畢業(yè)論文淺論異步電動(dòng)機(jī)的故障及各種保護(hù)

1、淺論異步電動(dòng)機(jī)的故障及各種保護(hù) xxx（2007級(jí)，電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)）摘要：電動(dòng)機(jī)在工電力的應(yīng)用非常廣泛。尤其是三相電動(dòng)機(jī)，由于其功率大，運(yùn)行穩(wěn)定，控制簡(jiǎn)單，使用方便，在工廠企業(yè)中得到大量應(yīng)用。幾乎所有的拖動(dòng)裝置，尤其是泵類和風(fēng)機(jī)類的負(fù)載中，更離不開(kāi)電動(dòng)機(jī)，所以對(duì)電動(dòng)機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求也越來(lái)越高。為了保證異步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，必須掌握有關(guān)異步電動(dòng)機(jī)的故障及保護(hù)的基本知識(shí)，本文將通過(guò)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的常見(jiàn)故障及保護(hù)進(jìn)行初步探討，做到盡可能地及時(shí)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的事故隱患，或利用保護(hù)防患于未然。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī) 故障 保護(hù)1、電動(dòng)機(jī)的故障電動(dòng)機(jī)的故障大體分為兩部分：一部分是機(jī)械的原因。例如軸承和風(fēng)機(jī)的磨

2、損或損壞：另一部分是電磁故障，二者互有關(guān)連。如軸承損壞，引起電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，甚至堵轉(zhuǎn)，而風(fēng)葉損壞，使電動(dòng)機(jī)繞組散熱困難，溫升提高，絕緣物老化。電磁故障的原因很多，如電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、斷相、欠電壓和短路都足以使電動(dòng)機(jī)受損和毀壞。過(guò)載、斷相、欠電壓運(yùn)行都會(huì)使繞組內(nèi)的電流增大，發(fā)熱量增加(導(dǎo)體的發(fā)熱量是和電流的平方成正比的)，而短路造成的危害就更大。短路的原因是電動(dòng)機(jī)本身的絕緣材料質(zhì)量差或電動(dòng)機(jī)受潮(在農(nóng)村是經(jīng)常發(fā)生的，例如受雨淋或落水)，以致于繞組的相間擊穿，引起短路。此外，還有電動(dòng)機(jī)置于有酸堿物的場(chǎng)所，因受腐蝕而損壞絕緣。1、械方面有掃膛、振動(dòng)、軸承過(guò)熱、損壞等故障。1、1異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間氣隙很

3、小，容易導(dǎo)致定、轉(zhuǎn)子之間相碰。一般由于軸承嚴(yán)重超差及端蓋內(nèi)孔磨損或端蓋止口與機(jī)座止口磨損變形，使機(jī)座、端蓋、轉(zhuǎn)子三者不同軸心引起掃膛。如發(fā)現(xiàn)對(duì)軸承應(yīng)及時(shí)更換，對(duì)端蓋進(jìn)行更換或刷鍍處理。1.1.2、振動(dòng)應(yīng)先區(qū)分是電動(dòng)機(jī)本身引起的，還是傳動(dòng)裝置不良所造成的，或者是機(jī)械負(fù)載端傳遞過(guò)來(lái)的，而后針對(duì)具體情況進(jìn)行排除。屬于電動(dòng)機(jī)本身引起的振動(dòng)，多數(shù)是由于轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡不好，以及軸承不良，轉(zhuǎn)軸彎曲，或端蓋、機(jī)座、轉(zhuǎn)子不同軸心，或者電動(dòng)機(jī)安裝地基不平，安裝不到位，緊固件松動(dòng)造成的。振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，還會(huì)產(chǎn)生額外負(fù)荷。1.1.3、如果軸承工作不正常，可憑經(jīng)驗(yàn)用聽(tīng)覺(jué)及溫度來(lái)判斷。用聽(tīng)棒（銅棒）接觸軸承盒，若聽(tīng)到?jīng)_擊聲，

