電動機保護器   　　電動機保護器的作用是給電機全面的保護控制，在電機出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時、繞組老化予以報警或保護控制。   　　主要種類   　?。ㄒ唬崂^電器是五十年代初引進蘇聯(lián)技術(shù)開發(fā)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(jié)構(gòu)簡單的特點。但存在功能少，無斷相保護，對電機發(fā)生通風(fēng)不暢，掃膛、堵轉(zhuǎn)、長期過載；頻繁啟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。且重復(fù)性能差，大電流過載或短路故障后不能再次使用，調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度的影響誤動或拒動，功耗大、耗材多、性能指標(biāo)落后等缺陷。   　?。ǘ囟壤^電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器，具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠，保護范圍廣泛等優(yōu)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(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)壓縮機等方面大量使用。   　　溫度繼電器與熱繼電器不同。溫度繼電器是裝在電動機內(nèi)部，靠溫度變化時期動作的。而熱繼電器裝在動力線上，靠電流熱效應(yīng)動作的。   　?。ㄈ╇娮邮诫妱訖C保護器已由晶體管發(fā)展到集成電路至今已發(fā)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）、溫度保護和智能保護。此類保護器具有節(jié)能、動作靈敏、精確度高、耐沖擊振動，重復(fù)性好、保護功能齊全、功耗小等優(yōu)點。   　　1.電動機保護器（電機保護器）是以檢測線電流的變化（包括采取、正序、負(fù)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(fù)荷、堵轉(zhuǎn)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(fā)生斷相、過載、短路、欠壓、過壓和漏電等故障時實現(xiàn)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(fù)，自啟動順序，故障記憶，自瑣和遠(yuǎn)傳報警，顯示故障時的電流、電壓故障前后用代號閃爍示警，配置RS485通訊接口，實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)。同時可監(jiān)控、監(jiān)測256臺電動機工作等功能。   　　（四）電動機保護器在國民經(jīng)濟和節(jié)能事業(yè)中的重要意義   　　電動機保護器（電機保護器）是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件。是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機電產(chǎn)品。幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域；是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防建設(shè)及人民生活正常生產(chǎn)和安全工作的重要保證，在國民經(jīng)濟和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。   　　《中華人民共和國節(jié)約能源法》規(guī)定：“節(jié)能是指加強用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源”；“節(jié)能發(fā)展經(jīng)濟的一項長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針”。節(jié)能是系統(tǒng)工程。 據(jù)不完全統(tǒng)計，全國運行的1KW-320KW低壓電動機數(shù)量為6000萬臺，占電網(wǎng)用電量的70%以上，是工農(nóng)業(yè)及商業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的動力設(shè)備。全國每年燒毀電動機數(shù)量約300萬臺，容量為10億千瓦，每年僅電動機在燒毀過程中就耗電為數(shù)億度，修理費高達數(shù)100億元左右，造成停工停產(chǎn)損失竟達數(shù)100億元。僅上述費用不算，還會造成電機修理后功率下降，耗電量大，性能變差直接影響企業(yè)正常生產(chǎn)。   　　注意事項   　　1．電機比過去更容易燒毀繞組，是由于絕緣技術(shù)的不斷發(fā)展，在電機的設(shè)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(fù)荷能力越來越弱；再由于生產(chǎn)自動化程度的提高，要求電動機經(jīng)常運行在頻繁的起動、制動、正反轉(zhuǎn)以及變負(fù)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(yīng)用面更廣。常工作于環(huán)境極為惡劣的場合，如潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場合。再加上電動機制造上的不規(guī)范，設(shè)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(xiàn)頻率最高   　　2．傳統(tǒng)的保護裝置保護效果不甚理想，是傳統(tǒng)的電機保護裝置以熔斷器、熱繼電器為主。熔斷器主要用于短路保護，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(yīng)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(wěn)定性差，保護不可靠。事實也正是這樣，盡管許多設(shè)備安裝了熱繼電器，但電機損壞而影響正常生產(chǎn)的現(xiàn)象仍普遍存在。