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1异步电动机的电气保护及检修摘要：异步电动机的保护是个复杂的问题。在实际使用中，应按照电动机的容量、型式、控制方式和配电设备等不同来选择相适应的保护装置及起动设备。本文国内外学者多年来对于异步电机保护和故障诊断的方法的研究成果进行了归纳总结，对于几种典型的方法分别进行了分析说明。这些方法均已经过了相关研究人员的分析验证，证明了对异步电机的保护和诊断是有效的。关键词：异步电机，触点，故障诊断一、异步电动机的电气装置保护异步电动机的保护是个复杂的问题。在实际使用中，应按照电动机的容量、型式、控制方式和配电设备等不同来选择相适应的保护装置及起动设备。电动机的保护往往与其控制方式有一定关系，即保护中有控制，控制中有保护。如电动机直接起动时，往往产生4—7倍额定电流的起动电流。若由接触器或断路器来控制，则电器的触头应能承受起动电流的接通和分断考核，即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧，以致损坏电器；对塑料外壳式断路器，即使是不频繁操作，也很难达到要求。因此，使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用，此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核，而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核，至于保护功能，由配套的保护装置来完成。此外，对电动机的控制还可以采用无触点方式，即采用软起动控制系统。电动机主回路由晶闸管来接通和分断。有的为了避免在这些元件上的持续损耗，正常运行中采用真空接触器承载主回路(并联在晶闸管上)负载。这种控制有程控或非程控；近控或远控；慢速起动或快速起动等多种方式。另外，依赖电子线路，很容易做到如电子式继电器那样的各种保护功能。电动机的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的，而绕组的过热往往是流经绕组的电流过大引起的。对电动机的保护主要有电流、温度检测两大类型。下面结合产品作些介绍。1．电流检测型保护装置(1)热继电器利用负载电流流过经校准的电阻元件，使双金属热元件加热后产生弯曲，从而使继电器的触点在电动机绕组烧坏以前动作。其动作特性与电动机绕组的允许过载特性接近。热继电器虽则动作时间准确性一般，但对电动机可以实现有效的过载保护。随着结构设计的不断完善和改进，除有温度补偿外，它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等。例如从ABB公司引进的T系列双金属片式热过载继电器；从西门子引进的3UA5、3UA6系列双金属片式热过载继电器；JR20型、JR36型热过载继电器，其中Jn36型为二次开发产品，可取代淘汰产品JRl6型。(2)带有热—磁脱扣的电动机保护用断路器热式作过载保护用，结构及动作原理同热继电器，其双金属热元件弯曲后有的直接顶脱扣装置，有的使触点接通，最后导致断路器断开。电磁铁的整定值较高，仅在短路时动作。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，故日前仍被大量采用．特别是小容量断路器尤为显著。例如从ABB公司引进的M611型电动机保护用断路器，国产DWl5低压万能断路器(200—630A)、S系列塑壳断路器(100、200、400入)。(3)电子式过电流继电器通过内部各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，能广泛满足各种类型的电动机的保护。其特点是：①多种保护功能。主要有三种：过载保护，过载保护十断相保护，过载保护十断相保护+反相保护。②动作时间可选择(符合GBl4048．4—93标准)。标准型(10级)：7．2In(In为电动机额定电流)，4—1Os动作，用于标准电动机过载保护，速动型(10A级)：7．