導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇電動機論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，使用方便，價格低廉等特點。為保證時機的正常工作對運行的電動機要按電動機完好質(zhì)量標準的要求進行檢查，運行中的電動機與被拖動設(shè)備的軸心要對正，運行中無明顯的振動，一定要保持通風(fēng)良好、風(fēng)翅等要完整無缺。要時刻觀察和測量電動機電網(wǎng)電壓和正常工作電流，電壓變化不應(yīng)超過額定電壓的±5%，電動機的額定負荷電流不能經(jīng)常超過額定電流，以防時機過熱，同時檢查電機起動保護裝置的動作是否靈活可靠。檢查電動機各部分溫升是否正常，還要經(jīng)常檢查軸承溫度，滑動軸承不得超過度，滾動軸承不得超過70度，滾動軸承運轉(zhuǎn)中的聲音要清晰、無雜音。對于電動機的運轉(zhuǎn)環(huán)境要做到防砸、防淋、防潮。對于環(huán)境不良，經(jīng)常挪動、頻繁起動、過載運行等要加強日常維護和保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患。

一、電動機電氣常見故障的分析和處理

（一）時機接通后，電動機不能起動，但有嗡嗡聲

可能原因：（1）電源沒有全部接通成單相起動；（2）電動機過載；（3）被拖動機械卡住；（4）繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路開路成斷線；（5）定子內(nèi)部首端位置接錯，或有斷線、短路。

處理方法：（1）檢查電源線，電動機引出線，熔斷器，開關(guān)的各對觸點，找出斷路位置，予以排除；（2）卸載后空載或半載起動；（3）檢查被拖動機械，排除故障；（4）檢查電刷，滑環(huán)和起動電阻各個接觸器的接合情況；（5）重新判定三相的首尾端，并檢查三相繞組是否有燦線和短路。

（二）電動機起動困難，加額定負載后，轉(zhuǎn)速較低。

可能原因：（1）電源電壓較低；（2）原為角接誤接成星接；（3）鼠籠型轉(zhuǎn)子的籠條端脫焊，松動或斷裂。

處理方法：（1）提高電壓；（2）檢查銘牌接線方法，改正定子繞組接線方式；（3）進行檢查后并對癥處理。

（三）電動機起動后發(fā)熱超過溫升標準或冒煙

可能原因：（1）電源電壓過低，電動機在額定負載下造成溫升過高；（2）電動機通風(fēng)不良或環(huán)境濕度過高；（3）電動機過載或單相運行；（4）電動機起動頻繁或正反轉(zhuǎn)次數(shù)過多；（5）定子和轉(zhuǎn)子相擦。

處理方法：（1）測量空載和負載電壓；（2）檢查電動機風(fēng)扇及清理通風(fēng)道，加強通風(fēng)降低環(huán)溫；（3）用鉗型電流表檢查各相電流后，對癥處理；（4）減少電動機正反轉(zhuǎn)次數(shù)，或更換適應(yīng)于頻繁起動及正反轉(zhuǎn)的電動機；（5）檢查后姨癥處理。

（四）絕緣電阻低

可能原因：（1）繞組受潮或淋水滴入電動機內(nèi)部；（2）繞組上有粉塵，油圬；（3）定子繞組絕緣老化。

處理方法：（1）將定子，轉(zhuǎn)子繞組加熱烘干處理；（2）用汽油擦洗繞組端部烘干；（3）檢查并恢復(fù)引出線絕緣或更換接線盒絕緣線板；（4）一般情況下需要更換全部繞組。

（五）電動機外殼帶電：

可能原因：（1）電動機引出線的絕緣或接線盒絕緣線板；（2）繞組端部碰機殼；（3）電動機外殼沒有可靠接地

處理方法：（1）恢復(fù)電動機引出線的絕緣或更換接線盒絕緣板；（2）如卸下端蓋后接地現(xiàn)象即消失，可在繞組端部加絕緣后再裝端蓋；（3）按接地要求將電動機外殼進行可靠接地。

（六）電動機運行時聲音不正常

可能原因：（1）定子繞組連接錯誤，局部短路或接地，造成三相電流不平衡而引起噪音；（2）軸承內(nèi)部有異物或嚴重缺油。

處理方法：（1）分別檢查，對癥下藥；（2）清洗軸承后更換新油為軸承室的1/2-1/3。

（七）電動機振動

可能原因：（1）電動機安裝基礎(chǔ)不平；（2）電動機轉(zhuǎn)子不平衡；（3）皮帶輪或聯(lián)軸器不平衡；（4）轉(zhuǎn)軸軸頭彎曲或皮帶輪偏心；（5）電動機風(fēng)扇不平衡。

處理方法：（1）將電動機底座墊平，時機找水平后固牢；（2）轉(zhuǎn)子校靜平衡或動平衡；（3）進行皮帶輪或聯(lián)軸器校平衡；（4）校直轉(zhuǎn)軸，將皮帶輪找正后鑲套重車；（5）對風(fēng)扇校靜。

二、電動機機械常見故障的分析和處理

（一）定、轉(zhuǎn)子鐵芯故障檢修

定、轉(zhuǎn)子都是由相互絕緣的硅鋼片疊成，是電動機的磁路部分。定、轉(zhuǎn)子鐵芯的損壞和變形主要由以下幾個方面原因造成。

（1）軸承過度磨損或裝配不良，造成定、轉(zhuǎn)子相擦，使鐵芯表面損傷，進而造成硅鋼片間短路，電動機鐵損增加，使電動機溫升過高，這時應(yīng)用細銼等工具去除毛刺，消除硅鋼片短接，清除干凈后涂上絕緣漆，并加熱烘干。

（2）拆除舊繞組時用力過大，使倒槽歪斜向外張開。此時應(yīng)用小嘴鉗、木榔頭等工具予以修整，使齒槽復(fù)位，并在不好復(fù)位的有縫隙的硅鋼片間加入青殼紙、膠木板等硬質(zhì)絕緣材料。

（3）因受潮等原因造成鐵芯表面銹蝕，此時需用砂紙打磨干凈，清理后涂上絕緣漆。

（4）因繞組接地產(chǎn)生高熱燒毀鐵芯或齒部。可用鑿子或刮刀等工具將熔積物剔除干凈，涂上絕緣溱烘干。

（5）鐵芯與機座間結(jié)合松動，可擰緊原有定位螺釘。若定位螺釘失效，可在機座上重鉆定位孔并攻絲，旋緊定位螺釘。

（二）軸承故障檢修

轉(zhuǎn)軸通過軸承支撐轉(zhuǎn)動，是負載最重的部分，又是容易磨損的部件。

（1）故障檢查

運行中檢查：滾動軸承缺油時，會聽到骨碌骨碌的聲音，若聽到不連續(xù)的梗梗聲，可能是軸承鋼圈破裂。軸承內(nèi)混有沙土等雜物或軸承零件有輕度磨損時，會產(chǎn)生輕微的雜音。

拆卸后檢查：先察看軸承滾動體、內(nèi)外鋼圈是否有破損、銹蝕、疤痕等，然后用手捏住軸承內(nèi)圈，并使軸承擺平，另一只手用力推外鋼圈，如果軸承良好，外鋼圈應(yīng)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動中無振動和明顯的卡滯現(xiàn)象，停轉(zhuǎn)后外鋼圈沒有倒退現(xiàn)象，否則說明軸承已不能再用了。左手卡住外圈，右手捏住內(nèi)鋼圈，用力向各個方向推動，如果推動時感到很松，就是磨損嚴重。

（2）故障修理

軸承外表面上的銹斑可用00號砂紙擦除，然后放入汽油中清洗；或軸承有裂紋、內(nèi)外圈碎裂或軸承過度磨損時，應(yīng)更換新軸承。更換新軸承時，要選用與原來型號相同的軸承。

（三）轉(zhuǎn)軸故障檢修

（1）軸彎曲

若彎曲不大，可通過磨光軸徑、滑環(huán)的方法進行修復(fù)；若彎曲超過0.2mm，可將軸放于壓力機下，在拍彎曲處加壓矯正，矯正后的軸表面用車床切削磨光；如彎曲過大則需另換新軸。

（2）軸頸磨損

軸頸磨損不大時，可在軸頸上鍍一層鉻，再磨削至需要尺寸；磨損較多時，可在軸頸上進行堆焊，再到車床上切削磨光；如果軸頸磨損過大時，也在軸頸上車削2-3mm，再車一套筒趁熱套在軸頸上，然后車削到所需尺寸。

（3）軸裂紋或斷裂

軸的橫向裂紋深度不超過軸直徑的10%-15%，縱向裂紋不超過軸長的10%時，可用堆焊法補救，然后再精車至所需尺寸。若軸的裂紋較嚴重，就需要更換新軸。

篇2

論文關(guān)鍵詞：高阻抗差動保護匝數(shù)比

論文摘要：本文闡述了大型電動機高阻抗差動保護原理及整定原則和整定實例。分析了CT匝數(shù)比誤差對高阻抗差動保護的影響，并介紹了匝數(shù)比誤差的測量方法。

