关于异步电动机相关保护策略探究

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崔建巍 张平

摘要

相对于三相异步电动机的电气控制系统来说,不单单要对电机进行相关的启动、停止、制动,以及正常运行的操作,更应该保证电机能够实现平稳、安全、持续有效的运转。所以,要针对一部电动机的运行采取必要的防护举措。在电动机的控制保护系统当中,只有让更多的组件能够更好的应用,才能够为一部电动机实现平稳的运转起到良好的保护性作用。一般来说,一部电动机的控制系统具备相当多的保护性环节,只有针对相关电气保护环节进行科学合理的应用,才能够让一部电动机形成稳步的运转,本文针对异步电动机相关保护策略,进行了有效的分析和探究。


关键词

三相异步;电动机控制;电气保护

正文

引言

在我国工业生产的活动当中,三相异步电动机存在着较为宽泛的使用范围。而且由于三相异步电动机具备非常多的良好优势,让三相异步电动机成为我国日常生产活动当中,最佳的选择。但是希望三相异步电动机能够实现持续稳步的运转,一定要针对其相关电机保护环节给予更多的重视,目前来说,三相异步电动的保护主要针对短路、过载、电流和电压的损失,以及过电压、欠电压等情况,注意针对相关上述情况开展有效的保护策略,保证三相异步电动机能够实现持续且稳定的运转,以便让三相异步电动机在我国工业生产领域当中能够提供持续的原动力。必须说明的是,由于各种客观因素的存在,经常会导致异部电动机在使用过程当中受到不确定因素的影响,进一步会诱发异部电动机的停止运转,甚至是产生严重的重大安全事故。为此,需要针对一部电动机相关保护策略进行有效的分析和探究,本文则在此方面进行了有效的分析,希望本文的论述能够为我国工业实现持续、稳步、良好生产,提供一些帮助和借鉴。

1、电气控制系统故障

1.1常见电气控制系统故障

通常来说,三相异步电动机在使用过程当中,如果产生了不良的故障会引发一系列的使用安全事故,所以应该针对相关的电气控制系统故障进行有效的明确,并对相关的设计方案进行不断的优化。一般来说,常见的电气控制系统故障主要表现为四个方面,笔者将其罗列到表格之中,想念下面表1所示。

1  常见电气控制系统故障

序号

常见电气控制系统故障

明细

1

不同形式的短路

其中包括三相短路,两相短路,单相接地电路以及单相绕组电动机或变压器中的短路。

2

过载

过载通常是指电气控制系统,电动机的驱动电流大于其额定电流,一般在在1.5In之内,有许多原因会导致电动机过载,例如电网电压突然下降,负载突然增加以及缺相电动机运行。

3

过电压

过电压是指电动机或电气组件的工作状态超过其额定电流,该电流通常小于短路电流,过载通常是由初始和过大的负载扭矩引起的。

4

电源异相

在异步交流电动机的正常运行中,电动机缺相可能是由三相电源中的单相保险丝熔断引起的。

1.2电气控制系统故障的危害

三相异步电动机在使用过程当中会有许多常见的故障发生,这样就会引发相关的设备出现停机或者运行报警等情况,这样也导致工业的生产会产生不同程度的干扰。而结合现实的三相异步电动机使用情况来看,目前常见的故障是有接线错误或者电动机负载短路,在产生短路的过程当中,瞬时电流故障有可能会达到额定电流的数十倍以上,这可能会有严重的负载短路,而导致电气设备或者相关线路产生严重的损坏。最为严重的情况下,甚至是会诱发不良的安全火灾。而如果三相异步电动机使用过程当中出现电流过大,就会对设备产生严重的损伤,会导致设备存在着载荷的情况,这样不单单会导致设备有严重的损坏,甚至是关联到相关加工零部件。

而如果三相异步电动机在低速运转时有低功率阻塞产生,那么就会导致存在着较高的定子电流,那么电动机就会产生严重的损坏。而且相关电气控制系统的故障,还有可能由于电网有电压下降的情况,这样也会让整个控制系统和相关设备产生严重的损伤,最严重时会造成严重的工作人员身体损伤。

