電動機保護器是作為電機的供電電源系統(tǒng)中重要組成部分，對電動機的起動和運行中起著至關(guān)重要的保護控制作用。因此，分析了電動機保護器保護原理和構(gòu)成，闡述了電動機保護器在發(fā)展過程中的應(yīng)用及選擇原則。

　　一.電動機是當(dāng)前生產(chǎn)力應(yīng)用不可缺少的傳動設(shè)備，是其他機電設(shè)備的動力源泉，電動機正常的輸出是其驅(qū)動的機電設(shè)備正常工作的前提，如今電機又廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通、礦山、化工、航天航空領(lǐng)域中。電動機所帶的負(fù)荷種類繁多，且往往是整個設(shè)備中的關(guān)鍵部分，因而確保電動機的正常運行就顯得十分重要性。電動機保護器(電機保護裝置)是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重中之重元件，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。

　　電動機保護器是給電機起了全方位的保護控制作用，在電機基本常會出現(xiàn)過載(過流)、欠流(輕載)、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、漏電、三相不平衡、過熱、過壓、欠壓、接地、功率、電量分析、繞組絕緣、軸承磨損、轉(zhuǎn)子偏心、繞組老化予以報警提示后保護動作得到控制。如今電動機保護器幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域中，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。

　　二.電動機保護器的保護原理與構(gòu)成

　　對電動機來說，其故障形式從機械角度可以分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。造成電機損壞的主要原因如下：1.電動機長時間的電量、熱量、機械和化學(xué)作用下，繞組的絕緣老化損壞，定轉(zhuǎn)子繞組匝間短路或是對地短路。2.電網(wǎng)供電質(zhì)量差，電源電壓三相不平衡、電壓波動大、電網(wǎng)電奪波形畸變，高次諧波嚴(yán)重或者電動機斷相運行。3.電源電壓過低使得電動機啟動轉(zhuǎn)矩不夠，電動機不能順利啟動或者是在短時間內(nèi)重復(fù)啟動，電動機長時間承受過大的啟動電流導(dǎo)致電機過熱。4.因機械故障或其它原因造成電動機轉(zhuǎn)子阻堵。5.某些大型電機冷卻系統(tǒng)故障或者是長時間工作在高溫高濕條件下造成電機故障。

　　電動機保護原理的研究是保證電動機保護器性能高低的關(guān)鍵，根據(jù)三相對稱分量法的理論，三個不對稱的向量可以唯一分解成三組對稱的向量，分別為正序分量、負(fù)序分量和零序分量。對稱分量的計算公式如下：

　　根據(jù)(1)式，電動機在發(fā)生對稱故障和不對稱故障時，電動機三相電流都會發(fā)生變化。電動機故障電源流過繞組的電流過大，超過電動機的額定電流，因此可根據(jù)這一特征來對電動機過電流保護。電機過載、斷相、欠壓都會造成繞組電流超過額定電流值。電源電壓欠壓，運行電流上升的比例將等于電壓下降的比例;電機過載時，常造成堵轉(zhuǎn)，此時的運行電流會大大超過額定電流。針對以上情況，電動機保護器可通過對三相運行電流進行檢測，根據(jù)運行電流的不同性質(zhì)來確定不同的保護方式，從而對電機予以的斷電保護。電動機的故障類型分為過流保護、負(fù)序電流保護、零序電流保護、電壓保護和過熱保護等幾種。

　　通過對電動機保護器的保護原理上分析可以看出，理想的電動機保護器應(yīng)滿足可靠、經(jīng)濟、方便等要素，具有較高的性能價格比。經(jīng)過發(fā)展和更新，如今電動機保護器一般由電流檢測電路、絕緣檢測電路、溫度檢測電路、基準(zhǔn)電壓電路、邏輯處理電路、時序處理電路、啟動封鎖及復(fù)位電路、故障記憶電路、驅(qū)動電路、工作電源電路、動作控制電路、參數(shù)顯示電路、數(shù)字放大電路、信號采集電路組成。

　　三、電動機保護器的類型及應(yīng)用分析

　　目前我國普遍采用的電動機保護器主要有熱繼電器、溫度繼電器和電子式電動機保護器。熱繼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)、長時間過載，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值和電動機實際保護值不一致，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及時再次使用，設(shè)定誤差大，易受環(huán)境溫度的影響或拒動，功耗大、耗材多、性能指標(biāo)落后等缺陷。溫度繼電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器，在電動機中埋入熱元件，根據(jù)電動機的溫度進行保護，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。溫度繼電器具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠，保護范圍廣泛等優(yōu)勢，但動作緩慢，返回時間長，在大電流三角形接法電動機不宜使用。目前在排風(fēng)扇、電冰箱等方面大量使用，電子式電動機保護器通過檢測三相電流值和整定電流值，采用電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作來實現(xiàn)對電動機的保護，電路一般采用模擬式反時限或定時限工作特性，無法顯示運行數(shù)據(jù)和設(shè)定參數(shù)，不能實現(xiàn)自動化管理平臺。