1概述

高阻抗差動保護的主要優(yōu)點：1、區(qū)外故障CT飽和時不易產(chǎn)生誤動作。2、區(qū)內(nèi)故障有較高的靈敏度。它主要作為母線、變壓器、發(fā)電機、電動機等設(shè)備的主保護，在國外應(yīng)用已十分廣泛。高阻抗差動保護有其特殊性，要保證該保護的可靠性，應(yīng)從CT選型、匹配、現(xiàn)場測試、保護整定等多方面共同努力?，F(xiàn)在我國應(yīng)制定高阻抗差動保護和相應(yīng)CT的標準，結(jié)合現(xiàn)場實際情況編制相應(yīng)的檢驗規(guī)程，使高阻抗差動保護更好的服務(wù)于電網(wǎng)，保證電網(wǎng)安全。

2高阻抗差動保護原理及定值整定原則

2.1高阻抗差動保護的動作原理：

（1）正常運行時：原理圖見圖1，I1=I2ij=i1-i2=0.因此，繼電器兩端電壓：Uab=ij×Rj=0.Rj-繼電器內(nèi)部阻抗。

電流不流經(jīng)繼電器線圈，也不會產(chǎn)生電壓，所以繼電器不動作。

（2）電動機啟動時：原理圖見圖2，由于電動機啟動電流較大，是額定電流的6～8倍且含有較大的非周期分量。當(dāng)TA1與TA2特性存在差異或剩磁不同，如有一個CT先飽和。假設(shè)TA2先飽和，TA2的勵磁阻抗減小，二次電流i2減小。由于ij=i1-i2導(dǎo)致ij上升，繼電器兩端電壓Uab上升。這樣又進一步使TA2飽和，直至TA2完全飽和時，TA2的勵磁阻抗幾乎為零。繼電器輸入端僅承受i1在TA2的二次漏阻抗Z02和連接電纜電阻Rw產(chǎn)生的壓降。

為了保證保護較高的靈敏度及可靠性，就應(yīng)使Uab減少，也就是要求CT二次漏阻抗降低。這種情況下，繼電器的整定值應(yīng)大于Uab，才能保證繼電器不誤動。

（3）發(fā)生區(qū)內(nèi)故障：原理圖見圖3，i1=Id/n(n－TA1電流互感器匝數(shù)比)ij=i1-ie≈i1Uab=ij×Rj≈i1Rj此時，電流流入繼電器線圈、產(chǎn)生電壓，檢測出故障，繼電器動作。由于TA1二次電流i1可分為流向CT勵磁阻抗Zm的電流ie和流向繼電器的電流ij。因此，勵磁阻抗Zm越大，越能檢測出更小的故障電流，保護的靈敏度就越高。

2.2高阻抗差動保護的整定原則及實例

（1）整定原則：

a)、保證當(dāng)一側(cè)CT完全飽和時，保護不誤動。

式中：U－繼電器整定值；US－保證不誤動的電壓值；IKMAX－啟動電流值；

b)、保證在區(qū)內(nèi)故障時，CT能提供足夠的動作電壓：

Uk≥2US（3）

式中：Uk－CT的額定拐點電壓。

CT的額定拐點電壓也稱飽和起始電壓:此電壓為額定頻率下的正弦電壓加于被測CT二次繞組兩端，一次繞組開路，測量勵磁電流，當(dāng)電壓每增加10%時，勵磁電流的增加不能超過50％。

c)、校驗差動保護的靈敏度：在最小運行方式下，電動機機端兩相短路時，靈敏系數(shù)應(yīng)大于等于2。

式中Iprim－保證繼電器可靠動作的一次電流；n、Us－同前所述；m－構(gòu)成差動保護每相CT數(shù)目；Ie－在Us作用下的CT勵磁電流；Iu－在Us作用下的保護電阻器的電流；Rs－繼電器的內(nèi)阻抗。

（2）、整定實例：

電動機參數(shù)：P=7460KW；Ir=816A。CT參數(shù)：匝數(shù)比n＝600；Rin=1.774Ω；Uk=170V。

CT二次側(cè)電纜參數(shù)：現(xiàn)場實測Rm=4.21Ω。

差動繼電器（ABB-SPAE010）參數(shù):整定范圍0.4-1.2Un；Un=50、100、200可選；Rs=6K。

計算Us:US=IKMAX(Rin+Rm)/n=10Ir(Rin+Rm)/n=10×816(1.774+4.21)/600=81.38V

選取Us=82V

校驗Uk：Uk=170VUs在85V以下即可滿足要求。

確定繼電器定值：選取Un=100;整定點為0.82;實際定值為82V。

校驗靈敏度：通過查CT及保護電阻器的伏安特性曲線可得在82V電壓下的電流：Ie=0.03AIu=0.006AIprim=n(Us/Rs+mIe+Iu)=600(82/6000+2×0.03+0.006)=47.8A。

由此可見，高阻抗差動保護的靈敏度相當(dāng)高，這也是該保護的主要優(yōu)點之一。

3高阻抗差動保護的應(yīng)用

3.1高阻抗差動保護在應(yīng)用中除了應(yīng)注意：

（1）、CT極性及接線應(yīng)正確；（2）、二次接線端子不應(yīng)松動；（3）、不應(yīng)誤整定；(4)、CT回路應(yīng)一點接地等。還應(yīng)注意：（1）、CT二次應(yīng)專用；（2）、高阻抗差動保護所用CT是一種特別的保護用CT。為了避免繼電器的誤動作，對CT有三個要求：勵磁阻抗高、二次漏抗低和匝數(shù)比誤差小。高阻抗差動保護用的CT設(shè)計要點是：依據(jù)拐點電壓及拐點電壓下的勵磁電流來確定鐵芯尺寸。對于高阻抗差動保護用CT的特性匹配至關(guān)重要，在實際選用時應(yīng)采用同一廠家，同一批產(chǎn)品性相近、匝數(shù)比相同的CT。

3.2下面主要探討CT匝數(shù)比誤差對高阻抗差動保護的影響

（1）匝數(shù)比n為二次繞組的匝數(shù)與一次繞組匝數(shù)的比值。匝數(shù)比的誤差εt定義如下：

εt＝(n-Kn)/Kn（6）

式中，Kn－標稱電流比。

國外標準中規(guī)定此種CT的匝數(shù)比誤差為±0.25％。

（2）匝數(shù)比誤差要?。?/p>

當(dāng)電動機啟動時（見圖2），電流互感器TA2未飽和，CT的二次電流接近于匝數(shù)比換算得來的數(shù)值，這是由于TA2未飽和時勵磁阻抗較高的原因。一般情況下高阻抗差動保護用CT勵磁阻抗為幾十千歐姆的數(shù)量級。如果匝數(shù)比的分散性很大，TA1和TA2的二次電流i1和i2不能互相抵消，該差值電流ij流經(jīng)繼電器線圈，即成為產(chǎn)生誤動作的原因。

（3）、匝數(shù)比誤差規(guī)定為±0.25％，對于不同匝數(shù)比CT不盡合理。匝數(shù)較大CT容易滿足該規(guī)定并且能保證保護不發(fā)生誤動作。匝數(shù)較小CT即使?jié)M足該規(guī)定，在電動機啟動時的差電壓也較大，足以造成保護誤動作。

下面列舉兩個例子：

a).兩側(cè)CT匝數(shù)比均滿足±0.25％。假設(shè)：n1=3609(正誤差)；n2=3591(負誤差)。

匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的不平衡電流：ij=(10×3600/3591-10×3600/3609)=0.05A

繼電器兩端不平衡電壓：Uj=ij×Rs=0.05×6000=300V

Uj大于繼電器整定值，保護在這種情況下將不可避免的發(fā)生誤動作。

b).兩側(cè)CT匝數(shù)比相對誤差滿足±0.25。假設(shè)：n1=3609；n2=3600。

匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的不平衡電流：

ij=(10×3600/3600-10×3600/3609)=0.025A

繼電器兩端不平衡電壓：Uj=ij×Rs=0.025×6000=150V

Uj小于繼電器整定值，可滿足工程要求。

例2：所有參數(shù)與整定計算實例相同。

a).兩側(cè)CT匝數(shù)比均滿足±0.25％。

設(shè)：n1=601(正誤差)；n2=599(負誤差)。

匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的不平衡電流：

Uj遠大于繼電器整定值（82V），保護將發(fā)生誤動作。

b).兩側(cè)CT匝數(shù)比相對誤差滿足±0.25％，假設(shè)：n1=601n2=600

匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的不平衡電流：

Uj=ij×Rs=0.0226×6000=135V

Uj仍大于繼電器整定值，保護將發(fā)生誤動作。

通過上述兩例足以說明對于高阻抗差動保護CT選擇的苛刻條件，選擇時應(yīng)遵守CT匝數(shù)比誤差相近的原則。建議在整定原則中增加繼電器整定電壓應(yīng)大于由于匝數(shù)比誤差產(chǎn)生的差電壓，以保證高阻抗差動保護的可靠性。