4、就表示可能有一只或幾只滾珠扎碎，如果聽(tīng)到有咝咝聲，那就是表示軸承的潤(rùn)滑油不足，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)要每運(yùn)行3000-5000小時(shí)左右需換一次潤(rùn)滑脂。在添潤(rùn)滑脂時(shí)不易太多，如果太多會(huì)使軸承旋轉(zhuǎn)部分和潤(rùn)滑脂之間產(chǎn)生很大的磨擦而發(fā)熱，一般軸承盒內(nèi)所放潤(rùn)滑脂約為全溶積二分之一到三分之二即可。在軸承安裝時(shí)如果不正確，配合公差太緊或太松，也都會(huì)引起軸承發(fā)熱。在臥式電動(dòng)機(jī)中裝配良好的軸承只受徑向應(yīng)力，如果配合過(guò)盈過(guò)大，裝配后會(huì)使軸承間隙過(guò)小，有時(shí)接近于零，用手轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活，這樣運(yùn)行中就會(huì)發(fā)熱。1.2電氣方面有電壓不正常繞組接地繞組短路繞組斷路缺相運(yùn)行等。1.2.1電源電壓偏高，激磁電流增大，電動(dòng)機(jī)會(huì)過(guò)分發(fā)熱，過(guò)分的高電

5、壓會(huì)危機(jī)電動(dòng)機(jī)的絕緣，使其有被擊穿的危險(xiǎn)。電源電壓過(guò)低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩就會(huì)大大降低，如果負(fù)載轉(zhuǎn)距沒(méi)有減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)過(guò)低，這時(shí)轉(zhuǎn)差率增大造成電動(dòng)機(jī)過(guò)載而發(fā)熱，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的壽命。當(dāng)三相電壓不對(duì)稱時(shí)，即一相電壓偏高或偏低時(shí)，會(huì)導(dǎo)致某相電流過(guò)大，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，同時(shí)轉(zhuǎn)距減小會(huì)發(fā)出“翁嗡”聲，時(shí)間長(zhǎng)會(huì)損壞繞組?？傊疅o(wú)論電壓過(guò)高過(guò)低或三相電壓不對(duì)稱都會(huì)使電流增加，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱而損壞電動(dòng)機(jī)。所以按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)電源電壓在額定值5%內(nèi)變化，電動(dòng)機(jī)輸出功率保持額定值。電動(dòng)機(jī)電源電壓不允許超過(guò)額定值的10%，；三相電源電壓之間的差值不應(yīng)大于額定值的5%。1.2.2電動(dòng)機(jī)繞組絕緣受到損壞，及繞組的導(dǎo)體和鐵心、機(jī)殼之

6、間相碰即為繞組接地。這時(shí)會(huì)造成該相繞組電流過(guò)大，局部受熱，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀繞組。出現(xiàn)繞組接地多數(shù)是電動(dòng)機(jī)受潮引起，有的是在環(huán)境惡劣時(shí)金屬物或有害粉末進(jìn)入電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部造成。電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)繞組接地后，除了絕緣已老化、枯焦、發(fā)脆外都可以局部處理，繞組接地一般發(fā)生在繞組伸出槽外的交接處（繞組端部），這時(shí)可在故障處用天然云母片或絕緣紙插入鐵心和繞組之間，在用絕緣帶包扎好涂上絕緣漆烘干即可，如果接地點(diǎn)在鐵心槽內(nèi)時(shí)，如果上成邊絕緣損壞，可以打出槽楔修補(bǔ)槽襯或抬出上成線匝進(jìn)行處理，若故障在槽底或者多處絕緣受損，最好辦法就是更換繞組。1.2.3繞組中相鄰兩條導(dǎo)線之間的絕緣損壞后，使兩導(dǎo)體相碰，就稱為繞組短路。發(fā)生在同

7、一繞組中的繞組短路稱為匝間短路。發(fā)生在兩相繞組之間的繞組短路稱為相間短路。不論是那一種，都會(huì)引起某一相或兩相電流增加，引起局部發(fā)熱，使絕緣老化損壞電動(dòng)機(jī)。出現(xiàn)繞組短路時(shí)，短路點(diǎn)在槽外修理并不難。當(dāng)發(fā)生在槽內(nèi)，如果線圈損壞不嚴(yán)重，可將該槽線圈邊加熱軟化后翻出受損部分，換上新的槽絕緣，將線圈受損的部位用薄的絕緣帶包好并涂上絕緣漆進(jìn)行烘干，用萬(wàn)用表檢查，證明已修好后，再重新嵌入槽內(nèi)，進(jìn)行絕緣處理后就可繼續(xù)使用，如果線圈受損傷的部位過(guò)多，或者包上新絕緣后的線圈邊無(wú)法嵌入時(shí)，只好更換新的繞組。1.2.4繞組斷路是指電動(dòng)機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子繞組碰斷或燒斷造成的故障。定子繞組斷部，各繞組元件的接頭處及引出線附近。

