常见的电机有哪些种类的保护和电器?

08-3-20 23:12:30

异步电动机的保护是一个复杂的问题。在实际使用中,应根据电动机的容量、类型、控制方式和配电设备选择合适的保护装置和起动设备。

电动机保护与控制的关系

电机保护往往与其控制方式有关,即保护中有控制,控制中有保护。比如电机直接启动时,往往会产生4-7倍额定电流的启动电流。如果由接触器或断路器控制,电器的触点应能承受启动电流的通断评估。即使是可以频繁操作的接触器,也会造成触点磨损增加,损坏电器。即使不经常操作,也很难满足塑壳断路器的要求。因此,在使用中,常与主电路中的启动器串联使用。此时起动机中的接触器承担开启起动电流的考核,其他电器只承担正常运行时电机过载电流分断的考核。至于保护功能,是由配套的保护装置来完成的。

此外,对电机的控制也可以采用无触点方式,即软启动控制系统。电动机的主电路由晶闸管接通和断开。为了避免这些元件的连续损耗,一些真空接触器在正常运行时用来承载主电路(与晶闸管并联)的负载。这种控制是编程或非编程的;近距离控制或远程控制;慢速启动或快速启动等。另外,依靠电子电路,很容易实现像电子继电器一样的各种保护功能。电机保护装置

电机的损坏主要是由于绕组过热或绝缘性能下降造成的,绕组过热往往是由于流过绕组的电流过大造成的。有两种主要类型的电机保护:电流和温度检测。下面介绍一些产品。

1.电流检测型保护装置

(1)热继电器利用负载电流流过被校准的电阻元件,使双金属热元件受热后弯曲,使继电器的触点在电机绕组烧坏前动作。其动作特性接近电机绕组的允许过载特性。虽然热继电器动作时间的准确性一般,但它可以用于电机

取得成效

过载保护。随着结构设计的不断完善,除了温度补偿外,还具有断相保护和负载不平衡保护功能。比如ABB公司进口的T系列双金属热过载继电器;西门子进口的3UA5、3UA6系列双金属热过载继电器;JR20和JR36热过载继电器,其中Jn36为二次开发产品,可替代淘汰产品JRl6。

(2)热磁脱扣电机保护断路器用于过载保护,其结构和动作原理与热继电器相同。双金属热元件弯曲后,有的直接推动脱扣器,有的使触点接通,最后断路器断开。电磁铁整定值高,只在短路时动作。其结构简单,体积小,价格低,动作特性符合现行标准,保护可靠,所以近来仍被广泛使用,特别是小容量断路器。比如ABB公司进口的M611电机保护断路器,国产DWl5低压万能式断路器(200—630A),S系列塑壳断路器(100,200,400)。

(3)电子式过流继电器通过内部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,可广泛满足各种类型电机的保护。其特征在于:

①多重保护功能。主要有三种类型:过载保护、带十缺相保护的过载保护、带十缺相保护的过载保护和反相保护。

②可选择动作时间(符合GBL 4048.4-93标准)。

标准型(10级):7.2 in (in为电机额定电流),4-1os动作,用于标准电机过载保护,速动型(10A级):7.2 in,2-1os动作,用于潜水电机或压缩机电机过载保护。缓动型(30级):7.2In,9-30s动作,用于启动时间长的电机的过载保护,如鼓风机电机。

③电流设定范围宽。最大值与最小值之比一般可达3-4倍,甚至更多倍(热继电器为1.56倍),特别适用于电机容量变化频繁的场合(如矿井)。

④有故障显示。故障类别用LED显示,方便维修。

(4)固态继电器,是完成继电器功能的简单电子器件,发展成为具有多种功能的微处理器器件。其成本和价格随功能不同而不同,最复杂的继电器只能用于大型昂贵的电机或重要场合。其监视、测量和保护的主要功能是:

①最大启动冲击电流和时间;

②热记忆;

⑤大惯性负载长期加速;

(4)缺相或不平衡相电流;

⑤相序;

6.欠压或过压;

⑦过流(过载)运行;