3.3匝數(shù)比誤差的測量

測量的方法有兩種：

第一種：在CT二次側(cè)短路狀態(tài)下，測量流經(jīng)額定一次電流i1時的比值差f1,設(shè)此時勵磁電流為i0，則f1=－εt－i0/i1

二次回路連接與二次繞組阻抗相等的負荷，在額定一次電流的1/2電流下測量比值差f2,這時仍設(shè)勵磁電流為i0,則f2=－εt－2i0/i1

匝數(shù)比誤差為：εt＝f2－2f1

篇3

相應(yīng)對策：①盡量消除工藝和機械設(shè)備的跑冒滴漏現(xiàn)象；②檢修時注意搞好電機的每個部位的密封，例如在各法蘭涂少量704密封膠，在螺栓上涂抹油脂，必要時在接線盒等處加裝防滴濺盒，如電機暴漏在易侵入液體和污物的地方應(yīng)做保護罩；③對在此環(huán)境中運行的電機要縮短小修和中修周期，嚴重時要及時進行中修。

1.2由于軸承損壞，軸彎曲等原因致使定、轉(zhuǎn)子磨擦（俗稱掃膛）引起鐵心溫度急劇上升，燒毀槽絕緣、匝間絕緣，從面造成繞組匝間短路或?qū)Φ亍胺排凇?。嚴重時會使定子鐵心倒槽、錯位、轉(zhuǎn)軸磨損、端蓋報廢等。軸承損壞一般由下列原因造成：①軸承裝配不當(dāng)，如冷裝時不均勻敲擊軸承內(nèi)圈使軸受到磨損，導(dǎo)致軸承內(nèi)圈與軸承配合失去過盈量或過盈量變小，出現(xiàn)跑內(nèi)圈現(xiàn)象，裝電機端蓋時不均勻敲擊導(dǎo)致端蓋軸承室與軸承外圈配合過松出現(xiàn)跑外圈現(xiàn)象。無論跑內(nèi)圈還是跑外圈均會引起軸承運行溫升急劇上升以致燒毀，特別是跑內(nèi)圈故障會造成轉(zhuǎn)軸嚴重磨損和彎曲。但間斷性跑外圈一般情況下不會造成軸承溫度急劇上升，只要軸承完好，允許間斷性跑外圈現(xiàn)象存在。②軸承腔內(nèi)未清洗干凈或所加油脂不干凈。例如軸承保持架內(nèi)的微小剛性物質(zhì)未徹底清理干凈，運行時軸承滾道受損引起溫升過高燒毀軸承。③軸承重新更換加工，電機端蓋嵌套后過盈量大或橢圓度超標引起軸承滾珠游隙過小或不均勻?qū)е螺S承運行時磨擦力增加，溫度急劇上升直至燒毀。④由于定、轉(zhuǎn)子鐵心軸向錯位或重新對轉(zhuǎn)軸機加工后精度不夠，致使軸承內(nèi)、外圈不在一個切面上而引起軸承運行“吃別勁”后溫升高直至燒毀。⑤由于電機本體運行溫升過高，且軸承補充加油脂不及時造成軸承缺油甚至燒毀。⑥由于不同型號油脂混用造成軸承損壞。⑦軸承本身存在制造質(zhì)量問題，例如滾道銹斑、轉(zhuǎn)動不靈活、游隙超標、保持架變形等。⑧備機長期不運行，油脂變質(zhì)，軸承生銹而又未進行中修。

相應(yīng)對策：①卸裝軸承時，一般要對軸承加熱至80℃~100℃，如采用軸承加熱器，變壓器油煮等，只有這樣，才能保證軸承的裝配質(zhì)量。②安裝軸承前必須對其進行認真仔細的清洗，軸承腔內(nèi)不能留有任何雜質(zhì)，填加油脂時必須保證潔凈。③盡量避免不必要的轉(zhuǎn)軸機加工及電機端蓋嵌套工作。④組裝電機時一定要保證定、轉(zhuǎn)子鐵心對中，不得錯位。⑤電機外殼潔凈見本色，通風(fēng)必須有保證，冷卻裝置不能有積垢，風(fēng)葉要保持完好。⑥禁止多種油脂混用。⑦安裝軸承前先要對軸承進行全面仔細的完好性檢查。⑧對于長期不用的電機，使用前必須進行必要的解體檢查，更新軸承油脂。

1.3由于繞組端部較長或局部受到損傷與端蓋或其它附件相磨擦，導(dǎo)致繞組局部燒壞。

相應(yīng)對策：電機在更新繞組時，必須按原數(shù)據(jù)嵌線。檢修電機時任何剛性物體不準碰及繞組，電機轉(zhuǎn)子抽芯時必須將轉(zhuǎn)子抬起，杜絕定、轉(zhuǎn)子鐵芯相互磨擦。動用明火時必須將繞組與明火隔離并保證有一定距離。電機回裝前要對繞組的完好性進行認真仔細的檢查確診。

1.4由于長時間過載或過熱運行，繞組絕緣老化加速，絕緣最薄弱點碳化引起匝間短路、相間短路或?qū)Φ囟搪返痊F(xiàn)象使繞組局部燒毀。

相應(yīng)對策：①盡量避免電動機過載運行。②保證電動機潔凈并通風(fēng)散熱良好。③避免電動機頻繁啟動，必要時需對電機轉(zhuǎn)子做動平衡試驗。

1.5電機繞組絕緣受機械振動（如啟動時大電流沖擊，所拖動設(shè)備振動，電機轉(zhuǎn)子不平衡等）作用，使繞組出現(xiàn)匝間松馳、絕緣裂紋等不良現(xiàn)象，破壞效應(yīng)不斷積累，熱脹冷縮使繞組受到磨擦，從而加速了絕緣老化，最終導(dǎo)致最先碳化的絕緣破壞直至燒毀繞組。

相應(yīng)對策：①盡可能避免頻繁啟動，特別是高壓電機。②保證被拖動設(shè)備和電機的振動值在規(guī)定范圍內(nèi)。

2三相異步電動機一相或兩相繞組燒毀（或過熱）的原因及對策

如果出現(xiàn)電動機一相或兩相繞組燒壞（或過熱），一般都是因為缺相運行所致。當(dāng)電機不論何種原因缺相后，電動機雖然尚能繼續(xù)運行，但轉(zhuǎn)速下降，滑差變大，其中B、C兩相變?yōu)榇?lián)關(guān)系后與A相并聯(lián)，在負荷不變的情況下，A相為三相異步電動機繞組為Y接法的情況：電源缺相后，電動機尚可繼續(xù)運行，但同樣轉(zhuǎn)速明顯下降，轉(zhuǎn)差變大，磁場切割導(dǎo)體的速率加大，這時B相繞組被開路，A、C兩相繞組變?yōu)榇?lián)關(guān)系且通過電流過大，長時間運行，將導(dǎo)致兩相繞組同時燒壞。

篇4

帶有熱-磁脫扣的電動機保護用斷路器熱式作過載保護用，結(jié)構(gòu)及動作原理同熱繼電器，其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點接通，最后導(dǎo)致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時動作。其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、動作特性符合現(xiàn)行標準、保護可靠，故日前仍被大量采用。特別是小容量斷路器尤為顯著。例如從ABB公司引進的M611型電動機保護用斷路器，國產(chǎn)DWl5低壓萬能斷路器(200-630A)、S系列塑殼斷路器(100、200、400入)。

電子式過電流繼電器通過內(nèi)部各相電流互感器檢測故障電流信號，經(jīng)電子電路處理后執(zhí)行相應(yīng)的動作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。其特點是：

①多種保護功能。主要有三種：過載保護，過載保護十?dāng)嘞啾Ｗo，過載保護十?dāng)嘞啾Ｗo+反相保護。

②動作時間可選擇(符合GBl4048．4-93標準)。

標準型(10級)：7．2In(In為電動機額定電流)，4-1Os動作，用于標準電動機過載保護，速動型(10A級)：7．2In時，2-1Os動作，用于潛水電動機或壓縮電動機過載保護。慢動型(30級)：7．2In時，9-30s動作，用于如鼓風(fēng)機電機等起動時間長的電動機過載保護。

③電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達3-4倍，甚至更大倍數(shù)(熱繼電器為1．56倍)，特別適用于電動機容量經(jīng)常變動的場合(例如礦井等)。

