。這個(gè)閉點(diǎn)實(shí)際上是開點(diǎn)，所以沒法合閘。如型號為JD-6-300A的電機(jī)綜合保護(hù)器。
利用按鈕的動作，錯(cuò)開了保護(hù)器電流檢測的開閉點(diǎn)問題。在時(shí)間繼電器的線包前面串并接了KM01和KM02兩個(gè)輔助閉點(diǎn)，是為了在啟動結(jié)束后，關(guān)斷時(shí)間繼電器（因?yàn)闀r(shí)間繼電器繼續(xù)通電沒有意義）。 、JD-6型電機(jī)綜合保護(hù)器的原理如圖2所示。具有缺相、過載的反時(shí)限特性保護(hù)功能。
電路主要由雙時(shí)基IC芯片NE556與電壓電流取樣環(huán)節(jié)組成比較電路、多諧振蕩電路、單穩(wěn)態(tài)電路等。
簡述如下：
1．缺相保護(hù)L1~L3．三個(gè)電流互感器取樣，經(jīng)三個(gè)三極管U9~U11組成的與門，在電阻R4上獲得門限電位。
缺相時(shí)，只要其中一個(gè)三極管截止，在R4上形成低電位時(shí)，紅色發(fā)光二極管亮，便表示缺相。同時(shí)電容C6快速充電，NE556的左邊555時(shí)基組成比較單元。
NE556的OUT1輸出端⑤腳是高電位，繼電器K1斷開，對外的保護(hù)點(diǎn)也斷開，從而使接觸器回路跳開，電機(jī)斷電而受到缺相保護(hù)。
不缺相時(shí)，在R4上形成高電位時(shí)，電容C6不能充電，NE556的OUT1輸出端⑤腳變成低電位，K1吸合。對外的保護(hù)點(diǎn)是閉點(diǎn)，電機(jī)具備啟動的條件。
2．正常運(yùn)行電機(jī)啟動后，在正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器的取樣電位不會高于時(shí)基內(nèi)部比較電位。多諧振蕩電路也變成一個(gè)比較電路。NE556的OUT2輸出端⑨腳變成高電位，綠色發(fā)光二極管常亮，表示運(yùn)行正常。
3．
過載保護(hù)過載時(shí)，R4上的取樣電位高于時(shí)基內(nèi)部比較電位。隨著過載量的加重或時(shí)間的增長，R4上的取樣電位會相對增加。因而，多諧振蕩電路頻率也會隨著增高。對應(yīng)NE556的OUT2輸出端⑨腳電位，高低交替變化（唯一不足的是：這種電機(jī)綜合保護(hù)器的電流取樣只有一相），一旦⑨腳電位變低，單穩(wěn)態(tài)電路電容C6開始充電，按照變化的頻率充電。當(dāng)電動機(jī)過載電流倍數(shù)較大時(shí)，對應(yīng)多諧振蕩脈沖中，低電平所占時(shí)間相對較長，這時(shí)C6充電速度較快；相反，當(dāng)過載電流倍數(shù)較小時(shí)，C6充電速度較慢。這使得電動機(jī)的過載保護(hù)具有反時(shí)限特性。達(dá)到整定的電流和時(shí)間后．
單穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)，NE556的OUT1輸出端⑤腳變成高電位，繼電器K1斷開，即對外的保護(hù)點(diǎn)也斷開。使接觸器回路跳開，電機(jī)不能再運(yùn)轉(zhuǎn)而受到過載保護(hù)。
電位器r1對過載保護(hù)電流進(jìn)行整定，電位器r2可對過載保護(hù)的反時(shí)限特性進(jìn)行調(diào)整。在啟動時(shí)，電動機(jī)的啟動電流比正常運(yùn)行后的過載電流倍數(shù)大得多．很容易使單穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)。按正常過載的整定。往往不能兼顧啟動（這也是這種保護(hù)器的又一缺陷）。
