電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的作用是給電機(jī)全面的保護(hù)控制,在電機(jī)出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時(shí)、繞組老化予以報(bào)警或保護(hù)控制。
一、電動(dòng)機(jī)燒毀的原因大致可分為以下幾大類:
(1)各種原因引起的電機(jī)過載,電流過大;
(2)電壓太低或太高、相不平衡或缺相(包括接觸器故障引起的缺相)引起的電流不平衡;
(3)制冷劑泄漏或管路問題引起的回氣壓力過低,電機(jī)冷卻不足;
(4)繞組絕緣層受損或制冷劑含水量過高,短路燒毀等。
理論上,過載保護(hù)器能有效應(yīng)付前2種情況,而熱保護(hù)器能應(yīng)付前3種情況。第4種情況中的“短路”可能與質(zhì)量或安裝有關(guān),也可能與金屬屑或制冷劑含水量太高有關(guān)。實(shí)際使用中,幾種情況可能同時(shí)出現(xiàn),并且互為因果,不可能像實(shí)驗(yàn)室那樣,總是用嶄新的壓縮機(jī)作測(cè)試,而且往往將問題簡(jiǎn)單化。 目前使用的熱保護(hù)器和過載保護(hù)器的最大局限在與無法從根子上避免上述所有現(xiàn)象的發(fā)生,因而對(duì)電機(jī)的保護(hù)也只能停留于事后的“冷卻療法”,即暫時(shí)停機(jī),讓壓縮機(jī)自然冷卻,然后再運(yùn)轉(zhuǎn)。熱保護(hù)器和過載保護(hù)器沒有吸合次數(shù)限制,電機(jī)往往會(huì)在“保護(hù)-運(yùn)轉(zhuǎn)-再保護(hù)-再運(yùn)轉(zhuǎn)”的循環(huán)中燒毀。對(duì)于突發(fā)事件,如由銅屑等引起的繞組絕緣損壞或短路,電機(jī)會(huì)瞬間高溫?zé)龤В瑹岜Wo(hù)器和過載保護(hù)器都來不及反應(yīng),無法保護(hù)。
二、常見疑問:
1.為什么電機(jī)比以前更容易燒毀?
由于絕緣技術(shù)的不斷發(fā)展,在電機(jī)的設(shè)計(jì)上既要求增加出力,又要求減小體積,使新型電機(jī)的熱容量越來越小,過負(fù)荷能力越來越弱;再由于生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高,要求電機(jī)經(jīng)常運(yùn)行在頻繁的起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)以及變負(fù)荷等多種方式,對(duì)電機(jī)保護(hù)裝置提出了更高的要求。另外,電機(jī)的應(yīng)用面更廣,常工作于環(huán)境極為惡劣的場(chǎng)合,如潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場(chǎng)合。所有這些,造成了電機(jī)比過去更容易損壞,尤其是過載、短路、缺相、掃膛等故障出現(xiàn)頻率最高。
2.為什么傳統(tǒng)的保護(hù)裝置保護(hù)效果不甚理想?
傳統(tǒng)的電機(jī)保護(hù)裝置以熱繼電器為主,但熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩(wěn)定性差,保護(hù)不可靠。事實(shí)也是這樣,盡管許多設(shè)備安裝了熱繼電器,但電機(jī)損壞而影響正常生產(chǎn)的現(xiàn)象仍普遍存在。
3、電機(jī)保護(hù)的發(fā)展現(xiàn)狀?
電機(jī)保護(hù)器已由過去的機(jī)械式發(fā)展為電子式和智能型,可直接顯示電機(jī)的電流、電壓、溫度等參數(shù),靈敏度高,可靠性高,功能多,調(diào)試方便,保護(hù)動(dòng)作后故障種類一目了然,既減少了電機(jī)的損壞,又極大方便了故障的判斷,有利于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的故障處理和縮短恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)間。另外,利用電機(jī)氣隙磁場(chǎng)進(jìn)行電機(jī)偏心檢測(cè)技術(shù),使電機(jī)磨損狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)成為可能,通過曲線顯示電機(jī)偏心程度的變化趨勢(shì),可早期發(fā)現(xiàn)軸承磨損和走內(nèi)圓、走外圓等故障,做到早發(fā)現(xiàn),早處理,避免掃膛事故發(fā)生。
4.保護(hù)器選擇的原則?