④有故障顯示。由發(fā)光二極管顯示故障類別，便于檢修。

固態(tài)繼電器它是一種從完成繼電器功能的簡單電子式裝置發(fā)展到具有各種功能的微處理器裝置。其成本和價格隨功能而異，最復(fù)雜的繼電器實際上只能用于較大型、較昂貴的電動機或重要場合。它監(jiān)視、測量和保護的主要功能有：最大的起動沖擊電流和時間；熱記憶；大慣性負載的長時間加速；斷相或不平衡相電流；相序；欠電壓或過電壓；過電流(過載)運行；堵轉(zhuǎn)；失載(機軸斷裂，傳送帶斷開或泵空吸造成工作電流下跌)；電動機繞組溫度和負載的軸承溫度；超速或失速。

上述每一種信息均可編程輸入微處理器，主要是加上需要的時限，以確保在電動機起動或運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生損壞之前，將電源切斷。還可用發(fā)光二極管或數(shù)字顯示故障類別和原因，也可以對外向計算機輸出數(shù)據(jù)。

軟起動器軟起動器的主電路采用晶閘管，控制其分斷或接通的保護裝置一般做成故障檢測模塊，用來完成對電動機起動前后的異常故障檢測，如斷相、過熱、短路、漏電和不平衡負載等故障，并發(fā)出相應(yīng)的動作指令。其特點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用單片機即可完成，適用于工業(yè)控制。

2溫度檢測型保護裝置

雙金屬片溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中。當(dāng)電動機過載使繞組溫度升高至接近極限值時，帶有一觸頭的雙金屬片受熱產(chǎn)生彎曲，使觸點斷開而切斷電路。產(chǎn)品如JW2溫度繼電器。

熱保護器它是裝在電動機本體上使用的熱動式過載保護繼電器。與溫度繼電器不同的是帶2個觸頭的碗形雙金屬片作為觸橋串在電動機回路，既有流過的過載電流使其發(fā)熱，又有電動機溫度使其升溫，達到一定值時，雙金屬片瞬間反跳動作，觸點斷開，分斷電動機電流。它可作小型三相電動機的溫度、過載和斷相保護。產(chǎn)品如sPB、DRB型熱保護器。

檢測線圈測溫電動機定子每相繞組中埋入1-2個檢測線圈，由自動平衡式溫度計來監(jiān)視繞組溫度。

熱敏電阻溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中，一旦超過規(guī)定溫度，其電阻值急劇增大10-1000倍。使用時，配以電子電路檢測，然后使繼電器動作。產(chǎn)品如JW9系列船用電子溫度繼電器。

保護裝置與三相交流異步異步電動機的協(xié)調(diào)配合

為了確保異步電動機的正常運行及對其進行有效的保護，必須考慮異步電動機與保護裝置之間的協(xié)調(diào)配合。特別是大容量電網(wǎng)中使用小容量異步電動機時，保護的協(xié)調(diào)配合更為突出。

a.過載保護裝置與電動機的協(xié)調(diào)配合

過載保護裝置的動作時間應(yīng)比電動機起動時間略長一點。由附圖可見，電動機過載保護裝置的特性只有躲開電動機起動電流的特性，才能確保其正常運轉(zhuǎn)；但其動作時間又不能太長，其特性只能在電動機熱特性之下才能起到過載保護作用。

過載保護裝置瞬時動作電流應(yīng)比電動機起動沖擊電流略大一點。如有的保護裝置帶過載瞬時動作功能，則其動作電流應(yīng)比起動電流的峰值大一些，才能使電動機正常起動。

過載保護裝置的動作時間應(yīng)比導(dǎo)線熱特性小一點，才能起到供電線路后備保護的功能。

b.過載保護裝置與短路保護裝置的協(xié)調(diào)配合一般過載保護裝置不具有分斷短路電流的能力。一旦在運行中發(fā)生短路，需要由串聯(lián)在主電路中的短路保護裝置(如斷路器或熔斷器等)來切斷電路。若故障電流較小，屬于過載范圍，則仍應(yīng)由過載保護裝置切斷電路。故兩者的動作之間應(yīng)有選擇性。短路保護裝置特性是以熔斷器作代表說明的，與過載保護特性曲線的交點電流為Ij，若考慮熔斷器特性的分散性，則交點電流有Is及IB兩個，此時就要求Is及以下的過電流應(yīng)由過載保護裝置來切斷電路，Ib及以上直到允許的極限短路電流則由短路保護裝置來切斷電路，以滿足選擇性要求。顯然，在Is-IB范圍內(nèi)就很難確保有選擇性．因此要求該范圍應(yīng)盡量小。

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隨著工業(yè)的發(fā)展,企業(yè)內(nèi)具有數(shù)千臺電動機的供配電系統(tǒng)已屢見不鮮。如此龐大的供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的概率是很高的,一旦發(fā)生故障就會造成幾十臺甚至幾百臺電動機停止運行。目前電動機再起動的方法及技術(shù)有許多種,而且各有千秋,如何根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)比較確定企業(yè)需要的電動機再起動方法與技術(shù)是一個擺在我們面前的關(guān)鍵問題。

一、供配電系統(tǒng)故障對電動機供電回路的影響

供配電系統(tǒng)故障的不同對電動機供電回路的影響也不一樣,再起動處理的方法也應(yīng)有區(qū)別。供配電系統(tǒng)故障分單相接地、兩相短路、三相短路、對稱及不對稱等多種故障形式,但對電動機供電回路的影響主要取決于故障的時間及電壓降低的幅度。我們常見的有以下三種情況:

1.瞬時欠壓(VoltageSag)是瞬時的電壓降低,而不是電壓的消失,其過程分為電壓降低與電壓恢復(fù)兩部分。供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的瞬時,由于感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子的磁鏈不能突變,原有的電流將繼續(xù)存在,并在定子繞組端子間感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓并不立即下降,而且能保持相當(dāng)長時間,此電壓稱為殘余電壓。由于殘余電壓的存在,如果電源斷開后,很快又再次合閘,將出現(xiàn)較大的合閘沖擊電流及沖擊轉(zhuǎn)矩,沖擊大小由合閘瞬間電動機的殘余電壓大小及相位決定。

2.短時失壓與瞬時欠壓的區(qū)別在于殘余電壓是否消失。短時失壓是電壓降低至消失而后電壓才恢復(fù)。產(chǎn)生的原因主要是繼電保護時差配合等原因無法實現(xiàn)快速切除故障。故障發(fā)生瞬間,電動機的電流與轉(zhuǎn)矩陡然增大,然后逐漸振蕩衰減,而殘余電壓和轉(zhuǎn)速也開始逐漸下降。電源恢復(fù)瞬間,電動機的電流與轉(zhuǎn)矩也會迅速增大,然后逐漸振蕩衰減,而轉(zhuǎn)速也開始逐漸上升,經(jīng)過短時的振蕩后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。

供配電系統(tǒng)發(fā)生短時失壓時,低壓電動機交流接觸器已斷開,非再起動的高壓電動機均跳閘,電動機轉(zhuǎn)速下降很多,此時BZT等保護可立即動作。母線電壓恢復(fù)后,電動機再起動技術(shù)的處理應(yīng)是將全部參加再起動的電動機再起動,但采用的電動機再起動方法與技術(shù)不同再起動的過程也各異。

3.長期失壓是指供配電系統(tǒng)電壓消失時間通常大于10秒的故障。當(dāng)電動機所在的母線發(fā)生長期無法恢復(fù)的故障時,電動機已全部停止運轉(zhuǎn)。為了防止電動機隨供配電系統(tǒng)的恢復(fù)同時再起動而造成的設(shè)備事故及人身傷亡,必須清除全部電動機的再起動信息。

二、電動機再起動方法

1.無控式再起動方法

在供配電系統(tǒng)故障后電壓恢復(fù)瞬時,按電動機的運行信息,立即將所有參加再起動的電動機全部同時再起動既為無控式再起動方法。該方法電路簡單,使用電器元件很少,費用低,但存在不少缺點。比如:受到供配電系統(tǒng)容量的限制不能完成全部運行電動機均參加再起動;可因電動機殘余電壓而產(chǎn)生電流及轉(zhuǎn)矩沖擊;由于多臺電動機同時起動會產(chǎn)生很大的非周期沖擊電流,可能造成變壓器跳閘,同時也會造成電動機端電壓顯著下降,電動機最大轉(zhuǎn)矩低于負載轉(zhuǎn)矩,使再起動失敗;無法防止短時再次再起動以及再起動時間過長。

2.可控式再起動方法

(1)時差控制式電動機群分批再起動

時差控制式電動機群分批再起動方法是預(yù)先將全部參加再起動的電動機分為固定的多個批次,每臺電動機固定在一個批次中,每批再起動電動機固定一個再起動時間,各批次再起動時間有一個時差,而且再起動時間越長時差越大。

