三相交流異步電動(dòng)機(jī)電路保護(hù)介紹
短路保護(hù)
短路是由于絕緣損壞、接線錯(cuò)誤等原因?qū)е码娏鲝姆钦Ｂ窂搅鬟^(guò)的現(xiàn)象。瞬時(shí)短路電流可能達(dá)到電機(jī)額定電流的幾十倍甚至上百倍，如果不能及時(shí)切斷電源，則有可能造成電機(jī)不可修復(fù)的損壞，還有可能導(dǎo)致觸電、火災(zāi)等危險(xiǎn)。
短路保護(hù)應(yīng)該滿足以下要求：一是必須在很短的時(shí)間內(nèi)切斷電源；二是當(dāng)電機(jī)正常啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作。
常用的短路保護(hù)裝置有熔斷器和斷路器。
過(guò)流保護(hù)
過(guò)電流是指電動(dòng)機(jī)的工作電流超過(guò)其額定值，如果時(shí)間久了，就會(huì)使電機(jī)過(guò)熱損壞電機(jī)，因此需要采取保護(hù)措施。
過(guò)電流時(shí)，電流仍由正常路徑流通，其值比短路電流值要小。過(guò)電流一般是由于負(fù)載過(guò)大或是啟動(dòng)不正確。為了避免影響電動(dòng)機(jī)正常工作，過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作值應(yīng)該比正常啟動(dòng)電流略大一些。
過(guò)電流保護(hù)也要求保護(hù)裝置能瞬時(shí)動(dòng)作。過(guò)電流保護(hù)一般采用過(guò)電流繼電器。
過(guò)載保護(hù)
電動(dòng)機(jī)過(guò)載是指其工作電流超過(guò)額定值使繞組過(guò)熱。引起過(guò)載的原因很多，如負(fù)載的突然增加、電源電壓降低、電動(dòng)機(jī)軸承磨損等。
過(guò)載與過(guò)流類(lèi)似，但也有差別。主要的不同在于動(dòng)作效應(yīng)的不同。過(guò)電流是由電磁效應(yīng)來(lái)引發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作，針對(duì)電流的瞬時(shí)大小；而過(guò)載保護(hù)則是由電流的熱效應(yīng)，即電流對(duì)時(shí)間的累積結(jié)果來(lái)引發(fā)保護(hù)裝置動(dòng)作。一般情況下同一電路中，過(guò)載保護(hù)動(dòng)作電流值要比過(guò)電流小，而這兩者又均比上面提到的短路保護(hù)動(dòng)作電流值小。值得注意的是，短路保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)和過(guò)載保護(hù)是不能互相代替的。
過(guò)載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電器或電動(dòng)機(jī)保護(hù)器作為保護(hù)元件。
失壓保護(hù)
如果電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)突然掉電，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，就可能自行啟動(dòng)，造成人身事故或機(jī)械設(shè)備損壞。為防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的自行啟動(dòng)或電器元件自行投入工作而設(shè)置的保護(hù)，稱為失壓保護(hù)。采用接觸器和按鈕控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)制動(dòng)就具有失壓保護(hù)功能。如果正常工作中電網(wǎng)電壓消失，接觸器會(huì)自動(dòng)釋放而切斷電動(dòng)機(jī)電源。
欠壓保護(hù)
電動(dòng)機(jī)或電器元件在有些應(yīng)用場(chǎng)合，當(dāng)電網(wǎng)電壓降到額定電壓的60%－80%時(shí)，就要求能自動(dòng)切除電源而停止工作，這種保護(hù)稱為欠電壓保護(hù)。電動(dòng)機(jī)在電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩都將降低甚至堵轉(zhuǎn)。在負(fù)載一定的情況下，一方面電動(dòng)機(jī)電流增大，而其增加副度還不足以使熔斷器和熱繼電器動(dòng)作，因此必須要采取欠壓保護(hù)措施。
除了利用接觸器本身的欠電壓保護(hù)作用之外，還可以采用低壓斷路器或?qū)ｉT(mén)的電磁式電壓繼電器來(lái)進(jìn)行欠電壓保護(hù)，其方法是將電壓繼電器線圈跨接在電源上，其動(dòng)合觸頭串接在接觸器控制回路中。當(dāng)電網(wǎng)電壓低于指定值時(shí)，電壓繼電器動(dòng)作使接觸器釋放。
過(guò)壓保護(hù)
當(dāng)由于某種原因使得電動(dòng)機(jī)電源電壓超過(guò)其額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)的定子電流增大，使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱增多，時(shí)間久了就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)損壞。如果電壓比額定值高很多，則電動(dòng)機(jī)定子電流就會(huì)超出額定值許多而可能燒壞電機(jī)。因此，需要進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。
最常見(jiàn)的過(guò)電壓保護(hù)裝置是過(guò)電壓繼電器。電源電壓一旦過(guò)高，過(guò)電壓繼電器的常閉觸頭就立即動(dòng)作，從而控制接觸器及時(shí)斷開(kāi)電源。過(guò)電壓繼電器的動(dòng)作電壓整定值一般可為電動(dòng)機(jī)額定電壓的1.05－1.2倍。
斷相保護(hù)