⑧堵塞;

⑨负载损失(轴断裂、输送带断线或泵吸工作电流下降引起);

⑩电机绕组温度和负载轴承温度;

⑩超速或失速。

以上每一条信息都可以编程到微处理器中,主要是增加了要求的时限,以保证在电机启动或运行过程中损坏前切断电源。还可以用发光二极管或数字显示故障的类型和原因,还可以向计算机输出数据。

(5)带电子脱扣的电动机保护用断路器的动作原理与上述电子式过电流继电器或固态继电器相似。功能主要包括:电路参数(电流、电压、功率、功率因数等)显示。)、负荷监控(按规定切断或投入负荷)、各种保护功能(指数曲线反时限、I2t曲线反时限、定时限或其组合)、故障报警、测试功能、自诊断功能、通信功能等。施耐德电气公司M系列低压断路器等产品。

(6)软启动器软启动器主电路采用晶闸管,控制其断开或接通的保护装置一般做成故障检测模块,用于检测电动机启动前后的异常故障,如断相、过热、短路、漏电、负载不平衡等,并发出相应的动作指令。其特点是系统结构简单,可由单片机完成,适合工业控制。

2.温度检测型保护装置

(1)双金属温度继电器它直接埋在电机绕组中。当电机过载导致绕组温度上升到极限值时,带触点的双金属受热弯曲,使触点断开,切断电路。JW2温度继电器等产品。

(2)热保护器它是安装在电机本体上的热过载保护继电器。与温度继电器不同,双触点碗形双金属作为触点桥与电机电路串联。流过它的过载电流和电机的温度都会使它发热。当达到一定值时,双金属瞬间弹起,触点断开,电机电流被切断。可用于小型三相电机的温度、过载和断相保护。sPB、DRB热保护器等产品。

(3)检测线圈:测温电机定子各相绕组内嵌有1-2个检测线圈,绕组温度由自动平衡温度计监测。

(4)热敏电阻温度继电器直接埋在电机绕组中。一旦超过规定温度,其电阻值急剧增加10-1000倍。使用时配有电子电路检测,然后激活继电器。JW9系列船用电子温度继电器等产品。

保护装置与异步电动机的协调配合

为了保证异步电动机的正常运行并对其进行有效保护,必须考虑异步电动机与保护装置之间的配合。特别是当小容量异步电动机用于大容量电网时,保护的配合更为突出。

1.过载保护装置与电机的配合

(1)过载保护装置的动作时间应略长于电动机的启动时间。从附图中可以看出,电机过载保护装置的特性只有避开电机启动电流的特性才能保证其正常运行;但其动作时间不能太长,其特性只能在电机的热特性下起到过载保护作用。

(2)过载保护装置的瞬时动作电流应略大于电动机的起动冲击电流。如果某些保护装置具有过载瞬时动作功能,其动作电流应大于动态电流的峰值,才能使电动机正常启动。

(3)过载保护装置的动作时间应短于导线的热特性,以起到供电线路的后备保护作用。

2.过载保护装置与短路保护装置的配合一般情况下,过载保护装置不具备开断短路电流的能力。一旦运行中发生短路,就需要在主回路中串联一个短路保护装置(如断路器或熔断器)来切断电路。如果故障电流较小,属于过载范围,过载保护装置仍应切断电路。因此,这两个动作之间应该有选择性。短路保护装置的特性用熔断器来表示,与过载保护特性曲线相交的电流为Ij。如果考虑保险丝特性的分散性,交叉电流为is和Ib。此时要求is以下的过电流应由过载保护装置切断,IB以上的短路电流应由短路保护装置切断,以满足选择性要求。显然,在IS-IB范围内很难保证选择性,所以要求范围尽可能小。根据现行IEC标准,限值为IS = O.75ij,IB = 1.25ij..目前过载保护装置的额定通断能力按0.75IJ评定,明显偏低。从IEC标准修订的趋势来看,未来有可能按照IJ进行评估,以提高其可靠性。因此,上述配合不仅要考虑其选择性,还要考虑其额定通断能力。