8、這些部位都露在電動(dòng)機(jī)座殼外面導(dǎo)線容易碰斷，接頭處也會(huì)因焊接不實(shí)長(zhǎng)期使用后松脫，發(fā)現(xiàn)后重新接好，包好并涂上絕緣漆后就可使用。如果因故障造成的繞組被燒斷則需要更換繞組。如轉(zhuǎn)子繞組發(fā)生斷路時(shí)，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)情況判斷。一般表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速變慢，轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)力，定子三相電流增大和有“嗡嗡”的現(xiàn)象，有時(shí)不能起動(dòng)。出現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組斷路時(shí)，要抽出轉(zhuǎn)子先查出斷路的部位，一般是滑環(huán)和轉(zhuǎn)子線圈的交接處開(kāi)焊斷裂所引起，重新焊接后就可使用。如果是線圈內(nèi)部一般使用斷條偵察器等專用設(shè)備來(lái)確定斷路部位。1.2.5三相異部電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，斷一根火線或斷一相繞組就會(huì)形成缺相運(yùn)行（俗稱單相），如果軸上負(fù)載沒(méi)有改變，則電動(dòng)機(jī)處于嚴(yán)重過(guò)載狀態(tài)，

9、定子電流將達(dá)到額定值的二倍甚至更高，時(shí)間稍長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)就會(huì)燒毀。在各行業(yè)中，因缺相運(yùn)行而燒毀的電動(dòng)機(jī)所占比重最大。一般電動(dòng)機(jī)缺相是由于某相熔斷器的熔體接觸不良，或熔絲擰的過(guò)緊而幾乎壓斷，或熔體電流選擇過(guò)小，這樣通過(guò)的電流稍大就會(huì)熔斷，尤其是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊下，更容易發(fā)生熔體非故障性熔斷。有時(shí)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷線路斷線，一般是安裝不當(dāng)引起的斷線，特別是單芯導(dǎo)線放線時(shí)產(chǎn)生的小圈扭結(jié)，接頭受損等都可能使導(dǎo)線在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生斷線。由于電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期使用使繞組的內(nèi)部接頭或引線松脫或局部過(guò)熱把繞組燒斷電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)缺相運(yùn)行時(shí)?？傊?，不管是什么樣的缺相，只要能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)不會(huì)造成大的危害。為了預(yù)防電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)缺相運(yùn)行

10、，除了正確選用和安裝低壓電器外，還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范，敷設(shè)饋電線路，同時(shí)加強(qiáng)定期檢查和維護(hù)。2.6電動(dòng)機(jī)的接地裝置。電動(dòng)機(jī)接地是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，可是有的單位往往忽視了這一點(diǎn)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)不明顯接地也可以運(yùn)轉(zhuǎn)，但這給生產(chǎn)及人身安全埋下了不安全隱患。因?yàn)榻^緣一旦損壞后外殼會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的對(duì)地電壓，這樣直接威脅人身安全及設(shè)備的穩(wěn)定性。所以電動(dòng)機(jī)一定要有安全接地。所謂的電動(dòng)機(jī)接地就是將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的某一金屬部分通過(guò)接地裝置與大地做電氣連接，而電動(dòng)機(jī)的接地就是金屬外殼接地。這樣即使設(shè)備發(fā)生接地和碰殼短路時(shí)電流也會(huì)通過(guò)接地向大地做半球形擴(kuò)散，電流在向大地中流散時(shí)形成了電壓降，這樣保證了設(shè)備及人身安全

