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皖南电机百科:电动机内置保护装置的介绍

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人气:-发表时间:2015-12-02 08:29【

皖南电机百科知识三电动机保护装置已渗透到所有发电、供电、用电系统等领域 ,是发电、供电、用电系统的重要组成部分,关系到工业、农业和国防建设以及人民生活等各个方面。电动机损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的,所以对电动机保护最有效的办法就是直接监测绕组或轴承的实际工作温度,对其实施保护控制。而监测实际工作温度就得在电机内部安装相应测温元件,测温元件大体上分为两大类,定值控制保护和非定值控制保护。

1  定值控制保护

定值控制保护是当电动机内部监测点温度超过规定值时,测温元件动作,电动机立即断电。定值传感元件通常有两种,双金属片开关(即热敏开关)传感和PTC热敏电阻传感。

1.1热敏开关

热敏开关是开关型双金属片热敏元件,一般K1、K2、K3热敏开关分别预埋在电动机A、B、C三相线圈中,当电动机三相线圈中任一相温度达到控温点温度时,所在这一相的开关就断开,电磁开关K失电,同时电动机就断电,从而防止电动机烧毁。当然也可以将热敏开关放在电动机轴承盖上,和电动机线圈的热敏开关串联,当某一轴承温度上升到规定值(如90℃)时,该点热敏开关断开, K失电,电动机断电。

热敏开关的额定开关温度在60℃-200℃范围内(每5℃成系列),额定电压为AC 220V 50Hz,额定电流有3A、17A等规格。选型时应结合预期的控温点温度确定型号,如YX3-280M-4选用MK1-145-DK-1000 40 40 1000(敏感元件、开关1型、F级绝缘Tk选145℃、三支结构),对于单相电机,可选用单支结构热敏开关直接切断电机电源予以保护电机。热敏开关控制保护原理见图1所示。

皖南电机:热敏开关控制保护原理图

(图1)热敏开关控制保护原理图

1.2 PTC热敏电阻

PTC热敏电阻体积小、热容量小、反应速度快,适用于电动机的欠电压、过电压、过载及缺相等故障的保护,但使用时必须配有专用的电动机保护器(如GRB电机保护器)。一般R1、R2、R3热敏电阻分别预埋在电动机A、B、C三相线圈中,当电动机三相线圈中任一相温度达到控温点温度时,所在这一相的热敏电阻值迅速上升到3000Ω以上(常温阻值为小于100Ω),GRB保护器内无弧继电器触点动作,带动主控制回路切断电源,PTC热敏电阻也可以用来保护轴承。热敏电阻的温度在80℃-180℃范围内(每5℃成系列),最大工作电压为DC 30V,电机保护器工作电压为AC 220V 50Hz。不同绝缘等级的电机应选用不同Tk的热敏电阻,如YX3-280M-4电机选用MZ6-150-DK-1000 40 40 1000(敏感元件、开关温控型、F级绝缘Tk选150℃、三支结构)。PTC热敏电阻控制保护原理见图2所示。

 皖南电机:铂热电阻非定值控制保护原理图,以KBL智能仪表为例

(图2)热敏电阻控制保护原理图,以DJB-1型电机保护器为例

2 非定值控制保护

非定值控制保护是实时显示电动机内部监测点的实际工作温度,再根据电动机的运行情况加以控制。非定值传感元件通常有两种,是热电阻传感和热电偶传感。

2.1热电阻传感器

皖南电机:热电阻传感器

热电阻非定值控制保护是利用热电阻的线性变化原理,即温度每升高1℃,其阻值也等量升高(如PT100为0.385Ω/℃),将此信号送入KLB仪表,其仪表根据阻值变化量转换成温度显示。这样KLB每时每刻监视电动机的某点温度变化(通常为前后轴承各一支,线圈A、B、C三相各一支)。当某一点热电阻传感元件温度超过设定值时报警或电动机断电,从而防止电动机烧毁。电机中一般使用三芯线PT100,两根同色的为同一线,可接同一点,其中任一根都可为补偿线。如常用的WZP-3×16-T(WZP表示PT100,3×16表示传感体直径×长度,T表示陶瓷封装),WZPM为轴承铂热电阻,使用时将电机轴承室打一通孔并攻相应丝扣,再将铂热电阻安装牢固,使得传感器端面接触到轴承外环上。PT100铂热电阻控制保护原理见图3所示。

皖南电机:铂热电阻非定值控制保护原理图,以KBL智能仪表为例

(图3)铂热电阻非定值控制保护原理图,以KBL智能仪表为例

2.2热电偶传感器


皖南电机:热电偶传感器


热电偶非定值控制保护是利用热电偶在不同温度下产生不同的电动势原理,将此信号送入KLB仪表,该仪表根据电动势的大小转换成温度值显示。这样KLB时刻监视电动机的某点温度变化(通常为前后轴承各一支,线圈A、B、C三相各一支)。当某一点热电偶传感元件超过设定值时报警或电动机断电,从而防止电动机烧毁。

3  测温元件性能对比

3.1 定值保护与非定值保护

以上两种控制保护在安装及成本上有很大差别,但在保护性能上差别不是很大,具体对比见下表:

类型安装成本保护性能可靠性实际检测电动机运行情况
定值保护较易较好不好
非定值保护较烦很好

3.2热敏开关与PTC热敏电阻
 热敏开关结构简单,性能可靠,直接串联在电磁开关上就可以工作。热敏电阻必须接一个GRB保护器,所以成本较高,但热敏电阻体积小,热容量小,反应速度要比热敏开关快,因此在缺相及电动机内部短路故障上要优于热敏开关,具体对比见下表:

类型安装成本缺相保护内部短路故障保护堵转保护欠过电压、过载及三相不平衡
热敏开关较易很低较差较差较差很好
热敏电阻较烦较高很好很好很好很好

3.3 热电阻和热电偶性能对比
   热电阻和热电偶保护在性能及成本上有所差别,具体见下表:

类 型
安装
成本
控制精度
可靠性
热电阻
一样
很好
较高
热电偶
一样
较低
一般
很高

铜热电阻WZCD成本也很低,但它的使用温度只在-40℃~150℃范围内,所以电动机的绝缘等级在F级以上的很少使用。 

4 保护装置选型的基本原则 

目前,市场上电动机保护产品未有统一标准,制造厂商为满足用户不同的需求派生出很多的系列产品,种类繁多给广大用户选型带来诸多不便,用户在选型时应充分考虑电动机保护的实际需求,合理选用电机保护装置,既能充分发挥电动机的过载能力,又有良好的保护效果,从而提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。具体的功能选择应综合考虑电机本身的价值、负载类型、使用环境、电机主体设备的重要程度、电机退出运行是否对生产系统造成严重影响等因素,理想的保护装置不是功能最多,也不是所谓最先进的,而是应该满足现场实际需求,做到经济性和可靠性的统一,在能满足保护要求的情况下首先考虑最简单的保护装置,只有当简单的保护装置不能满足要求或对保护特性提出更高要求时,才考虑使用复杂的保护装置。


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