结论

异步电动机的保护是电气设备和机械设备可靠正常运行的关键之一。直接检测电机绕组温度来保护过载引起的过热是一种有效的保护方法,但由于需要直接埋设在电机绕组中,所以只用于一些频繁运行的场合,价格昂贵,维护困难。从经济角度考虑,采用电流检测型更有优势,加热继电器仍然是一种廉价、简单、可靠的电机保护形式(从实际使用来看,电流使用占大多数);电子或固态继电器可用于性能要求高、功能要求全或价格高的大容量电机保护;对于一般要求,使用热磁脱扣断路器保护电机更为实用。但无论采用哪种保护装置,都必须考虑过载保护装置与电机、过载保护装置与短路保护装置的配合。

众所周知,热继电器具有结构简单、成本低、体积小、使用方便等优点。但热继电器保护功能单一,精度低,动作不稳定,加热时间常数小。简单来说,热继电器什么都好,但是保护性能不可靠,这是它致命的弱点。也正因为如此,保护性能可靠的电子式电机保护器应运而生。在显示其生命力的同时,它正在经历一个逐渐成熟的过程。

我企业生产环境恶劣,高温、多尘、潮湿、连续生产,电机损坏率高。我们选择了几种形式的电动机保护器,并获得了一些经验。下面从可靠性、易用性、经济性三个方面谈谈我们对电子式电机保护器的不成熟体验。

电子式电动机保护器(电动机保护器)的可靠性

目前,热继电器广泛应用于工矿企业,但电机损坏的现象也普遍存在。据调查,异步电动机90%以上的故障是由过热引起的,其中近60%是由断相引起的,这不仅说明热继电器作为断相保护不可靠,也说明了断相保护的必要性。而且热继电器偶尔会因电机启动电流的冲击而导致自身断相,所以新型电机保护器必须具备断相保护功能。

如前所述,热继电器的发热时间常数较小,非常不适合惯性大、重负载启动的电机。往往采用启动时短路热继电器的方法,不仅控制系统结构复杂,成本增加,而且存在保护死区。为了避免启动时误动作,有的调整整定电流使保护失效。而大多数电子式电动机保护器的检测电流互感器,由于采用了快速饱和电流互感器,一般都具有冷时耐受性。

最长允许启动时间;热态快速过载动作特性。这正好匹配了工矿企业的实际电机保护需求,可以更可靠地保护电机过载。

热继电器的检测元件是双金属的。由于启动电流、过载等过流冲击,容易使双金属产生疲劳效应,造成刻度值偏差,动作不稳定,在生产现场不易发现,最终使其过载而不动作。而电子式电动机保护器由于检测元件采用电流互感器,不存在发热问题,动作稳定性较热继电器有了质的飞跃。

易用性

在比较先进的电子式电机保护器(电机保护器)中,检测元件一般采用电流互感器,并且有穿芯结构。自穿式电动机保护器(简称电动机保护器)的出现,因其与热继电器相比具有诸多优点,引起了电工界的极大兴趣。

穿芯结构不仅使用方便,而且与主电路完全隔离,不会影响主电路,提高了自身的可靠性。同时彻底解决了端子发热问题,互换性好。但目前国内外只有大型电动机保护器(电动机保护器)普遍采用穿芯式,小型的只能采用接线式。

电子式电机保护器(电机保护器)解决了热继电器功能单一的问题,它的缺点是需要工作电源。虽然电子电路对电源进行放大和驱动是合理的,但给电机保护器(电机保护器)的应用带来了一系列问题,如用户在使用前必须识别电源端子和知道电源电压电平等不便。另外,由于电机保护器(电机保护器)需要连续工作,受电压波动、干扰、自发热等因素影响,电机保护器的故障率也较高。据我厂使用过的电子式电动机保护器(电动机保护器)不完全统计,电动机保护器(电动机保护器)的故障有一半以上来自电源,这大大挫伤了电气工作者使用电子式电动机保护器(电动机保护器)的积极性。

