電動機保護器

(一)熱繼電器是五十年代初引進蘇聯技術開發的金屬片機械式電動機過載保護器。它在保護電動機過載方面具有反時限性能和結構簡單的特點。但存在功能少，無斷相保護，對電機發生通風不暢，掃膛、堵轉、長期過載；頻繁啓動等故障不起保護作用。這主要是因為熱繼電器動作曲線和電動機實際保護曲線不一致，失去了保護作用。且重複性能差，大電流過載或短路故障後不能再次使用，調整誤差大、易受環境温度的影響誤動或拒動，功耗大、耗材多、性能指標落後等缺陷。

(二)温度繼電器是採用雙金屬片製成的盤式或其他形式的繼電器，具有結構簡單、動作可靠，保護範圍廣泛等優點，但動作緩慢，返回時間長，3KW以上的三角形接法電動機不宜使用。如今在電風扇、電冰箱、空調壓縮機等方面大量使用。

温度繼電器與熱繼電器不同。温度繼電器是裝在電動機內部，靠温度變化時期動作的。而熱繼電器裝在動力線上，靠電流熱效應動作的。

(三)電子式電動機保護器已由晶體管發展到集成電路至今已發展到微處理芯片厚模電路，從功能上一般分為斷相保護、綜合保護（多功能保護）、温度保護和智能保護。此類保護器具有節能、動作靈敏、精確度高、耐衝擊振動，重複性好、保護功能齊全、功耗小等優點。

1.電動機保護器（電機保護器）是以檢測線電流的變化（包括採取、正序、負序、零序和過流）為原則，可檢測斷相或過載信號。除具有斷相保護功能外，還具有過負荷、堵轉保護功能。

2.智能保護：集保護、遙測、通訊、遙控與一體的電動機保護裝置，對電動機發生斷相、過載、短路、欠壓、過壓和漏電等故障時實現保護，還具有電流電壓顯示，時間控制，軟件自診斷，來電自恢復，自啓動順序，故障記憶，自瑣和遠傳報警，顯示故障時的電流、電壓故障前後用代號閃爍示警，配置RS485通訊接口，實現計算機聯網。同時可監控、監測256台電動機工作等功能。

（四）電動機保護器在國民經濟和節能事業中的重要意義

電動機保護器（電機保護器）是發電、供電、用電系統的重要器件。是跨行業、量大面廣、節能效果顯著的節能機電產品。幾乎滲透到所有用電領域；是工業、農業和國防建設及人民生活正常生產和安全工作的重要保證，在國民經濟和節能事業中有着不可替代的重要地位和作用。

《中華人民共和國節約能源法》規定：“節能是指加強用能管理，採取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施，減少從能源生產到消費各個環節中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源”；“節能發展經濟的一項長遠戰略方針”。節能是系統工程。 據不完全統計，全國運行的1KW-320KW低壓電動機數量為6000萬台，佔電網用電量的70%以上，是工農業及商業系統中應用最為廣泛的動力設備。全國每年燒燬電動機數量約300萬台，容量為10億千瓦，每年僅電動機在燒燬過程中就耗電為數億度，修理費高達數100億元左右，造成停工停產損失竟達數100億元。僅上述費用不算，還會造成電機修理後功率下降，耗電量大，性能變差直接影響企業正常生產。

按上述情況舉例説明：

一、 選型基本原則

如今，市場上電動機保護產品沒有統一標準，型號規格五花八門。製造廠商為了滿足用户不同的使用需求派生出很多的系列產品，種類繁多給廣大用户選型帶來諸多不便，用户在選型時應充分考慮電動機保護實際需求，合理選擇保護功能和保護方式，才能達到良好的保護效果，達到提高設備運行可靠性，減少非計劃停車，減少事故損失的目的。

二、選型的基本方法

（一）與選型有關的條件：

電機保護的選型存在着電動機與保護器二者怎樣合理配用關係，以下提供幾個與保護有關的條件、因素，為用户選型時提供參考。

1、電機方面：要先了解的型號規格、電動機功能特性、防護型式、額定電壓、額定電流、額定功率、電源頻率、絕緣等級等。這些內容基本能給用户如何正確使用和維護及選型保護器提供了參考依據。