　　除了上述三種常見的電機保護器，磁場溫度檢測型繼電器和智能型電動機保護器也在電動機故障保護中得到普遍應(yīng)用。磁場溫度檢測型保護器通過在電動機里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、過熱、過欠壓、堵轉(zhuǎn)、短路、缺相、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。智能型電動機保護器能實現(xiàn)電動機智能化綜合保護，采集保護、測量、通訊、顯示機電一體化。整定參數(shù)采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來實現(xiàn)操作，用戶可以根據(jù)現(xiàn)場實際使用要求和保護情況自行對各種參數(shù)作用修定，選擇開放或關(guān)閉保護功能，還采用LCD大中英文顯示窗口，LED指示故障，查詢電動機運行時間和故障記憶功能，支持多種通訊協(xié)議，變送電流輸出實際多方控制，目前高壓電動機保護均采用格瑤防爆智能型。

　　四、電動機保護器應(yīng)用選擇原則

　　選用電動機保護器的目的，既能使電動機充分發(fā)揮過載能力，又絕免于損壞，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。合理選用電機保護器裝置，既能充分發(fā)揮電機過載能力，又能免于損壞，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 擇綜合考慮電機本身的價值、負(fù)載、使用環(huán)境，電動機主體設(shè)備的重要程度、電機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。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。

　　如今電動機保護器已發(fā)展到了微電子智能型時代，電動機保護器也朝著多元化方向發(fā)展。這就需要我們的工作人員在選型時應(yīng)充分考慮電動機保護實際要求，超前、準(zhǔn)確及時判斷電動機的故障，合理選擇保護功能和保護方式，實現(xiàn)對電動機的良好保護，達到理想設(shè)備運行可靠性，減少非計劃停車，減少事故損失的目的

　　電機保護器的用于給電機全面的保護，在電機出現(xiàn)過載、過流、缺相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時，予以報警或保護的裝置。國內(nèi)外廣泛使用的壓縮機電機保護器有大兩類：雙金屬型和熱敏電阻+電子模塊型。它們的結(jié)構(gòu)不同，作用也不同。

　　目前電動機保護器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。

　　分類(1)雙金屬型

　　雙金屬型保護器實際上是一種用雙金屬片制成的開關(guān)或繼電器，由于價格低廉而得到廣泛應(yīng)用。雙金屬片由兩層熱膨脹系數(shù)不同的合金疊合而成，其中，膨脹系數(shù)較大的稱為主動層;膨脹系數(shù)較小的稱為被動層。由于兩層材料膨脹系數(shù)不同，雙金屬片在溫度升高時會彎曲變形，而溫度降低后又會恢復(fù)原來的樣子。人們利用這一現(xiàn)象，制作出能夠在指定溫度下閉合或斷開的開關(guān)。

　　對于壓縮機電機而言，當(dāng)繞組溫度升高到一定溫度時(比如110℃)，需要及時斷開電源，以防燒毀;而當(dāng)溫度降低到某個溫度(比如60℃)后又可自動復(fù)位，壓縮機恢復(fù)運轉(zhuǎn)。這就是雙金屬片保護器的工作原理。

　　雙金屬型保護器可分為兩種：熱保護器和過載保護器。熱保護器自身不發(fā)熱，熱量來自被保護部位的發(fā)熱。過載保護器內(nèi)有電熱器(電熱絲或電熱盤)，當(dāng)電流過大時，電熱器的發(fā)熱會引起雙金屬片變形。

　　熱保護器外觀像鉛筆頭，常捆綁或粘貼在定子繞組溫度比較高的位置，繞組溫度通過金屬殼體傳給雙金屬片。當(dāng)繞組溫度超過設(shè)定溫度后，熱保護器跳開，與熱保護器相連的控制回路就斷開，從而觸發(fā)主回路接觸器跳開，壓縮機停止運轉(zhuǎn)。熱保護器的熱響應(yīng)時間是一個重要參數(shù)，一般都可以在到達設(shè)定溫度后幾秒內(nèi)會動作。安裝時一定要確保熱接觸良好，否則就無法及時動作，起不到熱保護作用。