另外,电子式电机保护器(电机保护器)由于执行元件采用电磁继电器,有两个不可克服的矛盾。

一是采用继电器常开触点实施保护方案,其特点是主电路不工作时触点常开,因此其触点必须与接触器的自保电路串联,使用户感到安装不便,不能用于自动控制电路中;

第二,保护方案是利用继电器的常闭触点动作来实现的。虽然它的控制触点可以像热继电器一样直接与控制电路串联,但由于它的自动复位,不能应用于自动控制系统。这大大限制了电子式电动机保护器的应用范围。一方面更换热继电器需要改变控制电路,另一方面由于长期无人值守工作,故障率相对较高,不能用于需要自动控制的设备,如泵、压缩机等。

经济

由于热继电器结构简单,生产批量大,成本极低;电子式电动机保护器(电动机保护器)一般由信号检测、放大、处理、执行、电源等部分组成,其生产成本远高于热继电器,给用户的初期投资带来一定压力,也给电子式电动机保护器(电动机保护器)的全面推广带来一定困难。作为制造商,在提高产品性能的同时,降低生产成本是一个需要不断努力的目标。

新型电机保护器(电机保护器)。

从上面可以看出,电子式电机保护器(电机保护器)的特点是功能可靠,但一般都存在结构复杂、使用维护不方便、体积大、成本高等缺点。这里我要介绍的是宁波海曙巨龙电器厂生产的,我厂使用了两年多的UL-E2系列电机保护器(电机保护器)。本产品保留了电子式电机保护器(电机保护器)的全部优点,并完全克服了这种电机保护器(电机保护器)的缺点。下面也从三个方面将其与常见的电子式电机保护器(电机保护器)进行比较。

功能:电机保护器(电机保护器)具有断相和过流保护功能。电机保护器(电机保护器)在我厂使用两年多,使用的是UL-E2系列电机保护器(电机保护器)的设备,基本没有发现电机损坏,尤其是退火窑引风机使用的电机保护器(电机保护器)。因为风扇动平衡不好,固定脚经常会因为震动而松动,进一步导致电源线被拉断或者端子松动,但是电机从来不会损坏。

电动机保护器(电动机保护器)除了具有一般电子式电动机保护器的功能多、动作灵敏、性能稳定外,还具有以下特点。电机保护器(电机保护器)具有独立的断相信号和过流保护信号,使电机保护器(电机保护器)即使过流设定值不当,也能可靠动作,无论电机在启动前是否断相或运行中断。UL-E2系列电机保护器(电机保护器)的电流设定用表盘表示,非常醒目方便。使用时,只需将刻度调整到电机额定电流对应的值即可。克服了目前国内同类产品满负荷调试的困难。这样使用电机保护器(电机保护器)后,可以充分发挥电机的过载能力,可靠地保护电机。

易用性:UL-E2系列电机保护器(电机保护器)使用非常方便。全系列采用串芯结构(仅1匝),无需外接电源。这方面日本欧姆龙公司同类产品的小尺寸保护器需要穿8圈。聚龙电器厂在这方面取得突破的关键是他们的执行机构采用了专利的微功率固态继电器,驱动功耗为1uW,而电磁继电器的驱动功率为2 0 0mW。相比之下,灵敏度高几个数量级,完全解决了无源和串联芯式电子保护器的问题。

并且电机保护器(电机保护器)具有智能特性。该保护器不仅可以直接与控制回路串联,而且可以自动识别手动控制回路和自动控制回路。使用时,不需要像热继电器一样调整复位模式。保护器动作后,对于手动控制回路能自动复位,但对于自动控制回路也能自锁,避免电机在故障状态下反复启动,加重电机损坏。

电机保护器(电机保护器)体积小,安装尺寸小,可与JR16热继电器互换。电机保护器(电机保护器)整个电路采用模块化全密封结构,内部采用固态继电器,防水防尘防爆,可适用于任何恶劣环境。我厂使用电机保护器(电机保护器)两年多,至今未发现电机保护器(电机保护器)损坏。

遗憾的是,电机保护器(motor protector)没有故障指示功能,无法直接判断故障原因。