時差控制式電動機群分批再起動的優(yōu)點是控制方法簡單,主要缺點是時差難以選擇。時差選大了會使再起動過程拖延很長時間,最后一批再起動電動機幾乎是在完全停轉(zhuǎn)的情況下滿載起動,這使得許多電動機因過電流而跳閘;時差選小了會出現(xiàn)相鄰批次的再起動電流疊加,造成母線電壓下降。

(2)電壓控制式電動機群分批再起動

電壓控制式電動機群再起動方法也是預(yù)先將全部參加再起動的電動機分為固定的許多批次,每臺電動機也固定在一個批次中。正常運行時監(jiān)測電動機群的母線電壓,故障后電壓恢復(fù)時用再起動電動機群的母線電壓控制各批電動機完成再起動任務(wù)。該方法與電壓與電流控制式電動機群再起動方法相比簡單一點,但因為在再起動過程中再起動電流的變化很大,而母線電壓變化較小,僅用母線電壓控制很難實現(xiàn)監(jiān)測電動機的再起動狀態(tài)。

(3)電壓與電流控制式電動機群分批再起動

與上述兩種方法一樣,該方法也是預(yù)先將全部參加再起動的電動機分為固定的許多批次,每臺電動機也固定在一個批次中。正常運行時監(jiān)測電動機群的母線電壓,而在故障后電壓恢復(fù)時是用再起動電動機群的母線電壓與母線總電流共同控制各批電動機完成再起動任務(wù)的。

在再起動過程中始終檢測再起動電動機群的母線電壓與母線總電流,如母線電壓與母線總電流滿足了再起動要求就立即起動下一批電動機,直至再起動完成。

(4)電壓與電流計算式電動機群分批再起動

電壓與電流計算式電動機群分批再起動對電動機群沒有固定的分批,供配電系統(tǒng)電壓恢復(fù)后,該方法立即將停運的電動機按重要性及負載性質(zhì)等條件排好再起動的順序,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的再起動最大電流Im及母線恢復(fù)電壓計算出第一批應(yīng)再起動的電動機的容量及臺數(shù),并立即再起動第一批機群。然后檢測再起動電動機群的母線電壓及母線總電流,根據(jù)檢測結(jié)果計算出下一批應(yīng)再起動的電動機的容量和臺數(shù),并立即再起動該批電動機,以此類推,直至全部電動機再起動結(jié)束。

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引言

電機電腦節(jié)電無觸點軟起動器是近年來在國內(nèi)出現(xiàn)的新技術(shù)，具有節(jié)電效率高，軟起動特性好等特點。對于我公司這樣的大型企業(yè)，在動力設(shè)備中的應(yīng)用，節(jié)能降耗的意義將十分重大。我公司具有中、小型異步電動機600余臺，裝機容量7000KW。電能消耗是一筆大的數(shù)目。例如：一廠區(qū)鍋爐房使用軟起動器后，2臺75KW加壓水泵，一個采暖期運行4300小時，就可節(jié)電79200Kwh；一臺37KW的粉碎機，一個采暖期可節(jié)電2800Kwh。節(jié)約電能的同時維修費用也降低。

一、電動機軟起動器的節(jié)電原理

在生產(chǎn)實際當(dāng)中，一些電氣設(shè)備經(jīng)常處于空載或輕載狀態(tài)下運行，輕載或空載的電動機在額定電壓的工作條件下，效率和功率因數(shù)均很低，造成電能大量浪費。

衡量電動機節(jié)電性能的重要指標為電機空載或輕載時最低運行電壓的大小，即功率因數(shù)CosΦ的大小。為了說明電動機在不同負載的情況下運行，電壓U與功率因數(shù)CosΦ的關(guān)系，以Y132S-4型，5.5KW三相異步電動機為例。

CosΦ的大小反應(yīng)了負載的變化。軟起動器正是利用微機技術(shù)，用單片機作CPU，用可控硅作為執(zhí)行元件，實時檢測電流和電壓滯后角，即功率因數(shù)Φ角，輸入給單片機，單片機根據(jù)最佳控制算法，輸出觸發(fā)脈沖，調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，即可調(diào)整可控硅的輸出電壓，使空載或輕載運行時降低電機的端電壓，可使電機的鐵損大大減小，同時也可減小電機定子銅損，從而減小電機空載或輕載時的輸入功率，也就減小了電機有功和無功損耗，提高了功率因數(shù)，實現(xiàn)了節(jié)電控制。

二、電動機軟起動技術(shù)

電動機傳統(tǒng)的起動方式有全壓起動和將壓起動，軟起動是一種完全區(qū)別于全壓和降壓起動的新的起動方式，是電子過程控制技術(shù)。所謂軟起動，是以斜坡控制方式起動，使電動機轉(zhuǎn)速平滑，逐步提高到額定轉(zhuǎn)速。按照電動機起動電流大小進行分類，全壓和降壓起動屬于大電流起動方式，軟起動屬于小電流起動方式。

全壓起動，起動電流是額定電流的4-7倍，起動沖擊電流是起動電流的1.5-1.7倍；起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩不相應(yīng)增大，Ts=KtTn＝K(0.9-1.3)Tn。

降壓起動，可部分減小起動電流，起動轉(zhuǎn)矩下降到額定電壓的K2倍。降壓起動是輕載起動，有起動沖擊電流、起動電流及二次沖擊電流；二次沖擊電流同樣對配電系統(tǒng)有麻煩。

全壓和降壓起動的大電流，致使電動機諧波磁勢增大，增大后的諧波磁勢又加劇了附加轉(zhuǎn)矩，附加轉(zhuǎn)矩是電機起動時產(chǎn)生震動和噪音的原因。

全壓和降壓起動，都要受單位時間內(nèi)起動次數(shù)的限制。電動機本身的發(fā)熱主要建立在短時間大電流時。如通過6倍額定電流，溫升為8-15℃/S；起動裝置的自耦變壓器或交流接觸器起動引起堆積熱；如交流接觸器一般要求起動次數(shù)每分鐘不超過10次。而軟起動器可頻繁操作，具有①電動機起動電流小，溫升低；②軟起動器采用的無觸點電子元件，除大功率可控硅外，工作時溫升很低。

此外，軟起動器還具有多種保護功能，配合硬件電路，軟件設(shè)計有過載、斷相、欠壓、過壓等保護程序，動作可靠程度高。歸納起來，軟起動器很好的解決了全壓和降壓起動電流過大及其派生的許多問題。

三、軟起動器在動力設(shè)備上的應(yīng)用

軟起動器箱內(nèi)面板上設(shè)有兩個速率微動開關(guān)，分別對應(yīng)四種起動速率：重載、次重載、次輕載、輕載，起動時間分別是90S、70S、65S、60S。使用時根據(jù)起動負載選相應(yīng)的起動速率。例如我公司供水泵電動機的起動：供水泵電動機起動的阻轉(zhuǎn)矩，主要由水的靜壓、慣性、管道阻力、水泵的機械慣性和靜動摩擦等構(gòu)成。水的阻力，水泵的機械慣性、阻力均與水泵的轉(zhuǎn)速，加速度及葉輪的直經(jīng)有關(guān)，速度低時阻力小。水的靜壓阻力與揚程有關(guān)，水泵起動時，由于水管中止回閥的作用，靜壓與摩擦不同時起作用，有利于起動。供水泵起動阻轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的30％，屬于輕載起動。在實際應(yīng)用中供水泵電機輕載運行者居多，節(jié)電潛力大。

引風(fēng)機用電動機的起動：其起動轉(zhuǎn)矩與離心式水泵類似，阻轉(zhuǎn)矩都與轉(zhuǎn)速成正比，但是，風(fēng)機與水泵的結(jié)構(gòu)不同，風(fēng)機的轉(zhuǎn)動慣量比水泵大的多，空氣的流動性比水小，如果風(fēng)機不關(guān)風(fēng)閥起動，將因空氣升能，管道阻力，摩擦阻力等因素，致使風(fēng)機起動比水泵難，起動加速的時間較長，風(fēng)機起動屬重載起動。

風(fēng)機輸送的流體——煙氣的溫度也是影響風(fēng)機負荷量大小的重要因素。溫度不同，煙氣的容量及密度變化大，溫度低時，煙氣似凝滯狀態(tài)，風(fēng)機負荷量增大。鍋爐開爐之初，爐膛內(nèi)溫度低，一般需要30分鐘爐溫才能升上來，這段時間里，引風(fēng)機處于超負荷運行階段。如：一臺引風(fēng)機配用電機22KW，輸送的煙氣溫度200℃，容量7.3N/m3。如輸送煙氣溫度20℃時，負載功率：

N＝KYQH/η＊1/ηt＝27.78KW

式中：

K——電機容量儲備系數(shù)，對引風(fēng)機取1.3。

Y——流體容量(N/m3)

Q——風(fēng)機流量(m3/h)

H——全壓(Kgf/m2)