11、。二、電動(dòng)機(jī)的保護(hù)2.1電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)電動(dòng)機(jī)過(guò)載的原因有：周圍環(huán)境溫度過(guò)高，散熱條件差；電動(dòng)機(jī)在大的起動(dòng)電流下緩慢起動(dòng)；電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期低速運(yùn)行；電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)運(yùn)行及經(jīng)常反接制動(dòng)等電動(dòng)機(jī)的過(guò)載由于電流增大，發(fā)熱劇增從而使其絕緣物質(zhì)受到損壞. 從電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)來(lái)看，鼠籠型電機(jī)的定子鐵心置放繞組的槽內(nèi)必須有良好的絕緣物，繞組(銅線)表面有絕緣漆層，繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，繞組與鐵心槽襯以絕緣物，三個(gè)端線所接的銅滑環(huán)，環(huán)間，環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間也是彼此絕緣的。為了保證電動(dòng)機(jī)的相間、帶電體與外殼的絕緣，通常是使用各種耐熱等級(jí)的絕緣材料的。各種絕緣都有一定的耐受工作溫度的指標(biāo)。iec85規(guī)定

12、a級(jí)(105)、e級(jí)(120)、b級(jí)(130)、f級(jí)(155)。八十年代，iec216提出了一個(gè)新的耐熱標(biāo)準(zhǔn)，稱為溫度指數(shù)ti(temperature index)以此代替iec85。ti是按阿尼羅烏絲(arrhenins)公式t=10 ab/t 計(jì)算的。式中： t壽命小時(shí)(h) t絕緣材料使用的溫度() a、b與材料有關(guān)的常數(shù)例如：某電動(dòng)機(jī)使用的絕緣材料a=2，b=1034，使用溫度t=164得 t=102(1034/642)=10 4.30=2000h它表示此絕緣物使用于164時(shí)，其使用壽命為20000小時(shí)。如果把使用溫度提高8，則t=1648=172t=10 2(1034/172)=10

13、 4=10000h它說(shuō)明很早以來(lái)，電工技術(shù)工作者提出的絕緣材料的使用溫度每增加8，其使用壽命就減半是有理論和實(shí)踐依據(jù)的。根據(jù)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)踐，對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)特性已由iec9474低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備。低壓機(jī)電式接角器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器作出了新的規(guī)定(我國(guó)的gb14048.4等效于iec標(biāo)準(zhǔn))，對(duì)無(wú)溫度補(bǔ)嘗的保護(hù)電器：1.0in2h不動(dòng)作1.2in2h動(dòng)作7.2in：2stp10s、4stp10s、6stp20s、9stp30s(也分4組，與上面的1.5in的4組相對(duì)應(yīng))。在八十年代，我國(guó)曾有科技人員對(duì)繞組采用b級(jí)絕緣(允許工作溫度為130)的電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行了實(shí)測(cè)(即不動(dòng)作和動(dòng)作的時(shí)間極限，此極限表明

14、不會(huì)引起絕緣水平下降的電流與時(shí)間的最大值)：以上實(shí)測(cè)值是在幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)上測(cè)試的，不夠全面，但它表明，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還是比較實(shí)際的(6in是老標(biāo)準(zhǔn))舊標(biāo)準(zhǔn)把6in作為可返回特性的電流，它相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，經(jīng)可返回時(shí)間(在通以6in時(shí)的延時(shí)時(shí)間，后將電流返回1倍in或0.9in，此段時(shí)間內(nèi)保護(hù)電器不允許動(dòng)作，這種可返回特性的規(guī)定是為了躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，它的可返回時(shí)間應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，舊標(biāo)準(zhǔn)的可返回時(shí)間分1s、3s、8s、13s幾種)。鑒于把起動(dòng)電流定在6倍和可返回時(shí)間固定在上述的4種已不能完全反映現(xiàn)實(shí)情況(例如y型鼠籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)就有5、 5.5、 6、 6.5、 6.8、 7的六種

15、)，因此我國(guó)的gb14048.4(等效采用iec9474)統(tǒng)一規(guī)定為7.2倍，并對(duì)不同的起動(dòng)時(shí)間規(guī)定了延時(shí)時(shí)間tp。美國(guó)nema(美國(guó)全國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì))1993年的mg1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載和失速(相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)和剛起動(dòng))保護(hù)作了新的規(guī)定：“輸出功率不超過(guò)500hp(馬力，相當(dāng)于368kw)，額定電壓不超過(guò)1kv的多相電動(dòng)機(jī)，在正常工作溫度初次起動(dòng)，耐受1.5倍全額電流的時(shí)間應(yīng)不等于2min”，又規(guī)定：“功率輸出不超過(guò)500hp，額定電壓不超過(guò)1kv的多相電動(dòng)機(jī)，在正常溫度初次起動(dòng)時(shí)，應(yīng)能耐鎖定轉(zhuǎn)子電流的失速時(shí)間不少于12s”，從以上標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)我國(guó)絕大多數(shù)的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)來(lái)看，選1.