2、環境條件：主要指常温、高温、高寒、腐蝕度、震動度、風沙、海拔、電磁污染等。

3、電動機用途：主要指拖動機械設備要求特點，如風機、水泵、空壓機、車牀、油田抽油機等不同負載機械特性。

4、控制系統方面：控制模式有手動、自動、就地控制、遠程控制、單機獨立運行、生產線集中控制等情況。啓動方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動等啓動方式。

5、其他方面：用户對現場生產監護管理是比較隨意還是嚴謹，非正常性的停機對生產影響的嚴重程度等。

與保護器的選用有一定相關因素的還有很多，如安裝位置、電源情況、與配電系統的配合等；還要考慮是對新購電動機保護配置，還是對電動機保護升級，還是對事故電動機保護的完善等；還要考慮電動機保護方式改變的難度和對生產影響程度；需根據現場實際工作條件綜合考慮保護器的選型和調整。

（二）電動機保護器的常見類型

1、熱繼電器：普通小容量交流電機，良好工作條件，不存在頻繁啓動等惡劣工況，由於精度差，可靠性不能保證，不推薦使用。

2、電子型：檢測三相電流值，整定電流值採用電位器旋鈕或拔碼開關操作，電路一般採用模擬式，採用反時限或定時限工作特性。保護功能包括過載、缺相、堵轉等故障保護，故障類型採用指示燈顯示，運行電量採用數碼管顯示。

3、智能型：檢測三相電流值，保護器使用單片機，實現電動機智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流採用數字設定，通過操作面板按鈕來操作，用户可以根據自己實際使用要求和保護情況在現場自行對各種參數修正設定，採用數碼管作為顯示窗口，或採用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協議，如ModBUS、ProfiBUS等，價格相對高些，用於較重要場合，如今高壓電動機保護均採用智能型。

4、熱保護型：在電動機中埋入熱元件，根據電動機的温度進行保護，保護效果好，但電動機容量較大時，需與電流監測型配合使用，避免電動機堵轉時温度急劇上升，由於測温元件的滯後性，導致電動機繞組受損。

5、磁場温度檢測型：在電動機中埋入磁場檢測線圈和温度探頭，根據電動機內部旋轉磁場的變化和温度的變化進行保護，主要功能包括過載、堵轉、缺相、過熱保護和磨損監測，保護功能完善，缺點是需在電動機內部安裝磁場檢測線圈和温度傳感器。

（三） 保護器類型在電動機工作條件下的選擇

1、對於工作條件要求不高、操作控制簡單，監護、管理比較隨意，停機對生產影響不大的單機獨立運行電動機，可選用普通型保護器，因普通型保護器結構簡單，在現場安裝接線、替換、操作簡單、方便，具有性價比高等特點。

2、對於工作條件要求很高，安全性和連續性又很關鍵的，而自動化程度高，且需要專人控制、監護、管理，需組網監控的MCC系統中，應選用中高檔、功能較全的保護器。

3、對於防爆電機，由於軸承磨損造成偏心，可能導致防爆間隙處摩擦出現高温，產生爆炸危險，應選擇磨損狀態監測功能。對於大容量高壓潛水泵，由於檢查維護困難，也應選擇磨損狀態監測功能，避免發生掃膛事故造成重大經濟損失。

4、應用於有防爆要求場所的保護器，要根據應用現場的具體要求，選用相應的防爆型保護器，避免安全事故發生。 ^[1] 

1．電機比過去更容易燒燬繞組，是由於絕緣技術的不斷髮展，在電機的設計上既要求增加出力，又要求減小體積，使新型電動機的熱容量越來越小，過負荷能力越來越弱；再由於生產自動化程度的提高，要求電動機經常運行在頻繁的起動、制動、正反轉以及變負荷等多種方式，對電動機保護裝置提出了更高的要求。另外，電動機的應用面更廣。常工作於環境極為惡劣的場合，如潮濕、高温、多塵、腐蝕等場合。再加上電動機制造上的不規範，設備管理上的疏漏。所有這些，造成了如今的電動機比過去更容易損壞，尤其是過載、短路、缺相、掃膛等故障出現頻率最高

2．傳統的保護裝置保護效果不甚理想，是傳統的電機保護裝置以熔斷器、熱繼電器為主。熔斷器主要用於短路保護，熔斷器電流的選擇需考慮電動機的起動電流，所以單獨使用熔斷器保護電動機是不可取的。熱繼電器是應用最廣的電機過載保護裝置，但熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩定性差，保護不可靠。事實也正是這樣，儘管許多設備安裝了熱繼電器，但電機損壞而影響正常生產的現象仍普遍存在。傳統的保護裝置還沒有能夠實現電動機的機械磨損監測、定轉子偏心監測的產品。