2In时，2—1Os动作，用于潜水电动机或压缩电动机过载保护。慢动型(30级)：7．2In时，9—30s动作，用于如鼓风机电机等起动时间长的电动机过载保护。③电流整定范围广。其最大值与最小值之比一般可达3—4倍，甚至更大倍数(热继电器为1．56倍)，特别适用于电动机容量经常变动的场合(例如矿井等)。2④有故障显示。由发光二极管显示故障类别，便于检修。（4）)固态继电器它是一种从完成继电器功能的简单电子式装置发展到具有各种功能的微处理器装置。其成本和价格随功能而异，最复杂的继电器实际上只能用于较大型、较昂贵的电动机或重要场合。它监视、测量和保护的主要功能有：①最大的起动冲击电流和时间；②热记忆；⑤大惯性负载的长时间加速；④断相或不平衡相电流；⑤相序；⑥欠电压或过电压；⑦过电流(过载)运行；⑧堵转；⑨失载(机轴断裂，传送带断开或泵空吸造成工作电流下跌)；⑩电动机绕组温度和负载的轴承温度。上述每一种信息均可编程输入微处理器，主要是加上需要的时限，以确保在电动机起动或运转过程中产生损坏之前，将电源切断。还可用发光二极管或数字显示故障类别和原因，也可以对外向计算机输出数据。(5)带有电子式脱扣的电动机保护用断路器其动作原理类同上述电子式过电流继电器或固态继电器。功能主要有：电路参量显示(电流、电压、功率、功率因数等)，负载监控(按规定切除或投入负载)，多种保护特性(指数曲线反时限、I2t曲线反时限、定时限或其组合)，故障报警，试验功能，自诊断功能，通信功能等。产品如施耐德电气公司生产的M系列低压断路器。(6)软起动器软起动器的主电路采用晶闸管，控制其分断或接通的保护装置一般做成故障检测模块，用来完成对电动机起动前后的异常故障检测，如断相、过热、短路、漏电和不平衡负载等故障，并发出相应的动作指令。其特点是系统结构简单，采用单片机即可完成，适用于工业控制。2．温度检测型保护装置(1)双金属片温度继电器它直接埋入电动机绕组中。当电动机过载使绕组温度升高至接近极限值时，带有一触头的双金属片受热产生弯曲，使触点断开而切断电路。产品如JW2温度继电器。(2)热保护器它是装在电动机本体上使用的热动式过载保护继电器。与温度继电器不同的是带2个触头的碗形双金属片作为触桥串在电动机回路，既有流过的过载电流使其发热，又有电动机温度使其升温，达到一定值时，双金属片瞬间反跳动作，触点断开，分断电动机电流。它可作小型三相电动机的温度、过载和断相保护。产品如sPB、DRB型热保护器。(3)检测线圈测温电动机定子每相绕组中埋入1—2个检测线圈，由自动平衡式温度计来监视绕组温度。(4)热敏电阻温度继电器它直接埋入电动机绕组中，一旦超过规定温度，其电阻值急剧增大10—1000倍。使用时，配以电子电路检测，然后使继电器动作。产品如JW9系列船用电子温度继电器。保护装置与异步电动机的协调配合为了确保异步电动机的正常运行及对其进行有效的保护，必须考虑异步电动机与保护装置之间的协调配合。特别是大容量电网中使用小容量异步电动机时，保护的协调配合更为突出。3．过载保护装置与电动机的协调配合(1)过载保护装置的动作时间应比电动机起动时间略长一点。电动机过载保护装置的特性只有躲开电动机起动电流的特性，才能确保其正常运转；但其动作时间又不能太长，其特性只能在电动机热特性之下才能起到过载保护作用。(2)过载保护装置瞬时动作电流应比电动机起动冲击电流略大一点。如有的保护装置带过载瞬时动作功能，则其动作电流应比起动电流的峰值大一些，才能使电动机正常起动。(3)过载保护装置的动作时间应比导线热特性小一点，才能起到供电线路后备保护的功能。4．过载保护装置与短路保护装置的协调配合一般过载保护装置不具有分断短路电流的能力。一旦在运行中发生短路，需要由串联在主电路中的短路保护装置(如断路器或熔断器等)来切断电路。若故障电流较小，属于过载范围，则仍应由过载保护装置切断电路。故两者的动作之间应有选择性。短路保护装置特性是以熔断器作代表说明的，与过载保护特性曲线的交点电流为Ij，若考虑熔断器特性的分散性，则交点电流有Is及IB两个，此时就要求Is及以下的过电流应由过载保护装置来切断电路，Ib及以上直到允许的极限短路电流则由短路保护装置来切断电路，以满足选择性要求。