1.3电气保护环节的作用

三相异步电动机产生控制故障,不单单会对相关设备产生严重的干扰和影响,还会导致工业生产系统存在着停工等等不良情况。此外电气控制系统所产生的故障相对较短,期望单纯的通过手动来将相关问题进行解决是较为困难的,因此在电机系统设计过程当中,应该将自动保护装置进行有效的设定,以便对相关系统进行良好的控制,如此也可以针对存在着故障的设备,以及没有故障的电气控制系统进行隔离相关操作,以便让系统能够快速的恢复正常运转,也防止产生连续的安全事故,这样也可以帮助其他设备实现正常的运转。一般来说,电气保护装置应该结合设备在使用过程当中存在着异常情况和其整体的运行控制情况,将相关信号发出,方便工作人员对有异常的设备进行快速的维护和检修。

2、电气控制系统保护

电气控制系统当中,相对于保护连接来说有多种类型,通过对短路期间相关电量进行改变。可以将相关工作原理的电气保护进行有效的构成,比如:上升电流特性可以将相关过压保护电路组成。而结合降压特性,也可以将低压保护电路进行建立。对于电流和电压之间的相角差特征来说,包含了漏电保护和断电保护等相关几种类型,一般电气控制系统有短路保护、过载保护、过流保护、过压保护和失压保护等相关环节具体介绍,详见如下。

2.1短路保护

目前在三相异步电动机控制系统当中最为多见的故障是短路故障,咎其原因主要是三相异步电动机伴随着长期的使用,电动机的内部会有不同程度的磨损情况存在。而且电动机的电缆也会由于存在着不同程度的绝缘破损,而导致电缆有不同程度的损伤,那么就会导致三相异步电动机在使用过程当中有不良的短路故障产生。而如果其短路电流相对较大,就会对电动机产生严重的损毁。目前经常使用的短路保护举措是将断路器或者保险丝,安装在电气控制系统当中,在电动机使用过程当中有短路的现象产生以后,可以通过快速的电源切断,对三相异步电动机系统形成有效的保护。一般来说,短路保护组件其具体安装有以下三方面要求首先。在电源系统接地过程当中,保证所有环节都能够有效的与接地系统进行良好的连接;其次,零线-零线系统上要让保护保险丝得以有效的使用,并在各个环节中进行有效的安装;最后是对于低压开关的保护要采取分级的安装策略。

2.2过载保护

三相异步电动机在长时间工作过程当中,会有发热的情况产生。这样三相异步电动机会存在着不同程度的老化现象。老化情况最严重的时候会导致三相异步电动机有不同程度的损毁,而如果老化情况过于严重,会有过大电流产生,那么将会在极短的时间当中存在着温度的急剧上升。相对于这种情况,要将过载保护组件-热继电器装配在控制系统当中。相对于大功率三相异步电动机来说,应该使用反向现实继电器。由于有热惯性存在,热继电器并不会在电机有短路情况以及短路脉冲电流影响下会立即进行运行,所以在热过载保护继电器使用过程当中,还需要将短路保护系统进行有效的设置。具体来说,可以采取保险丝或者断路器配合使用来开展相关的短路保护。一般来说,保险丝的选择应该选择发热属性,以及热温度相对较低的材质,这样可以保证电动机在运行当中,如果有过在情况发生,能够对电源进行快速的切断。而且必须说明的是,过载保护与短路保护明显的差别。

2.3过电流保护

近些年来,过压保护在一部电动机以及直流电动机当中得到了广泛使用,但是相对于异步三相鼠笼式电动机来说,通常在过压保护有效运用过程当中,还要实现过电流的良好保护,通过相关研究不能看出,相对于低于短路电流的情况,主要是指在频繁的进行正转和反转相互切换过程当中,电动机在运行过程当中会有严重的过电流情况存在,尤其是一些持续时间相对较短的三相异步电动机当中,一定要开展优质的过电流保护。因为电动机存在着不同的额定电流,所以要通过良好的过电流保护,以便让电动机实现稳步且持续的运转。

2.4过电压保护环节

一般来说,为了保证电气设备能够正常运转,要保证设备始终处于额定电压工作环境当中,否则会有严重的安全事故存在。相对于电压保护来说,目前失压保护、过压保护和欠压保护几种具体介绍简介如下。