η、ηt——風(fēng)機效率

篇7

三相交流異步電動機具有一系列優(yōu)點，作為動力設(shè)備在各行業(yè)中獲得極廣泛的應(yīng)用，它在運行中依靠磁場傳遞進行能量轉(zhuǎn)換來工作，不僅消耗有功功率，也需要無功工率。屬感性負荷，因此功率因數(shù)較低，約為0.76～0.89，一般需要并聯(lián)電容器進行補償，以提高功率因數(shù)，同時也提高了端電壓，有利于電動機的起動。

電動機進行無功補償具有增容、節(jié)能、提高出力等優(yōu)點，經(jīng)濟效益顯著，目前已得到推廣應(yīng)用，但在推廣中，對某些可能存在的問題(例如諧波的危害等)并沒給予足夠的重視與研究，現(xiàn)筆者通過下面實例說明，電動機進行無功補償時，若條件合適，同樣存在因諧波放大而造成的危害，應(yīng)引起我們的注意。

1概況

我省境內(nèi)某抽水站，安裝運行3臺180kW電動機，由于該站地處電網(wǎng)末端，電壓較低，電機經(jīng)常起動困難，為了提高功率因數(shù)和電壓，用自愈式并聯(lián)電容器(電容器回路中未串聯(lián)電抗器)進行無功補償，但是當(dāng)電容器接入電網(wǎng)運行后，時間不長，就出現(xiàn)電容器損壞現(xiàn)象，隨著運行時間增加，損壞的電容器越來越多，當(dāng)時，懷疑電容器質(zhì)量不良，就更換了電容器，但更后，仍出現(xiàn)同樣問題，有關(guān)方面才懷疑是否存在其他原因，向我們提出咨詢。

我們根據(jù)情況進行分析后認為，雖然該站地處農(nóng)村，附近沒有任何諧波源存在，電動機本身一般不作為諧波負荷處理，也沒有見到過電動機進行無功補償后發(fā)生諧波危害的報導(dǎo)，但還是不應(yīng)排除存在諧波危害的可能，應(yīng)先進行諧波測試與分析。

2電動機是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源

為了了解系統(tǒng)諧波情況，在低壓母線上僅有3臺電動機的運行工況時，進行了諧波測試與分析，為便于比較，將測試數(shù)據(jù)列于表1。

從表1中所列數(shù)據(jù)可以看到，諧波電流以3次及17次為主，根據(jù)測試數(shù)據(jù)，進行諧波功率計算后可知，3次諧波功率與基波功率方向相反，而17次諧波功率與基波功率方向相反，由此可判斷3次諧波電流系由電源的3次諧波電壓所產(chǎn)生，而17次諧波電流則由電動機所產(chǎn)生。對其他各次諧波進行計算，即可知16次等部分諧波電流亦由電動機所產(chǎn)生，因此電動機是產(chǎn)生高次諧波電流的諧波源，17次及其他各次諧波注入電網(wǎng)，使電網(wǎng)電壓波形畸變，其中17次諧波電壓高達4.727%，超過了GB／T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中不大于4%的限值，同時也導(dǎo)致電壓總諧波率達到5.563%，也超過了不大于5%的規(guī)定。

3無功補償裝置投入后產(chǎn)生了諧波放大現(xiàn)象

在低壓母線運行著3臺電動機的工況下投入無功補償裝置，對電容器回路進行諧波測試，發(fā)現(xiàn)由于諧波放大，通過電容器的高次諧波電流很大，表2中列出了測試數(shù)據(jù)。

從表2中所列數(shù)據(jù)不難看出，無功補償裝置投運后，發(fā)生了嚴重的諧波放大現(xiàn)象，其中16次與17次諧波電流已分別達到基波電流的129.2%與237.1%，而自愈式并聯(lián)電容器國標中規(guī)定，包括諧波電流在內(nèi)的允許過電流為1.3倍額定電流，因此，這時的諧波電流值是相當(dāng)大的。

同時，電網(wǎng)的電壓波形畸變加劇，低壓母線電壓的16與17次諧波電壓含有率，分別由電容器投入前的1.886%與4.727%，增大到6.998%與11.34%，母線電壓總畸變率亦由5.563%增大到14.71%，大大超過諧波國標的有關(guān)限制值，諧波電壓的增大，說明注入電網(wǎng)的諧波電流也相應(yīng)增大。

諧波電壓的增大，將直接影響連接于該母線的各種電氣設(shè)備的安全運行，資料表明，電動機在較高的諧波電壓作用下，將發(fā)熱燒壞，壽命縮短。

4電容器早期損壞的原因

4.1畸變的電壓波形使電容器局部放電性能下降

由于諧波的存在，電壓波形發(fā)生畸變，使電壓峰值增高，呈鋸齒狀尖頂波。圖1所示為實側(cè)的電壓波形。

一些試驗表明，尖頂波電壓易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，而且因電壓變化速率快，引起的局部放電強度也較大，這將對電容器絕緣介質(zhì)的老化起加速作用。

電容器的局部放電性能一般可用起始放電場強與局放熄滅場強兩個參數(shù)來表征，若局放熄滅場強低于工作場強那么由于操作過電壓所誘發(fā)的局部放電就可能在工作場強下不能熄滅，而形成長時間的局部放電。

試驗表明，當(dāng)電源電壓含有諧波時，電容器的局部放電起始電壓和熄滅電壓均相應(yīng)下降，而且當(dāng)諧波含量較大，諧波次數(shù)越高，下降幅值越大。

雖然自愈式并聯(lián)電容器國標中對局部放電性能未作明確要求，但是局部放電對絕緣介質(zhì)的影響是客觀存在的，長時間的局部放電，必然加速絕緣介質(zhì)的老化，使其自愈性能惡化，最終導(dǎo)致電容器損壞。

4.2嚴重的諧波過電流使電容器損耗功率增加，導(dǎo)致電容器異常發(fā)熱

在電容器的標準中，允許通過電容器的穩(wěn)態(tài)過電流，應(yīng)不超過電容器在額定頻率，額定正弦電壓下產(chǎn)生的電流的1.3倍，這個穩(wěn)態(tài)過電流是由諧波和過電壓共同作用的結(jié)果。



在本次測試中，電壓沒有超過額定電壓，故過電流僅是諧波作用下的結(jié)果，現(xiàn)根據(jù)實際參數(shù)計算其過流情況，根據(jù)測試時基波電壓為181.5V（相電壓）諧波電流為基波電流的304.6％，電容器額定電壓400V，三相三角接法，由此可計算得其穩(wěn)態(tài)過電流對額定電流的比值為：

式中：Ie為通過電容器的穩(wěn)態(tài)過電流；

Ie1為電容器在額定頻率，額定電壓下產(chǎn)生的電流

過電流對電容器的影響主要是熱效應(yīng)，而熱效應(yīng)決定于損耗功率的大小，損耗功率與通過的電流平方成正比。

根據(jù)電容器允許過電流條件，可計算得實際損耗增加倍率S：

即電容器的實際損耗功率為允許值的3.76倍，因此，在如此大的損耗功率下，電容器將異常發(fā)熱，必然使其絕緣迅速老化而早期損壞。

篇8

電動機的故障大體分為兩部分：一部分是機械的原因。例如軸承和風(fēng)機的磨損或損壞：另一部分是電磁故障，二者互有關(guān)連。如軸承損壞，引起電動機的過載，甚至堵轉(zhuǎn)，而風(fēng)葉損壞，使電動機繞組散熱困難，溫升提高，絕緣物老化。電磁故障的原因很多，如電動機的過載、斷相、欠電壓和短路都足以使電動機受損和毀壞。過載、斷相、欠電壓運行都會使繞組內(nèi)的電流增大，發(fā)熱量增加(導(dǎo)體的發(fā)熱量是和電流的平方成正比的)，而短路造成的危害就更大。短路的原因是電動機本身的絕緣材料質(zhì)量差或電動機受潮(在農(nóng)村是經(jīng)常發(fā)生的，例如受雨淋或落水)，以致于繞組的相間擊穿，引起短路。此外，還有電動機置于有酸堿物的場所，因受腐蝕而損壞絕緣。

一、電動機的過載及其保護

電動機的過載除上述原因外，還有：

a.電動機周圍環(huán)境溫度過高，散熱條件差；

b.電動機在大的起動電流下緩慢起動；

c.電動機長期低速運行；

d.電動機頻繁起動、制動、正反轉(zhuǎn)運行及經(jīng)常反接制動。

電動機的過載由于電流增大，發(fā)熱劇增，從而使其絕緣物受到損害，縮短了其使用壽命甚至被燒毀。

從電動機的結(jié)構(gòu)來看，鼠籠型電機的定子鐵心置放繞組的槽內(nèi)必須有良好的絕緣物，繞組(銅線)表面有絕緣漆層，繞線式電動機轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組一樣，繞組與鐵心槽襯以絕緣物，三個端線所接的銅滑環(huán)，環(huán)間，環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間也是彼此絕緣的。為了保證電動機的相間、帶電體與外殼的絕緣，通常是使用各種耐熱等級的絕緣材料的。各種絕緣都有一定的耐受工作溫度的指標。IEC85規(guī)定A級(105℃)、E級(120℃)、B級(130℃)、F級(155℃)……。八十年代，IEC216提出了一個新的耐熱標準，稱為溫度指數(shù)TI(TemperatureIndex)以此代替IEC85。TI是按阿尼羅烏絲(Arrhenins)公式t=10a＋b/T計算的。式中：t—壽命[小時(h)]