16、5in為2min，7.2in為2stp10s是適合的。當(dāng)然，如果失速或起動(dòng)時(shí)間超過(guò)10s也可取其他的tp值。 怎樣進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)?現(xiàn)在對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)采用最多的是熱繼電器，也有相當(dāng)數(shù)量采用有復(fù)式脫扣器(熱動(dòng)和電磁脫扣器，后者用于短路保護(hù))的斷路器。對(duì)于重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(起動(dòng)時(shí)間為一般電動(dòng)機(jī)的數(shù)倍)，如果使用一般的熱繼電器，常常會(huì)在起動(dòng)過(guò)程中發(fā)生誤動(dòng)作(跳閘)，使電動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)。因此需要選用帶速飽和電流互感器或限流電阻的熱繼電器， 這種型式是通過(guò)速飽和電流互感器或限流電阻使起動(dòng)電流成比例地縮小，就可以大大延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，保證正常起動(dòng)，還有采取起動(dòng)時(shí)將熱繼電器短接，起動(dòng)完畢再將熱繼電

17、器投入運(yùn)行完全短路法。此外，對(duì)帶速飽和互感器的熱繼電器，起動(dòng)時(shí)將互感器二次繞組短接，起動(dòng)完畢后再使之投入等方法，來(lái)滿足重載起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的需要。2.2電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)(電動(dòng)機(jī)保護(hù)電器瞬時(shí)動(dòng)作電流整定值)電動(dòng)機(jī)在短路情況下的保護(hù)，通常選用斷路器，有的地方也使用熔斷器。一些文獻(xiàn)提到，斷路器的瞬時(shí)動(dòng)作電流整定值應(yīng)能躲過(guò)電動(dòng)機(jī)的全起動(dòng)電流。isct斷路器瞬時(shí)動(dòng)作電流整定值a； k 可靠系數(shù)，它考慮了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的 誤差和斷路器瞬動(dòng)電流的誤差，k一般取1.2；ist全起動(dòng)電流值，也稱尖峰電流a。所謂全起動(dòng)電流，是包括周期分量和非周期分量?jī)刹糠?。非周期分量的衰減時(shí)間約為30ms左右，而一般的非選擇性斷路器的

18、全分?jǐn)鄷r(shí)間在20ms之內(nèi)，因此必須把非周期分量考慮進(jìn)去。ist為1.72倍的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流ist。在諸多文獻(xiàn)中，如建筑電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定isct(1.72)ist，而工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定isct=1.7ist，有的手冊(cè)則規(guī)定icst為22.5倍的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流。低壓電器標(biāo)準(zhǔn)，如jb1284低壓斷路器的編制說(shuō)明中認(rèn)為，根據(jù)實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)，保護(hù)鼠籠型電動(dòng)機(jī)的斷路器，其瞬動(dòng)電流是整定在815倍電動(dòng)機(jī)的額定電流的，而繞線式電動(dòng)機(jī)應(yīng)整定在36倍電動(dòng)機(jī)額定電流。815倍鼠籠型電動(dòng)機(jī)額定電流是一個(gè)范圍，具體的數(shù)值還需要考慮電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、容量、起動(dòng)條件等等因素。以下，我們分析一下，鼠籠型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的全起動(dòng)電

19、流(類峰電流)。2.2.1起動(dòng)電流的低功率因數(shù)，過(guò)渡過(guò)程的非周期分量的存在。在這種情況下，周期分量的幅值盡管穩(wěn)定，但受非周期分量的影響，故有尖峰電流流過(guò)(功率因數(shù)低，表示電感l(wèi)大，時(shí)間常數(shù)t=l/r大，非周期分量imsin()et/t值大，非周期分量的衰減慢)。當(dāng)起動(dòng)電流的cos=0.3時(shí)，尖峰電流為起動(dòng)電流(有效值)的2倍左右；2.2.2殘余電壓的影響而產(chǎn)生的瞬間再合閘的尖峰電流。電動(dòng)機(jī)切斷電源后再接通時(shí)，當(dāng)切斷電源而電動(dòng)機(jī)尚未停下，就帶有殘余電壓。這種殘余電壓不僅是由于有剩磁而產(chǎn)生，而且還由于次級(jí)線圈(轉(zhuǎn)子)有殘余電流而形成，所存在的殘余電壓與再合閘時(shí)的電源電壓在某一相位時(shí)的疊加， 就會(huì)產(chǎn)