2.4.1失压保护环节

开展失压保护主要是为了防止电动机在使用过程当中,由于意外的电能断电而引发不良的电动机运行事故。一般来说,如果存在着突然断电那么电动机和电动机匹配的相关设备会有停止工作的情况存在。而在电路恢复正常运转之后,电动机会存在着自行启动,这样非常容易引发不良的操作人员人身伤害,以及严重的设备损伤,甚至引发不良的火灾,为此需要将电压失压保护功能设置在相关电路当中,以便在电机停止之后让电动机行成自我的保护。必须说明的是,电气设备主电路和控制电路在制造过程当中,拥有至关重要的作用存在。有关人员相对于此电路给予更多的关注,保证电压能够实现稳步的供给,要通过控制电路的有效保护设计,让电动机的运转得到最大程度的保障。

2.4.2过压保护环节

目前,电压保护是在电机发生故障是最直接的保护手段,具体来说,如果有隐形故障产生,那么电机会停止运转。在排除故障之后,电机会恢复到正常运转情况,而电动机可以形成自动启动,这样会产生极大的安全故障,甚至会由于严重的过载有火灾等现象存在。

2.4.3欠电压保护环节

如果设备供电电压存在着持续恒定低压的条件,那么将会导致设备不能形成正常的运转,甚至最严重的时候,导致机械设备有损伤以及严重的电动机损坏,如此要采取良好的低压保护策略,防止欠电压的相关不良情况产生。具体来说,电压如果下降超过额定电压的80%以下,那么需要在电路系统当中将相关控制回路进行有效的设定,并通过电源切断等手段保护相关电气设备和三相异步电动机。必须说明的是电压继电器,适用于对子电压设备进行有效保护的相关电气元件。

3.电动机故障的预防措施

3.1保证安装环境

电动机安装运行的环境是至关重要的,通过大量的故障调查研究不难看出,目前绝大多数的三相异步电动机有故障情况存在,主要与电动机安装的环境和电动机运行载荷有明确的关联,由于电动机在使用环境当中会有大量的粉尘和腐蚀性气体存在,那么电机的绕组和相关轴承会受到不同程度的损伤。所以电动机的安装环境来说,一定要保证电动机拥有良好的防护,以及相关保护设施,电动机装配环境地点不宜存在着较高的温度,而且要避免腐蚀性的气体和灰尘、水汽在电机内部进行涌入。相对于不同的环境来说,应该采取有针对形式的相关三相异步电动机。

3.2启动前的检查

相对于电动机的起动前检查来说,分为新安装的电动机,以及正常使用的电动机,笔者将相关检查策略罗列到下面表格之中,具体详见下面表2所示。

2  电动机启动前的检查

序号

电动机启动前的检查

明细

1

新安装或长期停用的电动机

绝缘电阻检查,低压电动机用500V兆欧表摇测电动机绕组相间及对地不得低于0.5MΩ

2

为电动机供电的回路元器件完好,连接可靠,三相电源电压正常,无电压过高、过低或不平衡现象。

3

对照铭牌,检查电压、频率与电源是否一致,功率于负载是否匹配,电动机实际接法是否正确。

4

电动机基础是否牢固,需要接地部分是否可靠接地,接地线是否满足要求,安装规范。

5

轴承润滑是否良好。

1

正常使用的电动机

供电回路元器件完好,连接可靠,三相电源电压正常,无电源电源过高、过低或不平衡现象。

2

机组周围无杂物及易燃物。

3

联轴器连接牢固,机组传动灵活,无摩擦、卡涩、窜动现象。

3.3启动时注意事项

电动机如果在启动过程当中有运转速度相对较慢、启动困难、电流电压异常等,电动机要快速的将电源切断,查找出电机启动困难的具体因素,在故障排查之后才可以进行相关再次启动,而如果多台电动机,这应该采取先从大电动机排查,逐步向小电动机排查的原则,而且也要采取主要电动机排查和次要电动机排查的形式,防止由于电动机存在着较大的启动电流,而对电动机产生不同程度的损伤。最后要对电动机连续启动的次数进行限制,相对于空载电动机来说,其连续启动不应该超过三次到五次。长期运转的电动机,再次启动的次数也不应该超过三次,这样可以防止电动机再次启动,存在不同程度的损毁情况。

结束语

三相异步电动机控制的电气保护环节极为重要,因此,应高度重视三相异步电动机的电气保护。必须进行短路保护工作,电源保护工作,过载保护工作,电压损失保护工作,过电压保护工作和欠电压保护工作。这些任务应由专业人员执行,只有在这些领域做好工作,电气设备和电动机才能正常工作。

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