　　與熱保護器不同，過載保護器內(nèi)有一個或多個小電熱器(電熱絲或電熱片)，電熱器串聯(lián)在單相或三相主回路中。當(dāng)電機出現(xiàn)過載時，電流增大，電熱器溫度迅速升高并引起雙金屬片變形，連接主回路的觸點分離，壓縮機停機。

　　過載保護器也可以通過殼體傳熱，因此過載保護器本身也是一個熱保護器。過載保護器體積大，熱響應(yīng)比較慢。此外，外置過載保護器不能當(dāng)熱保護器使用。

　　在安裝方面，各有利弊。熱保護器與主回路無關(guān)，因此對電機電流幾乎沒有限制，但需要串聯(lián)在控制回路中，接線復(fù)雜。過載保護器直接串聯(lián)在主回路，不需要額外接線，簡單直觀，但不適合電流很大的電器，以免觸點拉弧或焊合。熱保護器可以很好的應(yīng)付電機過熱，比如電壓異常、相不平衡甚至缺相引起的過熱，電機冷卻不足(如制冷劑泄漏和回氣壓力過低)引起的過熱，高低壓串氣(渦盤損壞、活塞環(huán)損壞、泄壓閥打開等)引起的過熱、潤滑不良、抱軸甚至 堵轉(zhuǎn)等引起的過熱。熱保護器不能很好應(yīng)付大電流問題，因此往往還需要在主回路過載保護器或配置限流器等。過載保護器對大電流反應(yīng)很快，引起大電流的常見現(xiàn)象包括：電源性相不平衡、缺相以及由接觸器引起的缺相、冷凝壓力過高、潤滑不良引起的抱軸、連桿斷裂或活塞咬缸引起的堵轉(zhuǎn)、渦盤或十字滑環(huán)損壞等引起的堵轉(zhuǎn)。15HP以下的商用壓縮機普遍采用Klixon等品牌過載保護器。

　　(2)復(fù)合型

　　大壓縮機的工作電流很大，過載保護器吸合時引會起電弧，無法使用。普遍采用的保護方式熱敏電阻+電子模塊的保護方式。在三相繞組中布置幾個熱敏電阻，并將熱敏電阻串聯(lián)(也有并聯(lián)的)起來，與電子模塊相應(yīng)端子(如S1、S2)相連。當(dāng)熱敏電阻溫度到達某個臨界溫度時，其阻值會從正常溫度下的幾百歐姆劇烈增大到幾千歐姆甚至上萬歐姆，觸發(fā)電子模塊內(nèi)的控制回路(如M1、M2)斷開，壓縮機停機;而當(dāng)溫度降低到設(shè)定值后，模塊內(nèi)控制回路會自動閉合，電機恢復(fù)運轉(zhuǎn)。

　　熱敏電阻體積小，可以安置于繞組中，熱響應(yīng)很快。此外，熱敏電阻價格低廉，因此可以多布置幾個，大大增加監(jiān)測范圍。電子模塊除監(jiān)測熱敏電阻的阻值外，還具有判斷主回路缺相和相序錯誤等功能。對渦旋壓縮機、螺桿壓縮機和離心壓縮機，相序錯誤是一個很大的錯誤，模塊會自動鎖定。

　　大型渦旋壓縮機、多缸活塞壓縮機、螺桿壓縮機等普遍選用熱敏電阻+電子模塊這種熱保護方式。

　　(3)智能型

　　電機智能保護器是設(shè)計用于工礦企業(yè)等380/660V低壓配電網(wǎng)電動機的保護、測控，其具有實時測量、保護、監(jiān)控、顯示、通訊等功能。

　　保護器給予現(xiàn)金的集成電路及微機技術(shù)，采用微處理芯片作為核心運算單元，運作速度快。可靠性高，并具有完善的通訊功能和模擬變送輸出能力。對電機提供多方面完善的綜合保護，性能可靠，操作方便，卻便于安裝維護等優(yōu)點。保護范圍和靈敏度都比熱繼電器高，可以有效避免以往常常是電機燒壞，熱繼電器卻不動作的情況，是熱繼電器的理想升級產(chǎn)品。

　　使用環(huán)境溫度：-20°~55°C，相對濕度：《90%，無腐蝕氣體、無劇烈震動，沖擊的場所。

　　智能電機保護器的分為常規(guī)型和純保護型，常規(guī)繼電器裝置K1出口機電為常閉點，保護動作打開，節(jié)點可手動自動復(fù)歸莫邪可以做自動復(fù)歸，直接替代熱繼電器使用。純保護型K1出口為常開點。