3、電機保護器如今已由過去的機械式發展為電子式和智能型，靈敏度高，可靠性高，功能多，調試方便。可直接顯示電動機的電流、電壓、温度等參數，保護動作後故障種類一目瞭然，極大方便了故障的判斷，有利於生產現場的故障處理和縮短恢復生產時間。另外，根據電動機氣隙磁場進行電動機偏心檢測技術使電動機磨損狀態在線監測成為可能，通過曲線顯示反映電動機偏心程度的值的變化趨勢，記錄兩年時間該值的變化情況，可早期發現軸承故障，做到早發現，早處理，避免掃膛事故發生。

3．選用電動機保護裝置的目的，既能使電動機充分發揮過載能力，又能免於損壞，而且還能提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。在能滿足保護要求的情況下首先考慮最簡單保護裝置，當簡單的保護裝置不能滿足要求時，或對保護功能和特性提出更高要求時，才考慮應用複雜的保護裝置，做到經濟性和可靠性的統一。具體的功能選擇應根據綜合考慮電動機的本身的價值、負載情況、環境好壞、電動機的重要程度、退出運行是否對生產系統造成嚴重影響等因素，力爭做到經濟合理。

4、 理想的電動機保護器不是功能最多，也不是所謂最先進的，而是應該最實用的。那麼何為實用呢？實用應滿足可靠、經濟、方便等要素，具有較高的性能價格比。那麼何為可靠呢？可靠首先應滿足功能的可靠，如過電流、斷相功能必須對各種場合、各種過程、各種方式發生的過電流、斷相均能可靠的動作。其次自身的可靠（既然保護器是保護別人的，尤其應具有很高的可靠性）必須具有對各種惡劣環境的適應性穩定性、耐久性。經濟性：採用先進的設計、合理的結構，專業化、規模化的生產，降低產品成本，給用户帶來極高的經濟效益。方便性：必須在安裝、使用、調整、接線等方面，儘可能的簡易方便。

（一）全國每年因維修電動機浪費電磁線約1億公斤，若少生產1億公斤電磁線（每公斤需用電33.4度）每年就可節約用電33.4億度。

（二）電動機保護器（電機保護器）與企業經濟效益關係計算公式如下：

Qs=電動機修理費×保護器可靠係數+電機拆裝費+停工損失－保護器購買費－保護安裝費

=(電動機修理費×保護器可靠係數－保護器購買費)+(電機拆裝費+停工損失－保護安裝費)

=(直接經濟效益)+(間接經濟效益)

例如：有一台55KW電動機，若燒壞後修理費為2500元，配置一台使用可靠係數為98%，售價為490元電動機保護器，它使電機免遭燒燬而產生的直接經濟效益QZ為：

QZ=電動機修理費×保護器可靠係數－保護器購買費=2500×98%－490=1960（元）

直接節省比例：ρ=1960/2500×100%=78.4%

計算結果：用户購買電動機保護器的結果，能夠節省了1960元，節省比例為78.4%。

電動機功率修理費（大約）購買電動機保護器（電機保護器）費用相對節省費用

10KW900元350元550元

20KW1300元380元920元

30KW1800元490元1310元

60KW3000元590元2410元

90KW5000元690元4310元

注：此處假設電動機保護器（電機保護器）的可靠係數為100%

觸點容量 AC220V/5A AC380V/3A 電壽命大於1000000次

觸點特性 觸點J1常閉,觸點J2常開,若需特制訂做生產.

工作電壓 AC220V、AC380V±15[%] 50HZ±2[%]其它規格訂做生產.

允許誤差 ±5[%]

分體顯示 距離小於5米 標準配標為0.6米

外形尺寸 143mm×66mm×157mm

分體開孔 121mm×51mm

電流測量範圍 1-400A

功 耗 小於 3 W

電流輸出 4-20mA

起動閉鎖延時 10秒-20秒反時限

過流跳閘時間 反時限特性(4-60秒)

斷相跳閘時間 小於 2秒

過壓跳閘時間 小於2秒(大於工作電壓15[%])

漏電跳閘時間 小於0.2秒(漏電電壓大於50V)

手動復位時間 2秒