傳統(tǒng)的保護裝置還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)電動機的機械磨損監(jiān)測、定轉(zhuǎn)子偏心監(jiān)測的產(chǎn)品。   　　3、電機保護器如今已由過去的機械式發(fā)展為電子式和智能型，靈敏度高，可靠性高，功能多，調(diào)試方便?？芍苯语@示電動機的電流、電壓、溫度等參數(shù)，保護動作后故障種類一目了然，極大方便了故障的判斷，有利于生產(chǎn)現(xiàn)場的故障處理和縮短恢復(fù)生產(chǎn)時間。另外，根據(jù)電動機氣隙磁場進行電動機偏心檢測技術(shù)使電動機磨損狀態(tài)在線監(jiān)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(fā)現(xiàn)軸承故障，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，避免掃膛事故發(fā)生。   　　3．選用電動機保護裝置的目的，既能使電動機充分發(fā)揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)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(dāng)簡單的保護裝置不能滿足要求時，或?qū)ΡＷo功能和特性提出更高要求時，才考慮應(yīng)用復(fù)雜的保護裝置，做到經(jīng)濟性和可靠性的統(tǒng)一。具體的功能選擇應(yīng)根據(jù)綜合考慮電動機的本身的價值、負(fù)載情況、環(huán)境好壞、電動機的重要程度、退出運行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素，力爭做到經(jīng)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(yīng)該最實用的。那么何為實用呢？實用應(yīng)滿足可靠、經(jīng)濟、方便等要素，具有較高的性能價格比。那么何為可靠呢？可靠首先應(yīng)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(fā)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(yīng)具有很高的可靠性）必須具有對各種惡劣環(huán)境的適應(yīng)性穩(wěn)定性、耐久性。經(jīng)濟性：采用先進的設(shè)計、合理的結(jié)構(gòu)，專業(yè)化、規(guī)?；纳a(chǎn)，降低產(chǎn)品成本，給用戶帶來極高的經(jīng)濟效益。方便性：必須在安裝、使用、調(diào)整、接線等方面，盡可能的簡易方便。   　　選型方法   　　一、 選型基本原則   　　如今，市場上電動機保護產(chǎn)品沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，型號規(guī)格五花八門。制造廠商為了滿足用戶不同的使用需求派生出很多的系列產(chǎn)品，種類繁多給廣大用戶選型帶來諸多不便，用戶在選型時應(yīng)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(shè)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(guān)的條件：   　　電機保護的選型存在著電動機與保護器二者怎樣合理配用關(guān)系，以下提供幾個與保護有關(guān)的條件、因素，為用戶選型時提供參考。   　　1、電機方面：要先了解的型號規(guī)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(nèi)容基本能給用戶如何正確使用和維護及選型保護器提供了參考依據(jù)。   　　2、環(huán)境條件：主要指常溫、高溫、高寒、腐蝕度、震動度、風(fēng)沙、海拔、電磁污染等。   　　3、電動機用途：主要指拖動機械設(shè)備要求特點，如風(fēng)機、水泵、空壓機、車床、油田抽油機等不同負(fù)載機械特性。   　　4、控制系統(tǒng)方面：控制模式有手動、自動、就地控制、遠(yuǎn)程控制、單機獨立運行、生產(chǎn)線集中控制等情況。啟動方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動等啟動方式。   　　5、其他方面：用戶對現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)護管理是比較隨意還是嚴(yán)謹(jǐn)，非正常性的停機對生產(chǎn)影響的嚴(yán)重程度等。   　　與保護器的選用有一定相關(guān)因素的還有很多，如安裝位置、電源情況、與配電系統(tǒng)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(chǎn)影響程度；需根據(jù)現(xiàn)場實際工作條件綜合考慮保護器的選型和調(diào)整。   　?。ǘ╇妱訖C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，不存在頻繁啟動等惡劣工況，由于精度差，可靠性不能保證，不推薦使用。   　　2、電子型：檢測三相電流值，整定電流值采用電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作，電路一般采用模擬式，采用反時限或定時限工作特性。保護功能包括過載、缺相、堵轉(zhuǎn)等故障保護，故障類型采用指示燈顯示，運行電量采用數(shù)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(xiàn)電動機智能化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)自己實際使用要求和保護情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定，采用數(shù)碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協(xié)議，如ModBUS、ProfiBUS等，價格相對高些，用于較重要場合，如今高壓電動機保護均采用智能型。   　　4、熱保護型：在電動機中埋入熱元件，根據(jù)電動機的溫度進行保護，保護效果好，但電動機容量較大時，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電動機堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導(dǎo)致電動機繞組受損。   　　