T—絕緣材料使用的溫度(℃)

a、b—與材料有關(guān)的常數(shù)

例如：某電動機使用的絕緣材料a=－2，b=1034，使用溫度T=164℃

得t=10－2＋(1034/642)=104.30=2000h

它表示此絕緣物使用于164℃時，其使用壽命為20000小時。

如果把使用溫度提高8℃，則T=164＋8=172℃

t=10－2＋(1034/172)=104=10000h

它說明很早以來，電工技術(shù)工作者提出的絕緣材料的使用溫度每增加8℃，其使用壽命就減半是有理論和實踐依據(jù)的。

電動機的過載保護安秒(I－t)曲線(反時限)

1.電動機的過載特性

2.保護電器的保護特性

3.電動機的起動電流特性

保護器的I－t曲線在電動機過載特性之內(nèi)，但兩曲線間距不必拉得過大，以便做到既不使電動機因為過載造成溫升增大影響壽命，又充分利用電動機本身的最大耐受過載能力。根據(jù)生產(chǎn)和科學(xué)實踐，對電動機的保護特性已由IEC947—4《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備。低壓機電式接角器和電動機起動器》作出了新的規(guī)定(我國的GB14048.4等效于IEC標準)，對無溫度補嘗的保護電器：

1.0In>2h不動作

1.2In≤2h動作

7.2In：2s<Tp≤10s、4s<Tp≤10s、6s<Tp≤20s、9s<Tp≤30s(也分4組，與上面的1.5In的4組相對應(yīng))。

在八十年代，我國曾有科技人員對繞組采用B級絕緣(允許工作溫度為130℃)的電動機，進行了實測(即不動作和動作的時間極限，此極限表明不會引起絕緣水平下降的電流與時間的最大值)：

以上實測值是在幾臺電動機上測試的，不夠全面，但它表明，這個標準還是比較實際的(6In是老標準)舊標準把6In作為可返回特性的電流，它相當(dāng)于電動機的起動電流，經(jīng)可返回時間(在通以6In時的延時時間，后將電流返回1倍In或0.9In，此段時間內(nèi)保護電器不允許動作，這種可返回特性的規(guī)定是為了躲過電動機的起動，它的可返回時間應(yīng)大于電動機的起動時間，舊標準的可返回時間分1s、3s、8s、13s幾種)。鑒于把起動電流定在6倍和可返回時間固定在上述的4種已不能完全反映現(xiàn)實情況(例如Y型鼠籠型電動機的起動電流倍數(shù)就有5、5.5、6、6.5、6.8、7的六種)，因此我國的GB14048.4(等效采用IEC947－4)統(tǒng)一規(guī)定為7.2倍，并對不同的起動時間規(guī)定了延時時間Tp。美國NEMA(美國全國電氣制造商協(xié)會)1993年的MG－1標準對電動機的過載和失速(相當(dāng)于電動機的堵轉(zhuǎn)和剛起動——筆者注)保護作了新的規(guī)定：“輸出功率不超過500HP(馬力，相當(dāng)于368kW—筆者注)，額定電壓不超過1kV的多相電動機，在正常工作溫度初次起動，耐受1.5倍全額電流的時間應(yīng)不等于2min”，又規(guī)定：“功率輸出不超過500HP，額定電壓不超過1kV的多相電動機，在正常溫度初次起動時，應(yīng)能耐鎖定轉(zhuǎn)子電流的失速時間不少于12s”，從以上標準和對我國絕大多數(shù)的電動機的起動時間的統(tǒng)計來看，選1.5In為2min，7.2In為2s<Tp≤10s是適合的。當(dāng)然，如果失速或起動時間超過10s也可取其他的Tp值。怎樣進行電動機的過載保護?現(xiàn)在對電動機的過載保護采用最多的是熱繼電器，也有相當(dāng)數(shù)量采用有復(fù)式脫扣器(熱動和電磁脫扣器，后者用于短路保護)的斷路器。對于重載起動的電動機(起動時間為一般電動機的數(shù)倍)，如果使用一般的熱繼電器，常常會在起動過程中發(fā)生誤動作(跳閘)，使電動機無法起動。因此需要選用帶速飽和電流互感器或限流電阻的熱繼電器，這種型式是通過速飽和電流互感器或限流電阻使起動電流成比例地縮小，就可以大大延長電動機的起動時間，保證正常起動，還有采取起動時將熱繼電器短接，起動完畢再將熱繼電器投入運行——完全短路法。此外，對帶速飽和互感器的熱繼電器，起動時將互感器二次繞組短接，起動完畢后再使之投入等方法，來滿足重載起動電動機的需要。

二、電動機的短路保護(電動機保護電器瞬時動作電流整定值)電動機在短路情況下的保護，通常選用斷路器，有的地方也使用熔斷器。一些文獻提到，斷路器的瞬時動作電流整定值應(yīng)能躲過電動機的全起動電流。Isct—斷路器瞬時動作電流整定值A(chǔ)；k—可靠系數(shù)，它考慮了電動機起動電流的誤差和斷路器瞬動電流的誤差，k一般取1.2；I''''st—全起動電流值，也稱尖峰電流A。所謂全起動電流，是包括周期分量和非周期分量兩部分。非周期分量的衰減時間約為30ms左右，而一般的非選擇性斷路器的全分斷時間在20ms之內(nèi)，因此必須把非周期分量考慮進去。I’st為1.7～2倍的電動機起動電流I’st。在諸多文獻中，如《建筑電氣設(shè)計手冊》規(guī)定Isct≥(1.7～2)Ist，而《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》規(guī)定Isct=1.7Ist，有的手冊則規(guī)定Icst為2～2.5倍的電動機起動電流。低壓電器標準，如JB1284《低壓斷路器》的編制說明中認為，根據(jù)實驗和統(tǒng)計，保護鼠籠型電動機的斷路器，其瞬動電流是整定在8～15倍電動機的額定電流的，而繞線式電動機應(yīng)整定在3～6倍電動機額定電流。8～15倍鼠籠型電動機額定電流是一個范圍，具體的數(shù)值還需要考慮電動機的型號、容量、起動條件等等因素。以下，我們分析一下，鼠籠型電動機起動時的全起動電流(類峰電流)。

1.起動電流的低功率因數(shù)，過渡過程的非周期分量的存在。在這種情況下，周期分量的幅值盡管穩(wěn)定，但受非周期分量的影響，故有尖峰電流流過(功率因數(shù)低，表示電感L大，時間常數(shù)T=L/R大，非周期分量Imsin(Ψ—)e－t/T值大，非周

期分量的衰減慢)。當(dāng)起動電流的COS=0.3時，尖峰電流為起動電流(有效值)的2倍左右；

2.殘余電壓的影響而產(chǎn)生的瞬間再合閘的尖峰電流。電動機切斷電源后再接通時，當(dāng)切斷電源而電動機尚未停下，就帶有殘余電壓。這種殘余電壓不僅是由于有剩磁而產(chǎn)生，而且還由于次級線圈(轉(zhuǎn)子)有殘余電流而形成，所存在的殘余電壓與再合閘時的電源電壓在某一相位時的疊加，就會產(chǎn)生尖峰電流。其大小與電動機完全停止后再起動相比，要大(殘余電壓＋電源電壓)比電源電壓倍，這種尖峰電流雖然僅出現(xiàn)1－2周波，但足以使斷路器的瞬時脫扣器動作。因為1、2兩個原因，可出現(xiàn)下列情況：

(1)電動機直接起動

由于COS為0.3，尖峰電流為(6In)的2倍，等于In(有效值)故塑殼式斷路器的瞬時脫扣器整定電流值最小值為8.5In，(In為電動機的額定電流)

(2)星—三角(Y－Δ)起動

也假設(shè)為COS0.3，當(dāng)從Y起動到Δ運轉(zhuǎn)的一瞬間(1～2周波)，尖峰電流(峰值)約為額定電流(有效值)的19倍，則斷路器必須把瞬時動作電流整定到14In?以上。

(3)自耦減壓起動時

COS=0.3，電動機起動電流為6In，由于有尖峰電流的存在，原來按80％抽頭的正常起動電流為3.84In，現(xiàn)提高到7.7In，按65％抽頭的正常起動電流為4.3In，現(xiàn)提高到5In。