显然，在Is—IB范围内就很难确保有选择性．因此要求该范围应尽量小。从现行IEC标准规定来看，极限值为Is＝O．75Ij，Ib＝1．25IJ。目前过载保护装置的额定接通和分断能力均按0．75IJ考核，显然偏低一些，从IEC标准修改的动向，今后有可能按IJ考核，以提高其可靠性。因此上述的协调配合应既考虑其选择性，又考虑其额定接通和分断能力。二．型异步电动机的维护检查电动机日常维护检查的目的是及早发现设备异常状态，及时进行处理、防止事故扩大。维护人员根据继电器保护装置的动作和信号可以发现异常现象，也可以靠维护人员的经验类判断事故苗头。31、外观检查，靠视觉可以发现下列异常现象：(1)外观检查，可以发现电机外部零件有无磨损，有无油污、粉尘和腐蚀现象。(2)电动机是否有接触点变色、冒烟等现象。发现这些现象是否由电机过热、导体接触不良或绕组烧毁等造成。(3)仪表指示是否正常，有无指示，三相电流、电压是否平衡。仪表无指示与不正常，则表明电源电压不平衡、熔丝被烧断、转子三相电阻不平衡、单相运转、导体接触不良等。(4)表指示过大，则表明电机过载、轴承损伤、机械卡住等。(5)电动机停止转动，其原因有：①电源停电；②定、转子铁芯相擦；③三型电机单型运转：④由于电压过低致使电机转矩太小；⑤负载过大；⑥单相电动机的离心开关有故障；⑦电压降过大等。2、用听诊棒听电机声音，可以听到电磁噪声、通风噪声、机械摩擦声和轴承杂音等，从而判断出电机故障。引起电机噪声大的原因：在机械方面有：①轴承故障；②机械不平衡；③紧固螺丝松动；④联轴器连接不符要求。在电气方面有：①电压不平衡；②单相运转；③绕组有断路、击穿等故障；④起动性能不好；⑤加速性能不好。3、用鼻闻可以发现焦味。其造成原因有：①电机过热；②绕组烧毁；③缺相运转；④润滑不好；⑤轴承烧毁；⑥绕组击穿。4、手摸电动机外壳表面，可以发现电动机振动和温升是否过高。其中造成电机振动原因有：①机械不平衡;②电压不平衡;③电机缺相运转;④饶组断路和击穿故障。造成温升过高的原因有：1过载；2散热不好；3低电压运行；4缺相运转；5卡住；6加速特性不好，起动时间过长。用手摸电机外壳估计温度，因带有主观性，所感觉的温度也不同，因此要由经验拉判断。通常电机外壳表面与手感的感觉的关系好：表1-1所示。电机外壳表面温度与手感的关系机壳温度（℃）手感说明30稍冷机壳比体温低、故感觉稍冷40稍温感到温和45温和用手-摸，就感到温和50梢热长时间用手摸时，手掌变红55热仅能用手摸5-6s65非常热仅用手摸2-3s，离开后还能感到手热70非常热用一个手指触摸，只能坚持3s左右75极热用一个手指触摸，只能坚持1-2s左右80极热，以为电机烧毁手指稍触热便想离开，用乙烯树脂带试，会卷缩80-90极热，以为电机烧毁用手指触摸一下，就感到烫的不得了。注：当机壳为钢板时，每种温度均应减去5（℃）5、电机一般检查项目。电动机运转前后的检查项目见表1-2，电动机惯例进行维护的检查项目见表1-3。表1-2电动机运转前后的检查项目4运转方式检查项目运动前的检查1）了解电动机铭牌所规定的事项2）电动机是否适应安装条件、周围环境和保护形式3）检查接线是否正确，机壳是否接地良好4）检查配线规寸是否正确，接线柱是有松动现象。有无接触不好的地方。5）检查电源开格尺关、熔断器的容量、规格与继电器是否配套。6）检查皮带的张紧力，是否偏大或偏小；同时要检查安装是否正确、有无偏心。7）用手或工具转动电动机的转轴、是否转动灵活、添加的润滑油量和材质是否正确8）测试绝缘电阻9）检查电动机的起动方法。10）确定电动机的旋转方向运动后的检查1）检查电动机的旋转方向是否正确2）在起动加速过程中，电动机有无振动和异常声响3）起动电流是否正常，电压降大小是否影响周围电气设备正常工作4）起动时间是否正常5）负载电流是否正常，三相电压电流是否平衡6）起动装置是否正常7）冷却系统和控制系统动作是否正常表1-3电动机按惯例进行维护和检查项目检查周期检查项目日常检查1）外观全面检查，并记录2）检查电动机各部分是否有振动、噪声和异常现象、各部分温度是否正常3）检查供油系统，进行润滑轴承4）检查通风冷