淺論異步電動機的各種保護

2024年3月2日發(作者：安全的作文)

淺論異步電動機的各種保護

電動機的故障大體分為兩部分：一部分是機械的原因。例如軸承和風機的磨損或損壞：另一部分是電磁故障，二者互有關連。如軸承損壞，引起電動機的過載，甚至堵轉，而風葉損壞，使電動機繞組散熱困難，溫升提高，絕緣物老化。電磁故障的原因很多，如電動機的過載、斷相、欠電壓和短路都足以使電動機受損和毀壞。過載、斷相、欠電壓運行都會使繞組內的電流增大，發熱量增加(導體的發熱量是和電流的平方成正比的)，而短路造成的危害就更大。短路的原因是電動機本身的絕緣材料質量差或電動機受潮(在農村是經常發生的，例如受雨淋或落水)，以致于繞組的相間擊穿，引起短路。此外，還有電動機置于有酸堿物的場所，因受腐蝕而損壞絕緣。

一、電動機的過載及其保護

電動機的過載除上述原因外，還有：

a.電動機周圍環境溫度過高，散熱條件差；

b.電動機在大的起動電流下緩慢起動；

c.電動機長期低速運行；

d.電動機頻繁起動、制動、正反轉運行及經常反接制動。

電動機的過載由于電流增大，發熱劇增，從而使其絕緣物受到損害，縮短了其使用壽命甚至被燒毀。

從電動機的結構來看，鼠籠型電機的定子鐵心置放繞組的槽內必須有良好的絕緣物，繞組(銅線)表面有絕緣漆層，繞線式電動機轉子繞組與

定子繞組一樣，繞組與鐵心槽襯以絕緣物，三個端線所接的銅滑環，環間，環與轉軸之間也是彼此絕緣的。為了保證電動機的相間、帶電體與外殼的絕緣，通常是使用各種耐熱等級的絕緣材料的。各種絕緣都有一定的耐受工作溫度的指標。IEC85規定A級(105℃)、E級(120℃)、B級(130℃)、F級(155℃)。八十年代，IEC216提出了一個新的耐熱標準，稱為溫度指數TI(TemperatureIndex)以此代替IEC85。TI是按阿尼羅烏絲(Arrhenins)公式t=10a＋b/T計算的。式中：t壽命小時(h)>

T絕緣材料使用的溫度(℃)

a、b與材料有關的常數

例如：某電動機使用的絕緣材料a=－2，b=1034，使用溫度T=164℃

得t=10－2＋(1034/642)=104.30=2000h

它表示此絕緣物使用于164℃時，其使用壽命為20000小時。

如果把使用溫度提高8℃，則T=164＋8=172℃

t=10－2＋(1034/172)=104=10000h

它說明很早以來，電工技術工作者提出的絕緣材料的使用溫度每增加8℃，其使用壽命就減半是有理論和實踐依據的。

電動機的過載保護安秒(I－t)曲線(反時限)

1.電動機的過載特性

2.保護電器的保護特性

3.電動機的起動電流特性

保護器的I－t曲線在電動機過載特性之內，但兩曲線間距不必拉得過

大，以便做到既不使電動機因為過載造成溫升增大影響壽命，又充分利用電動機本身的最大耐受過載能力。根據生產和科學實踐，對電動機的保護特性已由IEC9474《低壓開關設備和控制設備。低壓機電式接角器和電動機起動器》作出了新的規定(我國的GB14048.4等效于IEC標準)，對無溫度補嘗的保護電器：

1.0In>2h不動作

1.2In&le2h動作

7.2In：2s在八十年代，我國曾有科技人員對繞組采用B級絕緣(允許工作溫度為130℃)的電動機，進行了實測(即不動作和動作的時間極限，此極限表明不會引起絕緣水平下降的電流與時間的最大值)：

以上實測值是在幾臺電動機上測試的，不夠全面，但它表明，這個標準還是比較實際的(6In是老標準)舊標準把6In作為可返回特性的電流，它相當于電動機的起動電流，經可返回時間(在通以6In時的延時時間，后將電流返回1倍In或0.9In，此段時間內保護電器不允許動作，這種可返回特性的規定是為了躲過電動機的起動，它的可返回時間應大于電動機的起動時間，舊標準的可返回時間分1s、3s、8s、13s幾種)。鑒于把起動電流定在6倍和可返回時間固定在上述的4種已不能完全反映現實情況(例如Y型鼠籠型電動機的起動電流倍數就有5、5.5、6、6.5、6.8、7的六種)，因此我國的GB14048.4(等效采用IEC947－4)統一規定為7.2倍，并對不同的起動時間規定了延時時間Tp。美國NEMA(美國全國電氣制造商協會)1993年的MG－1標準對電動機的過載和失速

(相當于電動機的堵轉和剛起動筆者注)保護作了新的規定：輸出功率不超過500HP(馬力，相當于368kW筆者注)，額定電壓不超過1kV的多相電動機，在正常工作溫度初次起動，耐受1.5倍全額電流的時間應不等于2min，又規定：功率輸出不超過500HP，額定電壓不超過1kV的多相電動機，在正常溫度初次起動時，應能耐鎖定轉子電流的失速時間不少于12s，從以上標準和對我國絕大多數的電動機的起動時間的統計來看，選1.5In為2min，7.2In為2s二、電動機的短路保護(電動機保護電器瞬時動作電流整定值)電動機在短路情況下的保護，通常選用斷路器，有的地方也使用熔斷器。一些文獻提到，斷路器的瞬時動作電流整定值應能躲過電動機的全起動電流。Isct斷路器瞬時動作電流整定值A；k可靠系數，它考慮了電動機起動電流的誤差和斷路器瞬動電流的誤差，k一般取1.2；Ist全起動電流值，也稱尖峰電流A。所謂全起動電流，是包括周期分量和非周期分量兩部分