20、生尖峰電流。 其大小與電動(dòng)機(jī)完全停止后再起動(dòng)相比，要大(殘余電壓電源電壓)比電源電壓倍，這種尖峰電流雖然僅出現(xiàn)12周波，但足以使斷路器的瞬時(shí)脫扣器動(dòng)作。因?yàn)?1)、(2)兩個(gè)原因，可出現(xiàn)下列情況：2.2.1.1電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)由于cos為0.3，尖峰電流為(6in)的2倍，等于 in(有效值)故塑殼式斷路器的瞬時(shí)脫扣器整定電流值最小值為8.5in，(in為電動(dòng)機(jī)的額定電流)2.2.1.2星三角(y)起動(dòng) 也假設(shè)為cos0.3，當(dāng)從y起動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)的一瞬間(12周波)，2.2.1.3自耦減壓起動(dòng)時(shí) cos=0.3，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為6in，由于有尖峰電流的存在，原來(lái)按80抽頭的正常起動(dòng)電流為3.84in

21、，現(xiàn)提高到7.7in，按65抽頭的正常起動(dòng)電流為4.3in，現(xiàn)提高到5in。2.2.1.4瞬時(shí)再起動(dòng) 按cos為0.3，起動(dòng)電流為6in，考慮到殘余電壓的影響，尖峰電流為最大，是額定電流的24倍(622)(峰值)，其有效值為16.9717，因而斷路器的瞬時(shí)脫扣器的整定電流必須在電動(dòng)機(jī)額定電流的17倍以上。從以上分析可知，正是電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、結(jié)構(gòu)、起動(dòng)方式等的不同，導(dǎo)致尖峰電流的出現(xiàn)，由此而推出isct在815倍in之內(nèi)(個(gè)別的還可達(dá)到17倍in)，對(duì)于瞬時(shí)動(dòng)作電流可調(diào)的斷路器，其調(diào)節(jié)范圍按815倍in考慮，而大量的塑殼式斷路器(不可調(diào))，取其平均值12in，誤差采用熔斷器保護(hù)電動(dòng)機(jī)的瞬動(dòng)，熔斷器

22、的熔體電流可由下式確定： irin ist比 式中：ist 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流a； 決定起動(dòng)狀況和熔斷器的系數(shù)，一般為23之間。2.3、鼠籠型電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)電動(dòng)機(jī)的斷相分為兩類，一是電動(dòng)機(jī)外部的電源線斷線；二是電動(dòng)機(jī)內(nèi)部定子繞組的斷線，而電動(dòng)機(jī)內(nèi)部接線又分為星形聯(lián)結(jié)和三角形連接兩種。因此提到斷相必須分清是那一種性質(zhì)，另外，所謂斷相保護(hù)，是指正在運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)。2.3.1被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)的定子繞組是星形聯(lián)結(jié)，斷相運(yùn)行時(shí)，一般說(shuō)未斷的兩相電流會(huì)增大。由于電壓的不平衡，至少有一相電流增大。因是星形聯(lián)結(jié)，線電流等于相電流，所以對(duì)于星形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，選用一般的三極熱繼電器或三極保護(hù)電動(dòng)機(jī)型的斷路器，是能夠

23、起到有效保護(hù)的。2.3.2被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)的定子繞組是三角形聯(lián)結(jié)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生斷相時(shí)會(huì)有兩種情況產(chǎn)生：2.3.2.1電動(dòng)機(jī)外部的電源線斷線(如熔斷器相熔斷)，i2ph=2iph，i2=i3=i1phi2ph=1.5i 2ph此時(shí)線電流與相電流之間已不是的關(guān)系，線電流已經(jīng)不能正確反映相電流的大小，即不能有效地反映電動(dòng)機(jī)繞組是否已處于過(guò)載狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下斷相運(yùn)行時(shí)，i1ph=i3ph=0.58in(in為電動(dòng)機(jī)的額定電流)，i2ph=2iph=1.16in，i2=i3=1.5i2ph=1.51.6in=1.73in。此時(shí)如果選用一般的三極熱繼電器(或斷路器)，勉強(qiáng)可以起保護(hù)作用但是當(dāng)負(fù)載在