　　矛盾：

　　1.采用繼電器的常開觸點實行保護方案，其特點主回路不工作時觸點常開，所以其觸點必須串接于接觸器的自保回路，這樣即使用戶感到安裝不便，又無法用于自動控制的電路;

　　2.、用繼電器的常閉觸點動作實行保護方案，雖然其控制觸點可象熱繼電器一樣直接串接于控制回路，但由于其自動復(fù)位，同樣也無法適用于自動控制系統(tǒng)。這大大限制了電子式電機保護器的使用范圍。一方面替代熱繼電器時需改變控制線路，另一方面不能使用于因無人看守，長期工作，故障率相對較高的需自動控制的設(shè)備如水泵、壓縮機等。

　　電機保護器是一種用于電動機保護的電器裝置，主要作用是監(jiān)測電動機的工作狀態(tài)，并在出現(xiàn)過載、短路、接地等異常情況時，通過切斷電源或給出警告信號來避免電機損壞，從而保證電氣設(shè)備的安全和穩(wěn)定運行。

　　電機保護器通常由過載保護、短路保護、接地保護等基本保護功能和電氣隔離、操作控制、信號輸出等附加功能組成。過載保護是通過監(jiān)測電機工作電流，當(dāng)電機工作電流超過額定電流時，保護器自動切斷電源，以防止電機因過載而受損;短路保護是通過監(jiān)測電纜的短路電流，當(dāng)電纜短路時，保護器自動切斷電源，以避免電纜燒毀和電動機損壞;接地保護是監(jiān)測電設(shè)備是否接地，當(dāng)設(shè)備接地時，保護器也會自動切斷電源，以免電氣事故發(fā)生。

　　電機保護器在電氣設(shè)備中廣泛應(yīng)用，特別是在大型電動機以及高負(fù)載設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用，不僅能保護電機本身，也能保護與之相關(guān)的設(shè)備和人員。隨著科技的發(fā)展，新型電機保護器不斷涌現(xiàn)，已經(jīng)具備了時延調(diào)節(jié)、頻率響應(yīng)等功能，成為電氣控制系統(tǒng)中不可缺少的一部分。

　　其主要工作原理如下：

　　1. 過載保護原理：當(dāng)電動機運行時，如果負(fù)載過大，導(dǎo)致電動機電流超過額定電流，則保護器會通過測量電動機的電流大小，判斷電動機是否在過載狀態(tài)下運行，并在一定時間內(nèi)切斷電路，以保護電動機不受過載運行的損害。

　　2. 短路保護原理：電動機線路短路可能會引起電機變壓器的保護器短路保護動作。當(dāng)電動機出現(xiàn)線路短路時，電動機吸收的電流會瞬間變大，保護器會通過測量電流和時間，判斷是短路故障，切斷電路，以保護電路的安全。

　　3. 欠流保護原理：當(dāng)電動機運行時，如果電動機的電流異常地低，如電動機出現(xiàn)故障或者斷線，保護器會通過測量電流并判斷是否在額定電流下運行，如果電流較低，則保護器會切斷電路以保護電動機的安全運行。

　　4. 過溫保護原理：保護器還可以通過測量電動機的溫度來判斷電動機是否發(fā)生過熱，如果電動機溫度過高，超過一定的安全范圍，保護器會及時切斷電路，以保護電動機不受損害。

　　總的來說，電機保護器是一種重要的電氣保護設(shè)備，我們需要了解其工作原理，才能更好地使用、調(diào)試和維護，以確保設(shè)備的正常運行和安全性。

　　其特點主要包括以下幾個方面：

　　1. 過流保護：電機保護器能夠檢測電機運行時的負(fù)荷電流，一旦負(fù)荷電流過大時，電機保護器會及時切斷電路，以保護電機和整個電氣系統(tǒng)免受損壞。

　　2. 過載保護：在電機運行時，如果負(fù)荷的額定電流過大，電機保護器會及時切斷電路，避免因負(fù)荷過載而對電機造成損壞。

　　3. 短路保護：電機保護器能夠檢測電路的短路情況，如果發(fā)現(xiàn)電路短路，電機保護器會立即切斷電路，以避免危險和損壞。

　　4. 過壓保護：電機保護器能夠檢測電路的過壓情況，一旦電壓過高，電機保護器會立即啟動保護機制，以確保電機安全運行。