所以，調(diào)節(jié)好星三角啟動方式的切換時(shí)間，限制啟動電流，才能使電機(jī)綜合保護(hù)器定性的使用好。
過載時(shí)，NE556的OUT2輸出端⑨腳電位不斷地進(jìn)行高低變化。使接在輸出端的峰鳴器B1和黃色過載指示燈開始間歇鳴叫或閃光，可提示電動機(jī)過載。
二、整定與調(diào)整電機(jī)綜合保護(hù)器的使用必須有一個(gè)整定過程．以JD-6-300A電機(jī)綜合保護(hù)器為例介紹如下。
1．按照說明書方法進(jìn)行位置整定
（1）將代表時(shí)間和電流的兩個(gè)電位器順時(shí)針旋到底。即時(shí)間值和電流值最大。
（2）在電機(jī)和控制線路均為正常的前提下。啟動電動機(jī)，待其運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，綠色指示燈亮。這時(shí)，將右邊電流電位器反時(shí)針緩慢減小，直至過載黃色報(bào)警燈閃爍。然后，再稍微順時(shí)針增加一點(diǎn)，在1分鐘內(nèi)黃色過流指示燈不閃爍一次的臨界狀態(tài)為止。
（3）將左邊時(shí)間電位器反時(shí)針逐漸減小。大于電機(jī)的實(shí)際啟動時(shí)間。
2．大電機(jī)的過流整定有條件時(shí)可用低電壓大電流整定，如圖3所示。
圖1 T1為1kVA單相調(diào)壓器，12為500VA、380W36V工作燈變壓器。導(dǎo)線在電機(jī)綜合保護(hù)器內(nèi)纏繞10圈．用鉗形電流表卡在變壓器T2的36V二次則內(nèi)．緩慢增加電壓．并觀察鉗形電流表讀數(shù)。如對應(yīng)電機(jī)為110kW，為250A左右。
從220A到250A的變化中過載黃色指示燈由閃爍變?yōu)殚L亮，達(dá)到了過流保護(hù)。電機(jī)過流倍數(shù)整定在額定電流的1.25～1.5倍間，時(shí)間整定為反時(shí)限特性。即電流大時(shí)間就短些，但整個(gè)時(shí)間長度應(yīng)大于啟動時(shí)間。
整個(gè)調(diào)試過程時(shí)間要短，因?yàn)樽儔浩鳌⒄{(diào)壓器元件是處在安全短路狀態(tài)的。使用電機(jī)綜合保護(hù)器終歸是有些麻煩。所以，有些人就喜歡用熱繼電。器這種熟悉的形式。作成圖4的形式，雖然是熱繼電器的結(jié)構(gòu)形式。但是“以小代大”的。克服了大熱繼電器必須使大線“斷點(diǎn)”這一缺點(diǎn)。這種方式，是以電流互感器采樣電流信號。來表征電機(jī)的啟動和運(yùn)行時(shí)的電流情況。與電機(jī)的大電線是非接觸式的。
再通過小熱繼電器來實(shí)現(xiàn)熱過載保護(hù)功能。還是做到了減少大線的“斷點(diǎn)”發(fā)熱和故障多的問題。
這種方式和電機(jī)綜合保護(hù)器一樣，也具備非接觸式的特點(diǎn)，而且節(jié)能。這里順帶提一句，生產(chǎn)廠家能否把大熱繼電器改成這種形式呢？如生產(chǎn)廠家把它作成一體化，再把熱繼電器容量減小到0.1—1A，這樣既方便又節(jié)能。因?yàn)椋瑹崂^電器中的熱雙金屬片在動作的過程中，具有反時(shí)限的功能。
完全正好作電機(jī)的過流熱保護(hù)。
首先使用螺絲刀將保護(hù)器的輸入端接電源，然后按下“試驗(yàn)按鈕”，觀察保護(hù)器是否跳閘，跳閘說明保護(hù)器是完好的。
其次使用螺絲刀將保護(hù)器的輸出端接用電設(shè)備，比如三相電機(jī)、水泵等等。
最后將保護(hù)器開啟即可。
