皖南電機(jī)百科:電動機(jī)內(nèi)置保護(hù)裝置的介紹
皖南電機(jī)百科知識三:電動機(jī)保護(hù)裝置已滲透到所有發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)等領(lǐng)域 ,是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要組成部分,關(guān)系到工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防建設(shè)以及人民生活等各個方面。電動機(jī)損壞主要是繞組過熱或絕緣性能降低引起的,所以對電動機(jī)保護(hù)最有效的辦法就是直接監(jiān)測繞組或軸承的實(shí)際工作溫度,對其實(shí)施保護(hù)控制。而監(jiān)測實(shí)際工作溫度就得在電機(jī)內(nèi)部安裝相應(yīng)測溫元件,測溫元件大體上分為兩大類,定值控制保護(hù)和非定值控制保護(hù)。
1 定值控制保護(hù)
定值控制保護(hù)是當(dāng)電動機(jī)內(nèi)部監(jiān)測點(diǎn)溫度超過規(guī)定值時,測溫元件動作,電動機(jī)立即斷電。定值傳感元件通常有兩種,雙金屬片開關(guān)(即熱敏開關(guān))傳感和PTC熱敏電阻傳感。
1.1熱敏開關(guān)
熱敏開關(guān)是開關(guān)型雙金屬片熱敏元件,一般K1、K2、K3熱敏開關(guān)分別預(yù)埋在電動機(jī)A、B、C三相線圈中,當(dāng)電動機(jī)三相線圈中任一相溫度達(dá)到控溫點(diǎn)溫度時,所在這一相的開關(guān)就斷開,電磁開關(guān)K失電,同時電動機(jī)就斷電,從而防止電動機(jī)燒毀。當(dāng)然也可以將熱敏開關(guān)放在電動機(jī)軸承蓋上,和電動機(jī)線圈的熱敏開關(guān)串聯(lián),當(dāng)某一軸承溫度上升到規(guī)定值(如90℃)時,該點(diǎn)熱敏開關(guān)斷開, K失電,電動機(jī)斷電。
熱敏開關(guān)的額定開關(guān)溫度在60℃-200℃范圍內(nèi)(每5℃成系列),額定電壓為AC 220V 50Hz,額定電流有3A、17A等規(guī)格。選型時應(yīng)結(jié)合預(yù)期的控溫點(diǎn)溫度確定型號,如YX3-280M-4選用MK1-145-DK-1000 40 40 1000(敏感元件、開關(guān)1型、F級絕緣Tk選145℃、三支結(jié)構(gòu)),對于單相電機(jī),可選用單支結(jié)構(gòu)熱敏開關(guān)直接切斷電機(jī)電源予以保護(hù)電機(jī)。熱敏開關(guān)控制保護(hù)原理見圖1所示。
(圖1)熱敏開關(guān)控制保護(hù)原理圖
1.2 PTC熱敏電阻
PTC熱敏電阻體積小、熱容量小、反應(yīng)速度快,適用于電動機(jī)的欠電壓、過電壓、過載及缺相等故障的保護(hù),但使用時必須配有專用的電動機(jī)保護(hù)器(如GRB電機(jī)保護(hù)器)。一般R1、R2、R3熱敏電阻分別預(yù)埋在電動機(jī)A、B、C三相線圈中,當(dāng)電動機(jī)三相線圈中任一相溫度達(dá)到控溫點(diǎn)溫度時,所在這一相的熱敏電阻值迅速上升到3000Ω以上(常溫阻值為小于100Ω),GRB保護(hù)器內(nèi)無弧繼電器觸點(diǎn)動作,帶動主控制回路切斷電源,PTC熱敏電阻也可以用來保護(hù)軸承。熱敏電阻的溫度在80℃-180℃范圍內(nèi)(每5℃成系列),最大工作電壓為DC 30V,電機(jī)保護(hù)器工作電壓為AC 220V 50Hz。不同絕緣等級的電機(jī)應(yīng)選用不同Tk的熱敏電阻,如YX3-280M-4電機(jī)選用MZ6-150-DK-1000 40 40 1000(敏感元件、開關(guān)溫控型、F級絕緣Tk選150℃、三支結(jié)構(gòu))。PTC熱敏電阻控制保護(hù)原理見圖2所示。
(圖2)熱敏電阻控制保護(hù)原理圖,以DJB-1型電機(jī)保護(hù)器為例
2 非定值控制保護(hù)
非定值控制保護(hù)是實(shí)時顯示電動機(jī)內(nèi)部監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)際工作溫度,再根據(jù)電動機(jī)的運(yùn)行情況加以控制。非定值傳感元件通常有兩種,是熱電阻傳感和熱電偶傳感。
2.1熱電阻傳感器
