三相交流異步電動機電路保護介紹

三相交流異步電動機電路保護介紹
短路保護
短路是由于絕緣損壞、接線錯誤等原因導致電流從非正常路徑流過的現象。瞬時短路電流可能達到電機額定電流的幾十倍甚至上百倍，如果不能及時切斷電源，則有可能造成電機不可修復的損壞，還有可能導致觸電、火災等危險。
短路保護應該滿足以下要求：一是必須在很短的時間內切斷電源；二是當電機正常啟動、制動時，保護裝置不應誤動作。
常用的短路保護裝置有熔斷器和斷路器。
過流保護
過電流是指電動機的工作電流超過其額定值，如果時間久了，就會使電機過熱損壞電機，因此需要采取保護措施。
過電流時，電流仍由正常路徑流通，其值比短路電流值要小。過電流一般是由于負載過大或是啟動不正確。為了避免影響電動機正常工作，過電流保護動作值應該比正常啟動電流略大一些。
過電流保護也要求保護裝置能瞬時動作。過電流保護一般采用過電流繼電器。
過載保護
電動機過載是指其工作電流超過額定值使繞組過熱。引起過載的原因很多，如負載的突然增加、電源電壓降低、電動機軸承磨損等。
過載與過流類似，但也有差別。主要的不同在于動作效應的不同。過電流是由電磁效應來引發保護裝置動作，針對電流的瞬時大小；而過載保護則是由電流的熱效應，即電流對時間的累積結果來引發保護裝置動作。一般情況下同一電路中，過載保護動作電流值要比過電流小，而這兩者又均比上面提到的短路保護動作電流值小。值得注意的是，短路保護、過電流保護和過載保護是不能互相代替的。
過載保護應采用熱繼電器或電動機保護器作為保護元件。
失壓保護
如果電動機在正常工作時突然掉電，那么在電源電壓恢復時，就可能自行啟動，造成人身事故或機械設備損壞。為防止電壓恢復時電動機的自行啟動或電器元件自行投入工作而設置的保護，稱為失壓保護。采用接觸器和按鈕控制電動機的啟動制動就具有失壓保護功能。如果正常工作中電網電壓消失，接觸器會自動釋放而切斷電動機電源。
欠壓保護
電動機或電器元件在有些應用場合，當電網電壓降到額定電壓的60%－80%時，就要求能自動切除電源而停止工作，這種保護稱為欠電壓保護。電動機在電網電壓降低時，其轉速、轉矩都將降低甚至堵轉。在負載一定的情況下，一方面電動機電流增大，而其增加副度還不足以使熔斷器和熱繼電器動作，因此必須要采取欠壓保護措施。
除了利用接觸器本身的欠電壓保護作用之外，還可以采用低壓斷路器或專門的電磁式電壓繼電器來進行欠電壓保護，其方法是將電壓繼電器線圈跨接在電源上，其動合觸頭串接在接觸器控制回路中。當電網電壓低于指定值時，電壓繼電器動作使接觸器釋放。
過壓保護
當由于某種原因使得電動機電源電壓超過其額定值時，電動機的定子電流增大，使電動機發熱增多，時間久了就會造成電動機損壞。如果電壓比額定值高很多，則電動機定子電流就會超出額定值許多而可能燒壞電機。因此，需要進行過電壓保護。
最常見的過電壓保護裝置是過電壓繼電器。電源電壓一旦過高，過電壓繼電器的常閉觸頭就立即動作，從而控制接觸器及時斷開電源。過電壓繼電器的動作電壓整定值一般可為電動機額定電壓的1.05－1.2倍。
斷相保護
異步電動機在正常運行時，如果電源任一相突然斷路，電動機就處于斷相運行。此時電動機實際上是在單相電源下運行，電動機定子電流會增大，轉速要下降甚至會堵轉，時間一長就會燒壞電機。實踐表明，斷相運行是使電動機損壞的主要原因之一，因此應進行斷相保護。
引起電動機斷相運行的原因很多，如熔斷器一相熔體燒斷，電動機繞組一相斷路、一相接觸不良或松脫，電源一相線路斷開等，其中尤以熔斷器一相燒斷的情況最為常見。斷相運行時，線路電流和電動機繞組連接因斷相形式不同而不同；電動機負載越大，故障電流也越大。斷相運行時，通常可以根據電流或電壓發生的變化特征檢測出斷相信號來構成斷相保護裝置。
斷相保護有很多方法，如下：
1） 用帶斷相保護的熱繼電器
2） 采用電壓繼電器
3） 采用欠電流繼電器
4） 斷絲電壓保護
5） 采用專門為斷相運行而設計的斷相保護繼電器
相序保護
一般情況下，電動機工作的接線順序是有規定的，如果由于某種原因，導致相序發生錯亂，電動機將無法正常工作甚至損壞。相序保護就是為了防止這類事故發
實用斷相相序保護器的工作原理圖
實用斷相相序保護器的工作原理圖
生。
相序保護可采用相序繼電器，當電路中相序與指定相序不符時，相序繼電器將觸發動作，切斷控制電路的電源從而達到切斷電動機電源、保護電動機的目的。
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電路。由于C1的移相作用，當電源按圖中A、B、C相序接入時，氖泡發光，而逆相序如A、C、B接入時，氖泡則不亮。當按下啟動按鈕QA時，交流電經C2降壓、VD1和VD2整流、DW穩壓及C3濾波后得到12V直流電壓，加在由繼電器K、光敏電阻CDS和開關管V組成的保護執行電路上。如果此時相序為A、B、C順序，則氖泡發光，與氖泡封裝在一起的CDS受光照后呈現很低的阻抗，V便得到基極偏流而導通，K吸合，K1接通交流接觸器C的控制回路，C吸合，電動機啟動運轉。反之，如為逆相序，則氖泡不亮，K不吸合，K1斷開，電動機便不能被啟動。由此而達到保護目的。
溫度保護
在電動機電流沒有超過額定值時，由于通風不良、環境溫度過高、啟動次數過于頻繁等原因，電動機也會過熱。這種情況下用以上的過流保護或過載保護都不能解決問題，因此需要直接反映溫度變化的熱保護器。
溫度保護通常可采用溫度繼電器。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熱部位。
溫度保護與過載保護都是利用溫度來觸發保護，但并不完全相同。過載保護是因為電流長時間超出額定值使得繼電器升溫觸發保護；而溫度保護是由于散熱不良，環境溫度過高等因素使得電機過熱從而觸發保護。溫度保護被觸發時，電動機中的電流值有可能是正常的，因此過載保護不一定會起作用。溫度保護與過載保護也是不能互相替代的。
漏電保護
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備接地故障引起電氣火災和電氣設備損壞事故，低壓配電系統應該具有漏電保護裝置。
漏電保護根據工作零線是否穿過電流感應器，分為零序電流保護和剩余電流保護。零序電流保護與剩余電流保護的基本原理都是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節點的復電流的代數和等于零。不同之處是，零序電流保護檢測的是各相線中電流的矢量和，而剩余電流保護檢測的是各相線還有零線中的電流矢量和。
理論上來說，三相線負載平衡且電路正常工作的情況下，各相線電流矢量和應該為零。但是在實際的產品制造中，由于生產工藝、使用條件及電源品質等因素的制約，理想的三相完全平衡的負載不大可能存在，其三相電流的矢量和不為零而且很容易達到漏電保護器的動作電流值例如30mA。因此，“負載三相平衡”這個概念只具理論意義  。