24、額定負(fù)載的65下斷線運(yùn)行時(shí)會(huì)動(dòng)作，時(shí)間長(zhǎng)了可能燒毀電動(dòng)機(jī)。為解決保護(hù)問(wèn)題，應(yīng)采用帶斷相保護(hù)的熱繼電器，如jr 20、t系列、3ua系列等。2.3.2.2電動(dòng)機(jī)的定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)，繞組斷了一相，此時(shí)就出現(xiàn)： i2=i3=iphi1= i ph可以看到，有一相線電流與未斷線前是一樣的，因此，可以選用一般的三極熱繼電器來(lái)保護(hù)。 2.4關(guān)于電動(dòng)機(jī)的欠電壓保當(dāng)?shù)蛪号潆姾陀秒婋娐芬虬l(fā)生故障而使網(wǎng)絡(luò)電壓大幅度降低時(shí)，就會(huì)使正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)出 現(xiàn)疲倒、堵轉(zhuǎn)、使大批電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生幾倍的過(guò)電流甚至短路。此時(shí)必須使用保護(hù)電器將故障電 壓切斷，以便保護(hù)電動(dòng)機(jī)(特別是功率為30kv及以上的電動(dòng)機(jī))及其線路。電壓降低到足

25、以使電動(dòng)機(jī)疲倒、堵轉(zhuǎn)的電壓，稱為臨界電壓。在臨界電壓出現(xiàn)時(shí)，低壓保護(hù) 電器恰好會(huì)動(dòng)作就稱為欠電壓保護(hù)。當(dāng)電網(wǎng)電壓低于電動(dòng)機(jī)的臨界電壓，保護(hù)裝置方始動(dòng)作，稱為失壓保護(hù)，失壓保護(hù)是欠電壓 保護(hù)的一種。根據(jù)理論計(jì)算，在額定負(fù)載(滿負(fù)荷)時(shí)，鼠籠型電動(dòng)機(jī)的臨界電壓uk=0.67ue；(ue為電動(dòng)機(jī)的額定電壓)；繞線型電動(dòng)機(jī)的臨界電壓uk=0.71ue。如果負(fù)載率是50，則鼠籠型電動(dòng)機(jī)的臨界電壓uk=0.5ue；繞線型電動(dòng)機(jī)的臨界電壓uk=0.525ue。 因此從理論值上看(理想的情況)，無(wú)論是鼠籠型或繞線型電動(dòng)機(jī)的欠電壓保護(hù)值，其上限為 0.70ue，下限值為0.5ue，而考慮各種誤差因素，gb140

26、48.2低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低 壓斷路器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，欠電壓動(dòng)作電壓值為(7035)ue。我們知道，在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)瞬間(或在全電壓下電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí))其電流 變得很大，此時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流i2 (折合到定子的轉(zhuǎn)子電流) ，由于剛起動(dòng)或堵轉(zhuǎn)，n0，s1，i12很大，一般可達(dá)57倍的in。如果電路的電壓下降到臨界電壓的上限值造成堵轉(zhuǎn)時(shí), 電動(dòng)機(jī)的電流最大可達(dá)5in，時(shí)間略長(zhǎng)就要燒毀電動(dòng)機(jī)。前者有殘余電壓，故有殘余電磁轉(zhuǎn)矩的作用，這就是電動(dòng)機(jī)達(dá)到停機(jī)的惰行時(shí)間較長(zhǎng)。還可 能帶來(lái)本身的短路，且此時(shí)如果電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常，再起動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，擴(kuò) 大故障范圍；而在電壓完全消失時(shí)，或者僅