熱電阻非定值控制保護(hù)是利用熱電阻的線性變化原理,即溫度每升高1℃,其阻值也等量升高(如PT100為0.385Ω/℃),將此信號送入KLB儀表,其儀表根據(jù)阻值變化量轉(zhuǎn)換成溫度顯示。這樣KLB每時每刻監(jiān)視電動機(jī)的某點(diǎn)溫度變化(通常為前后軸承各一支,線圈A、B、C三相各一支)。當(dāng)某一點(diǎn)熱電阻傳感元件溫度超過設(shè)定值時報警或電動機(jī)斷電,從而防止電動機(jī)燒毀。電機(jī)中一般使用三芯線PT100,兩根同色的為同一線,可接同一點(diǎn),其中任一根都可為補(bǔ)償線。如常用的WZP-3×16-T(WZP表示PT100,3×16表示傳感體直徑×長度,T表示陶瓷封裝),WZPM為軸承鉑熱電阻,使用時將電機(jī)軸承室打一通孔并攻相應(yīng)絲扣,再將鉑熱電阻安裝牢固,使得傳感器端面接觸到軸承外環(huán)上。PT100鉑熱電阻控制保護(hù)原理見圖3所示。
(圖3)鉑熱電阻非定值控制保護(hù)原理圖,以KBL智能儀表為例
2.2熱電偶傳感器
熱電偶非定值控制保護(hù)是利用熱電偶在不同溫度下產(chǎn)生不同的電動勢原理,將此信號送入KLB儀表,該儀表根據(jù)電動勢的大小轉(zhuǎn)換成溫度值顯示。這樣KLB時刻監(jiān)視電動機(jī)的某點(diǎn)溫度變化(通常為前后軸承各一支,線圈A、B、C三相各一支)。當(dāng)某一點(diǎn)熱電偶傳感元件超過設(shè)定值時報警或電動機(jī)斷電,從而防止電動機(jī)燒毀。
3 測溫元件性能對比
3.1 定值保護(hù)與非定值保護(hù)
以上兩種控制保護(hù)在安裝及成本上有很大差別,但在保護(hù)性能上差別不是很大,具體對比見下表:
類型 | 安裝 | 成本 | 保護(hù)性能 | 可靠性 | 實(shí)際檢測電動機(jī)運(yùn)行情況 |
定值保護(hù) | 較易 | 低 | 較好 | 好 | 不好 |
非定值保護(hù) | 較煩 | 高 | 很好 | 好 | 好 |
3.2熱敏開關(guān)與PTC熱敏電阻
熱敏開關(guān)結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,直接串聯(lián)在電磁開關(guān)上就可以工作。熱敏電阻必須接一個GRB保護(hù)器,所以成本較高,但熱敏電阻體積小,熱容量小,反應(yīng)速度要比熱敏開關(guān)快,因此在缺相及電動機(jī)內(nèi)部短路故障上要優(yōu)于熱敏開關(guān),具體對比見下表:
類型 | 安裝 | 成本 | 缺相保護(hù) | 內(nèi)部短路故障保護(hù) | 堵轉(zhuǎn)保護(hù) | 欠過電壓、過載及三相不平衡 |
熱敏開關(guān) | 較易 | 很低 | 較差 | 較差 | 較差 | 很好 |
熱敏電阻 | 較煩 | 較高 | 很好 | 很好 | 很好 | 很好 |
3.3 熱電阻和熱電偶性能對比
熱電阻和熱電偶保護(hù)在性能及成本上有所差別,具體見下表:
類 型 | 安裝 | 成本 | 控制精度 | 可靠性 |
熱電阻 | 一樣 | 高 | 很好 | 較高 |
熱電偶 | 一樣 | 較低 | 一般 | 很高 |
銅熱電阻WZCD成本也很低,但它的使用溫度只在-40℃~150℃范圍內(nèi),所以電動機(jī)的絕緣等級在F級以上的很少使用。
4 保護(hù)裝置選型的基本原則
目前,市場上電動機(jī)保護(hù)產(chǎn)品未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),制造廠商為滿足用戶不同的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(jī)保護(hù)的實(shí)際需求,合理選用電機(jī)保護(hù)裝置,既能充分發(fā)揮電動機(jī)的過載能力,又有良好的保護(hù)效果,從而提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。具體的功能選擇應(yīng)綜合考慮電機(jī)本身的價值、負(fù)載類型、使用環(huán)境、電機(jī)主體設(shè)備的重要程度、電機(jī)退出運(yùn)行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素,理想的保護(hù)裝置不是功能最多,也不是所謂最先進(jìn)的,而是應(yīng)該滿足現(xiàn)場實(shí)際需求,做到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一,在能滿足保護(hù)要求的情況下首先考慮最簡單的保護(hù)裝置,只有當(dāng)簡單的保護(hù)裝置不能滿足要求或?qū)ΡWo(hù)特性提出更高要求時,才考慮使用復(fù)雜的保護(hù)裝置。
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