異步電動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，如果電源任一相突然斷路，電動(dòng)機(jī)就處于斷相運(yùn)行。此時(shí)電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是在單相電源下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)定子電流會(huì)增大，轉(zhuǎn)速要下降甚至?xí)罗D(zhuǎn)，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)燒壞電機(jī)。實(shí)踐表明，斷相運(yùn)行是使電動(dòng)機(jī)損壞的主要原因之一，因此應(yīng)進(jìn)行斷相保護(hù)。
引起電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行的原因很多，如熔斷器一相熔體燒斷，電動(dòng)機(jī)繞組一相斷路、一相接觸不良或松脫，電源一相線路斷開(kāi)等，其中尤以熔斷器一相燒斷的情況最為常見(jiàn)。斷相運(yùn)行時(shí)，線路電流和電動(dòng)機(jī)繞組連接因斷相形式不同而不同；電動(dòng)機(jī)負(fù)載越大，故障電流也越大。斷相運(yùn)行時(shí)，通常可以根據(jù)電流或電壓發(fā)生的變化特征檢測(cè)出斷相信號(hào)來(lái)構(gòu)成斷相保護(hù)裝置。
斷相保護(hù)有很多方法，如下：
1） 用帶斷相保護(hù)的熱繼電器
2） 采用電壓繼電器
3） 采用欠電流繼電器
4） 斷絲電壓保護(hù)
5） 采用專門(mén)為斷相運(yùn)行而設(shè)計(jì)的斷相保護(hù)繼電器
相序保護(hù)
一般情況下，電動(dòng)機(jī)工作的接線順序是有規(guī)定的，如果由于某種原因，導(dǎo)致相序發(fā)生錯(cuò)亂，電動(dòng)機(jī)將無(wú)法正常工作甚至損壞。相序保護(hù)就是為了防止這類(lèi)事故發(fā)
實(shí)用斷相相序保護(hù)器的工作原理圖
實(shí)用斷相相序保護(hù)器的工作原理圖
生。
相序保護(hù)可采用相序繼電器，當(dāng)電路中相序與指定相序不符時(shí)，相序繼電器將觸發(fā)動(dòng)作，切斷控制電路的電源從而達(dá)到切斷電動(dòng)機(jī)電源、保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的。
工作原理：
由電阻R1～R3、電容C1和氖泡NB組成三相交流電相序檢測(cè)電路。由于C1的移相作用，當(dāng)電源按圖中A、B、C相序接入時(shí)，氖泡發(fā)光，而逆相序如A、C、B接入時(shí)，氖泡則不亮。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕QA時(shí)，交流電經(jīng)C2降壓、VD1和VD2整流、DW穩(wěn)壓及C3濾波后得到12V直流電壓，加在由繼電器K、光敏電阻CDS和開(kāi)關(guān)管V組成的保護(hù)執(zhí)行電路上。如果此時(shí)相序?yàn)锳、B、C順序，則氖泡發(fā)光，與氖泡封裝在一起的CDS受光照后呈現(xiàn)很低的阻抗，V便得到基極偏流而導(dǎo)通，K吸合，K1接通交流接觸器C的控制回路，C吸合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。反之，如為逆相序，則氖泡不亮，K不吸合，K1斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)便不能被啟動(dòng)。由此而達(dá)到保護(hù)目的。
溫度保護(hù)
在電動(dòng)機(jī)電流沒(méi)有超過(guò)額定值時(shí)，由于通風(fēng)不良、環(huán)境溫度過(guò)高、啟動(dòng)次數(shù)過(guò)于頻繁等原因，電動(dòng)機(jī)也會(huì)過(guò)熱。這種情況下用以上的過(guò)流保護(hù)或過(guò)載保護(hù)都不能解決問(wèn)題，因此需要直接反映溫度變化的熱保護(hù)器。
溫度保護(hù)通?？刹捎脺囟壤^電器。溫度繼電器主要有雙金屬片和熱敏電阻式兩種，它們都被直接埋置在發(fā)熱部位。
溫度保護(hù)與過(guò)載保護(hù)都是利用溫度來(lái)觸發(fā)保護(hù)，但并不完全相同。過(guò)載保護(hù)是因?yàn)殡娏鏖L(zhǎng)時(shí)間超出額定值使得繼電器升溫觸發(fā)保護(hù)；而溫度保護(hù)是由于散熱不良，環(huán)境溫度過(guò)高等因素使得電機(jī)過(guò)熱從而觸發(fā)保護(hù)。溫度保護(hù)被觸發(fā)時(shí)，電動(dòng)機(jī)中的電流值有可能是正常的，因此過(guò)載保護(hù)不一定會(huì)起作用。溫度保護(hù)與過(guò)載保護(hù)也是不能互相替代的。
漏電保護(hù)
為了防止直接接觸電擊事故和間接接觸電擊事故，防止電氣線路或電氣設(shè)備接地故障引起電氣火災(zāi)和電氣設(shè)備損壞事故，低壓配電系統(tǒng)應(yīng)該具有漏電保護(hù)裝置。
漏電保護(hù)根據(jù)工作零線是否穿過(guò)電流感應(yīng)器，分為零序電流保護(hù)和剩余電流保護(hù)。零序電流保護(hù)與剩余電流保護(hù)的基本原理都是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節(jié)點(diǎn)的復(fù)電流的代數(shù)和等于零。不同之處是，零序電流保護(hù)檢測(cè)的是各相線中電流的矢量和，而剩余電流保護(hù)檢測(cè)的是各相線還有零線中的電流矢量和。
理論上來(lái)說(shuō)，三相線負(fù)載平衡且電路正常工作的情況下，各相線電流矢量和應(yīng)該為零。但是在實(shí)際的產(chǎn)品制造中，由于生產(chǎn)工藝、使用條件及電源品質(zhì)等因素的制約，理想的三相完全平衡的負(fù)載不大可能存在，其三相電流的矢量和不為零而且很容易達(dá)到漏電保護(hù)器的動(dòng)作電流值例如30mA。因此，“負(fù)載三相平衡”這個(gè)概念只具理論意義  。