5、磁場溫度檢測型：在電動機中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據(jù)電動機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進行保護，主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護和磨損監(jiān)測，保護功能完善，缺點是需在電動機內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。   　　（三） 保護器類型在電動機工作條件下的選擇   　　1、對于工作條件要求不高、操作控制簡單，監(jiān)護、管理比較隨意，停機對生產(chǎn)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(jié)構(gòu)簡單，在現(xiàn)場安裝接線、替換、操作簡單、方便，具有性價比高等特點。   　　2、對于工作條件要求很高，安全性和連續(xù)性又很關(guān)鍵的，而自動化程度高，且需要專人控制、監(jiān)護、管理，需組網(wǎng)監(jiān)控的MCC系統(tǒng)中，應(yīng)選用中高檔、功能較全的保護器。   　　3、對于防爆電機，由于軸承磨損造成偏心，可能導(dǎo)致防爆間隙處摩擦出現(xiàn)高溫，產(chǎn)生爆炸危險，應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能。對于大容量高壓潛水泵，由于檢查維護困難，也應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能，避免發(fā)生掃膛事故造成重大經(jīng)濟損失。   　　4、應(yīng)用于有防爆要求場所的保護器，要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的具體要求，選用相應(yīng)的防爆型保護器，避免安全事故發(fā)生。 　　高速電機的命名定義： 　　高速電機，也稱主軸電機，廣義范圍來講，高速電機又可以被稱為電主軸，高速電主軸等等，通常是指轉(zhuǎn)速超過10000r/min的電機，目前最高轉(zhuǎn)速可達300000r/min 　　高速電機又分為：AC交流異步電機 、DC同步永磁電機、BLDC無刷電機、bldc變頻電機等 　　高速電機優(yōu)點： 　　一、由于轉(zhuǎn)速高，所以電機功率密度高，而體積遠(yuǎn)小于同等功率的普通電機，可以有效的節(jié)約材料； 　　二、可與原動機相連，取消了傳統(tǒng)的減速機構(gòu)，傳動效率高，噪音小； 　　三、高速電機轉(zhuǎn)動慣量小，所以動態(tài)響應(yīng)快； 　　一、無刷直流電機工作原理 　　無刷直流電機的定子是線圈繞組電樞，轉(zhuǎn)子是永磁體。如果只給電機通以固定的直流電流，則電機只能產(chǎn)生不變的磁場，電機不能轉(zhuǎn)動起來，只有實時檢測電機轉(zhuǎn)子的位置，再根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置給電機的不同相通以對應(yīng)的電流，使定子產(chǎn)生方向均勻變化的旋轉(zhuǎn)磁場，電機才可以跟著磁場轉(zhuǎn)動起來。 　　如圖所示為無刷直流電機的轉(zhuǎn)動原理示意圖，為了方便描述，電機定子的線圈中心抽頭接電機電源 POWER，各相的端點接功率管，位置傳感器導(dǎo)通時使功率管的 G極接 12V，功率管導(dǎo)通，對應(yīng)的相線圈被通電。由于三個位置傳感器隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，會依次導(dǎo)通，使得對應(yīng)的相線圈也依次通電，從而定子產(chǎn)生的磁場方向也不斷地變化，電機轉(zhuǎn)子也跟著轉(zhuǎn)動起來，這就是無刷直流電機的基本轉(zhuǎn)動原理——檢測轉(zhuǎn)子的位置，依次給各相通電，使定子產(chǎn)生的磁場的方向連續(xù)均勻地變化。 　　 　　無刷直機電機的驅(qū)動方式按不同類別可分多種驅(qū)動方式，它們各有特點。 　　按驅(qū)動波形： 　　● 方波驅(qū)動，這種驅(qū)動方式實現(xiàn)方便，易于實現(xiàn)電機無位置傳感器控制； 　　● 正弦驅(qū)動，這種驅(qū)動方式可以改善電機運行效果，使輸出力矩均勻，但實現(xiàn)過程相對復(fù)雜。同時，這種方法又有SPWM 和 SVPWM（空間矢量PWM）兩種方式，SVPWM的效果好于SPWM。 　　二、永磁同步電機工作原理 　　永磁同步電機，英文名稱為permanent magnet synchronous motor，簡稱PMSM，它實際上是一種交流電機，其定子運行是三項的相差 的交流電，而轉(zhuǎn)子則是永磁體。但是這種電機最大的優(yōu)勢就是交流電能量由直流提供，這樣就可以對電機進行精確的控制，而且解決了電刷帶來的壽命問題。 　　永磁同步電機工作原理--特點 　　永磁同步電機可以將電機整體地安裝在輪軸上，形成整體直驅(qū)系統(tǒng)，即一個輪軸就是一個驅(qū)動單元，省去了一個齒輪箱。永磁同步電機的特點主要有以下幾種： 　?。?）PMSM本身的功率效率高以及功率因數(shù)高; 　?。?）PMSM發(fā)熱小，因此電機冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、噪聲小; 　?。?）系統(tǒng)采用全封閉結(jié)構(gòu)，無傳動齒輪磨損、無傳動齒輪噪聲，免潤滑油、免維護; 　?。?）PMSM允許的過載電流大，可靠性顯著提高; 　　（5）整個傳動系統(tǒng)重量輕，簧下重量也比傳統(tǒng)的輪軸傳動的輕，單位重量的功率大; 　?。?）由于沒有齒輪箱，可對裝向架系統(tǒng)隨意設(shè)計：如柔式裝向架、單軸轉(zhuǎn)向架，使列車動力性能大大提高。 　　首先永磁同步電機要建立主磁場，勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場;然后采用三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體;在原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的情況下，極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組，因此電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。