浅论异步电动机各种保护

1、浅论异步电动机各种保护引言：本文论述了异步电动机在发生过载、短路、 断相、欠电压等故障时产生的后果以及它们的有效保护方 法。电动机的故障大体分为两部分：一部分是机械的原因。例如轴承和风机的磨损或损坏：另一部分是电磁故障，二者 互有关连。过载、断相、欠电压运行都会使绕组内的电流增 大，发热量增加（导体的发热量是和电流的平方成正比的）, 而短路造成的危害就更大。短路的原因是电动机本身的绝缘 材料质量差或电动机受潮（在农村是经常发生的，例如受雨 淋或落水），以致于绕组的相间击穿，引起短路。此外，还 有电动机置于有酸碱物的场所，因受腐蚀而损坏绝缘。一、电动机的过载及其保护（一）电动机的过载除上述原因外

2、，还有：a.电动机周 围环境温度过高，散热条件差；b.电动机在大的起动电流下 缓慢起动；c.电动机长期低速运行；d.电动机频繁起动、制 动、正反转运行及经常反接制动。（二）电动机的过载由于电流增大，发热剧增，从而使 其绝缘物受到损害，缩短了其使用寿命甚至被烧毁。（三）怎样进行电动机的过载保护，现在对电动机的过 载保护采用最多的是热继电器，也有相当数量采用有复式脱 扣器（热动和电磁脱扣器，后者用于短路保护）的断路器。 对于重载起动的电动机（起动时间为一般电动机的数倍）， 如果使用一般的热继电器，常常会在起动过程中发生误动作 （跳闸），使电动机无法起动。因此需要选用带速饱和电流 互感器或限流电阻的

3、热继电器，这种型式是通过速饱和电流 互感器或限流电阻使起动电流成比例地缩小，就可以大大延 长电动机的起动时间，保证正常起动，还有采取起动时将热 继电器短接，起动完毕再将热继电器投入运行一一完全短路 法。此外，对带速饱和互感器的热继电器，起动时将互感器 二次绕组短接，起动完毕后再使之投入等方法，来满足重载 起动电动机的需要。二、电动机的短路保护（电动机保护电器瞬时动作电流 整定值电动机在短路情况下的保护，通常选用断路器，有的地 方也使用熔断器。一些文献提到，断路器的瞬时动作电流整 定值应能躲过电动机的全起动电流。所谓全起动电流，是包 括周期分量和非周期分量两部分。非周期分量的衰减时间约 为30m

4、s左右，而一般的非选择性断路器的全分断时间在20ms 之内，因此必须把非周期分量考虑进去。根据实验和统计， 保护鼠笼型电动机的断路器，其瞬动电流是整定在815倍 电动机的额定电流的，而绕线式电动机应整定在36倍电 动机额定电流。815倍鼠笼型电动机额定电流是一个范围, 具体的数值还需要考虑电动机的型号、容量、起动条件等等 因素。以下，我们分析一下，鼠笼型电动机起动时的全起动 电流（类峰电流）。1起动电流的低功率因数，过渡过程的非周期分量的存 在。在这种情况下，周期分量的幅值尽管稳定，但受非周期 分量的影响，故有尖峰电流流过。当起动电流的cos=0. 3时, 尖峰电流为起动电流（有效值）的2倍左

5、右；2.残余电压的影响而产生的瞬间再合闸的尖峰电流。电 动机切断电源后再接通时，当切断电源而电动机尚未停下， 就带有残余电压。这种残余电压不仅是由于有剩磁而产生， 而且还由于次级线圈（转子）有残余电流而形成，所存在的 残余电压与再合闸时的电源电压在某一相位时的叠加，就会 产生尖峰电流。其大小与电动机完全停止后再起动相比，要 大（残余电压+电源电压）比电源电压倍，这种尖峰电流虽 然仅出现1-2周波，但足以使断路器的瞬时脱扣器动作。因 为1、2两个原因，可出现下列情况：（1）电动机直接起动。（2）星一三角（y-）起动。（3）自耦减压起动。（4）瞬 时再起动。三、关于鼠笼型电动机的断相保护电动机的断

6、相分为两 类，一是电动机外部的电源线断线；二是电动机内部定子绕 组的断线，而电动机内部接线又分为星形联结和三角形连接 两种。因此提到断相必须分清是那一种性质，另外，所谓断 相保护，是指正在运行中的电动机。1被保护的电动机的定子绕组是星形联结，断相运行 时，一般说未断的两相电流会增大。由于电压的不平衡，至 少有一相电流增大。因是星形联结，线电流等于相电流，所 以对于星形联结的电动机，选用一般的三极热继电器或三极 保护电动机型的断路器，是能够起到有效保护的。2被保护的电动机的定子绕组是三角形联结，当电动机 发生断相时会有两种情况产生：a. 电动机外部的电源线断线（如熔断器相熔断），线电流已经不能正

7、确反映相电流的大小，即不能有效地反映 电动机绕组是否已处于过载状态。为解决保护问题，应采用 带断相保护的热继电器，如jr 20、t系列、3ua系列等。b. 电动机的定子绕组为三角形联结，绕组断了一相，有 一相线电流与未断线前是一样的，因此，可以选用一般的三 极热继电器来保护。四、关于电动机的欠电压保护当低压配电和用电电路因发生故障而使网络电压大幅 度降低时，就会使正常运转的电动机出现疲倒、堵转、使 大批电动机产生几倍的过电流甚至短路。此时必须使用保护 电器将故障电压切断，以便保护电动机（特别是功率为30kv 及以上的电动机）及其线路。电压降低到足以使电动机疲倒、堵转的电压，称为临界 电压。在临

8、界电压出现时，低压保护电器恰好会动作就称为 欠电压保护。当电网电压低于电动机的临界电压，保护装置方始动 作，称为失压保护，失压保护是欠电压保护的一种。我们知道，在电动机的起动瞬间（或在全电压下电动机 运转时的转矩小于负载转矩时）其电流 变得很大，如果电 路的电压下降到临界电压的上限值造成堵转时，电动机的电 流最大可达5in,时间略长就要烧毁电动机。前者有残余电压，故有残余电磁转矩的作用，这就是电 动机达到停机的惰行时间较长。还可能带来本身的短路， 且此时如果电网电压恢复正常，再起动时，会产生很大的冲 击电流，扩大故障范围；而在电压完全消失时，或者仅有 20%30%额定电压下，达到停机的时间仅为纯机械的较短 惰行时间而已，此时（电动机尚未全停下）即使电压恢复正 常，所造成的冲击电流也不大。失压保护的意义在于防止 自起动。瞬时动作一对于不重要的，不影响生产工艺流程的电动 机，一旦有低于临界电压者立即动作；一般短延时0.5s左 右，短延时动作主要针对欠电压对象，用瞬时动作甩掉一批 次要的电动机，而用短延时动作来保住一些主要的电动机。 长延时动作一适用于重要的，起动条件不困难的绕线型电动 机；可以自起动但技术保安条例不允许自起动的鼠笼型电动 机，延时