27、有2030額定電壓下，達(dá)到停機(jī)的時(shí)間僅為 純機(jī)械的較短惰行時(shí)間而已，此時(shí)(電動(dòng)機(jī)尚未全停下)即使電壓恢復(fù)正常，所造成的沖擊電 流也不大。失壓保護(hù)的意義在于防止自起動(dòng)。 瞬時(shí)動(dòng)作對(duì)于不重要的，不影響生產(chǎn)工藝流程的電動(dòng)機(jī)，一旦有低于臨界電壓者立即動(dòng) 作；一般短延時(shí)0.5s左右，短延時(shí)動(dòng)作主要針對(duì)欠電壓對(duì)象，用瞬時(shí)動(dòng)作甩掉一批次要的電動(dòng)機(jī)， 而用短延時(shí)動(dòng)作來(lái)保住一些主要的電動(dòng)機(jī)。長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作適用于重要的，起動(dòng)條件不困難的繞線型電動(dòng)機(jī)；可以自起動(dòng)但技術(shù)保安條 例不允許自起動(dòng)的鼠籠型電動(dòng)機(jī)，延時(shí)大約510s，通常它的整定時(shí)間大于5s而小于電動(dòng)機(jī) 的全部惰行時(shí)間。長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作主要針對(duì)失壓保護(hù)，其目的是爭(zhēng)取一部

28、分比較重要，而其起動(dòng) 條件又不困難的電動(dòng)機(jī)盡可能不退出運(yùn)轉(zhuǎn)。3、電動(dòng)機(jī)保護(hù)線路及其保護(hù)電器的選擇電動(dòng)機(jī)保護(hù)的線路大致有以下四種3.1由熱繼電器fr，接觸器km和僅有瞬動(dòng)保護(hù)的斷路器qf組成， 接觸器用來(lái)起動(dòng)、停止電動(dòng)機(jī)，熱繼電器用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，而僅有瞬動(dòng)保護(hù)的斷路器 是保護(hù)電動(dòng)機(jī)的短路。3.2由熱繼電器fr，接觸器km和熔斷器fs組成， 熱繼電器保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，接觸器起動(dòng)和停止電動(dòng)機(jī)，熔斷器作電動(dòng)機(jī)的短路故障保護(hù)。 3.3由一臺(tái)接觸器km和一臺(tái)電動(dòng)機(jī)保護(hù)型的斷路器qf組成，接觸器作為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止之用，電動(dòng)機(jī)保護(hù)型斷路器作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載和短路故障的保護(hù)。3.4由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)保護(hù)型斷路器

29、組成，電動(dòng)機(jī)保護(hù)型斷路器，既做電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止，又作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載和短路故障的保護(hù)。 以上四種中，1、2兩種適合于比較頻繁的起動(dòng)停止電動(dòng)機(jī)，第3種適合一般頻繁起動(dòng)， 而第4種只能適用于不頻繁起動(dòng)和停止。從投資來(lái)看，1、2種最不經(jīng)濟(jì)，第4種最經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗缮儆靡慌_(tái)起動(dòng)、停止用的接觸器(和熱繼電器)。但是采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)型的斷路器作電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù),也存在一個(gè) 很難克服的困難。這就是額定電流的匹配問(wèn)題，例如y型電動(dòng)機(jī)同是15kw功率，因?yàn)闃O數(shù)等 原因，額定電流就有29、30、31、34安培等規(guī)格。而斷路器的額定電流是嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ，以優(yōu)選系數(shù) =1.25的增減來(lái)選擇的，如10、13、16、20、25、32、40、50、63、80、100a這樣，15kw電動(dòng)機(jī)選用的斷路器額定電流只能往上靠32a，它大于29a、30a、31a 、規(guī)格而小于34a規(guī)格的電動(dòng)機(jī)。對(duì)于現(xiàn)在大量應(yīng)市的塑殼式斷路器，盡管有電動(dòng)機(jī)保護(hù)型 ，但是它的整定電流(額定電流)是不可調(diào)的，往往起不到保護(hù)作用，因此采用斷路器作過(guò)載 保護(hù)是不理想的，建議采用過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)整定電流可調(diào)的熱繼電器來(lái)充任。上述第1種電動(dòng)機(jī)保護(hù)線路的斷路器qf是僅有瞬時(shí)保護(hù)性能的。一般的瞬動(dòng)電流整定值為12i n，而本文第二部分提到的星三角轉(zhuǎn)換和和瞬時(shí)再起動(dòng)，以及一些特殊使用場(chǎng)所，如電力 機(jī)車的上坡等，瞬動(dòng)電流整定值可能要求14in甚至更大，