合理選用電機(jī)保護(hù)裝置,實(shí)現(xiàn)既能充分發(fā)揮電機(jī)的過載能力,又能免于損壞,從而提高電力拖動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。具體的功能選擇應(yīng)綜合考慮電機(jī)的本身的價(jià)值、負(fù)載類型、使用環(huán)境、電機(jī)主體設(shè)備的重要程度、電機(jī)退出運(yùn)行是否對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素,力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)合理。
5、理想的電機(jī)保護(hù)器?
理想的電機(jī)保護(hù)器不是功能最多,也不是所謂最先進(jìn)的,而是應(yīng)該滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求,做到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一,具有較高的性能價(jià)格比。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理地選擇保護(hù)器的種類、功能,同時(shí)考慮保護(hù)器安裝、調(diào)整、使用簡(jiǎn)單方便,更重要的是要選擇高質(zhì)量的保護(hù)器。
三、電機(jī)保護(hù)器的選型
市場(chǎng)上電機(jī)保護(hù)產(chǎn)品未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),型號(hào)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)電機(jī)保護(hù)器與選型有關(guān)的條件
1、電機(jī)參數(shù):要先了解電機(jī)的規(guī)格型號(hào)、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(jí)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(dòng)度、風(fēng)沙、海拔、電磁污染等。
3、電機(jī)用途:主要指拖動(dòng)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(dòng)、自動(dòng)、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(dòng)方式有直接、降壓、星角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動(dòng)等。
5、其他方面:用戶對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)監(jiān)護(hù)管理情況,非正常性的停機(jī)對(duì)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(duì)新購電機(jī)配置保護(hù),還是對(duì)電機(jī)保護(hù)升級(jí),還是對(duì)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(duì)生產(chǎn)影響程度;需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)等惡劣工況的場(chǎng)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(cè)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(cè)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(cè)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(chǎng)對(duì)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(duì)較高,用于較重要場(chǎng)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(dòng)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(cè)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(cè)溫元件的滯后性,導(dǎo)致電機(jī)繞組受損。
5、磁場(chǎng)溫度檢測(cè)型:在電機(jī)中埋入磁場(chǎng)檢測(cè)線圈和測(cè)溫元件,根據(jù)電機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(cè),保護(hù)功能完善,缺點(diǎn)是需在電機(jī)內(nèi)部安裝磁場(chǎng)檢測(cè)線圈和溫度傳感器。
(三) 電機(jī)保護(hù)器類型在電動(dòng)機(jī)工作條件下的選擇
1、對(duì)于工作條件要求不高、操作控制簡(jiǎn)單,停機(jī)對(duì)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(jiǎn)單,在現(xiàn)場(chǎng)安裝接線、替換方便,操作簡(jiǎn)單,具有性價(jià)比高等特點(diǎn)。
2、對(duì)于工作條件惡劣,對(duì)可靠性要求高,特別是涉及自動(dòng)化生產(chǎn)線的電動(dòng)機(jī),應(yīng)選用中高檔、功能較全的智能型保護(hù)器。
3、對(duì)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(cè)功能。對(duì)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(cè)功能,同時(shí)監(jiān)測(cè)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(chǎng)所的保護(hù)器,要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)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) 電機(jī)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(dòng)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(duì)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) 電機(jī)保護(hù)器整定電流范圍的選擇
為了適應(yīng)不同功率電動(dòng)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(dòng)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) 電機(jī)保護(hù)器工作電源選擇
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(jí)一般分為:AC380V,220V,110V,36V。對(duì)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(dòng)機(jī)控制回路電壓等級(jí)來選擇。
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