(4)瞬時再起動

按COS為0.3，起動電流為6In，考慮到殘余電壓的影響，尖峰電流為最大，是額定電流的24倍(6×2×2)(峰值)，其有效值為=16.97≈17，因而斷路器的瞬時脫扣器的整定電流必須在電動機額定電流的17倍以上。從以上分析可知，正是電動機的型號、結(jié)構(gòu)、起動方式等的不同，導(dǎo)致尖峰電流的出現(xiàn)，由此而推出Isct在8～15倍In之內(nèi)(個別的還可達到17倍In)，對于瞬時動作電流可調(diào)的斷路器，其調(diào)節(jié)范圍按8～15倍In考慮，而大量的塑殼式斷路器(不可調(diào))，取其平均值12In，誤差

采用熔斷器保護電動機的瞬動，熔斷器的熔體電流可由下式確定：

Irin≥Ist比α

式中：Ist—電動機的起動電流A；

α—決定起動狀況和熔斷器的系數(shù)，一般為2～3之間。

三、關(guān)于鼠籠型電動機的斷相保護電動機的斷相分為兩類，一是電動機外部的電源線斷線；二是電動機內(nèi)部定子繞組的斷線，而電動機內(nèi)部接線又分為星形聯(lián)結(jié)和三角形連接兩種。因此提到斷相必須分清是那一種性質(zhì)，另外，所謂斷相保護，是指正在運行中的電動機。

1.被保護的電動機的定子繞組是星形聯(lián)結(jié)，斷相運行時，一般說未斷的兩相電流會增大。由于電壓的不平衡，至少有一相電流增大。因是星形聯(lián)結(jié)，線電流等于相電流，所以對于星形聯(lián)結(jié)的電動機，選用一般的三極熱繼電器或三極保護電動機型的斷路器，是能夠起到有效保護的。

2.被保護的電動機的定子繞組是三角形聯(lián)結(jié)，當(dāng)電動機發(fā)生斷相時會有兩種情況產(chǎn)生：

a.電動機外部的電源線斷線(如熔斷器——相熔斷)，I2ph=2Iph，I2=I3=I1ph＋I2ph=1.5I2ph此時線電流與相電流之間已不是的關(guān)系，線電流已經(jīng)不能正確反映相電流的大小，即不能有效地反映電動機繞組是否已處于過載狀態(tài)。當(dāng)電動機在額定負載下斷相運行時，I1ph=I3ph=0.58In(In為電動機的額定電流)，I2ph=2Iph=1.16In，I2=I3=1.5I2ph=1.5×1.6In=1.73In。此時如果選用一般的三極熱繼電器(或斷路器)，勉強可以起保護作用但是當(dāng)負載在額定負載的65％下斷線運行時會動作，時間長了可能燒毀電動機。為解決保護問題，應(yīng)采用帶斷相保護的熱繼電器，如JR20、T系列、3UA系列等。

b.電動機的定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)，繞組斷了一相，此時就出現(xiàn)：I2=I3=IphI1=Iph

可以看到，有一相線電流與未斷線前是一樣的，因此，可以選用一般的三極熱繼電器來保護。

四、關(guān)于電動機的欠電壓保

當(dāng)?shù)蛪号潆姾陀秒婋娐芬虬l(fā)生故障而使網(wǎng)絡(luò)電壓大幅度降低時，就會使正常運轉(zhuǎn)的電動機出現(xiàn)疲倒、堵轉(zhuǎn)、使大批電動機產(chǎn)生幾倍的過電流甚至短路。此時必須使用保護電器將故障電壓切斷，以便保護電動機(特別是功率為30kV及以上的電動機)及其線路。

電壓降低到足以使電動機疲倒、堵轉(zhuǎn)的電壓，稱為臨界電壓。在臨界電壓出現(xiàn)時，低壓保護電器恰好會動作就稱為欠電壓保護。

當(dāng)電網(wǎng)電壓低于電動機的臨界電壓，保護裝置方始動作，稱為失壓保護，失壓保護是欠電壓保護的一種。根據(jù)理論計算，在額定負載(滿負荷)時，

鼠籠型電動機的臨界電壓Uk=0.67Ue；(Ue為電動機的額定電壓)；

繞線型電動機的臨界電壓Uk=0.71Ue。

如果負載率是50％，則

鼠籠型電動機的臨界電壓Uk=0.5Ue；

繞線型電動機的臨界電壓Uk=0.525Ue。

因此從理論值上看(理想的情況)，無論是鼠籠型或繞線型電動機的欠電壓保護值，其上限為0.70Ue，下限值為0.5Ue，而考慮各種誤差因素，GB14048.2《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備低壓斷路器》標準規(guī)定，欠電壓動作電壓值為(70％～35％)Ue。

我們知道，在電動機的起動瞬間(或在全電壓下電動機運轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩時)其電流變得很大，此時的電動機電流I2''''(折合到定子的轉(zhuǎn)子電流)，由于剛起動或堵轉(zhuǎn)，n≈0，S≈1，I12很大，一般可達5～7倍的In。如果電路的電壓下降到臨界電壓的上限值造成堵轉(zhuǎn)時,電動機的電流最大可達5In，時間略長就要燒毀電動機。

前者有殘余電壓，故有殘余電磁轉(zhuǎn)矩的作用，這就是電動機達到停機的惰行時間較長。還可能帶來本身的短路，且此時如果電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常，再起動時，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，擴大故障范圍；而在電壓完全消失時，或者僅有20％～30％額定電壓下，達到停機的時間僅為純機械的較短惰行時間而已，此時(電動機尚未全停下)即使電壓恢復(fù)正常，所造成的沖擊電流也不大。失壓保護的意義在于防止自起動。

瞬時動作—對于不重要的，不影響生產(chǎn)工藝流程的電動機，一旦有低于臨界電壓者立即動作；一般短延時0.5s左右，短延時動作主要針對欠電壓對象，用瞬時動作甩掉一批次要的電動機，而用短延時動作來保住一些主要的電動機。長延時動作—適用于重要的，起動條件不困難的繞線型電動機；可以自起動但技術(shù)保安條例不允許自起動的鼠籠型電動機，延時大約5～10s，通常它的整定時間大于5s而小于電動機的全部惰行時間。長延時動作主要針對失壓保護，其目的是爭取一部分比較重要，而其起動條件又不困難的電動機盡可能不退出運轉(zhuǎn)。

五、電動機保護線路及其保護電器的選擇

電動機保護的線路大致有以下四種

1.由熱繼電器FR，接觸器kM和僅有瞬動保護的斷路器QF組成，如圖4所示。接觸器用來起動、停止電動機，熱繼電器用來保護電動機的過載，而僅有瞬動保護的斷路器是保護電動機的短路。

2.由熱繼電器FR，接觸器kM和熔斷器FS組成，如圖5所示。熱繼電器保護電動機的過載，接觸器起動和停止電動機，熔斷器作電動機的短路故障保護。3.由一臺接觸器kM和一臺電動機保護型的斷路器QF組成，如圖6所示。接觸器作為電動機的起動和停止之用，電動機保護型斷路器作電動機的過載和短路故障的保護。

4.由一臺電動機保護型斷路器組成，

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相應(yīng)對策：①盡量消除工藝和機械設(shè)備的跑冒滴漏現(xiàn)象；②檢修時注意搞好電機的每個部位的密封，例如在各法蘭涂少量704密封膠，在螺栓上涂抹油脂，必要時在接線盒等處加裝防滴濺盒，如電機暴漏在易侵入液體和污物的地方應(yīng)作保護罩；③對在此環(huán)境中運行的電機要縮短小修和中修周期，嚴重時要及時進行中修。

2.由于軸承損壞，軸彎曲等原因致使定、轉(zhuǎn)子磨擦（俗稱掃膛）引起鐵心溫度急劇上升，燒毀槽絕緣、匝間絕緣，從面造成繞組匝間短路或?qū)Φ亍胺排凇?。嚴重時會使定子鐵心倒槽、錯位、轉(zhuǎn)軸磨損、端蓋報廢等。軸承損壞一般由下列原因造成：①軸承裝配不當(dāng)，如冷裝時不均勻敲擊軸承內(nèi)圈使軸受到磨損，導(dǎo)致軸承內(nèi)圈與軸承配合失去過盈量或過盈量變小，出現(xiàn)跑內(nèi)圈現(xiàn)象，裝電機端蓋時不均勻敲擊導(dǎo)致端蓋軸承室與軸承外圈配合過松出現(xiàn)跑外圈現(xiàn)象。無論跑內(nèi)圈還是跑外圈均會引起軸承運行溫升急劇上升以致燒毀，特別是跑內(nèi)圈故障會造成轉(zhuǎn)軸嚴重磨損和彎曲。但間斷性跑外圈一般情況下不會造成軸承溫度急劇上升，只要軸承完好，允許間斷性跑外圈現(xiàn)象存在。②軸承腔內(nèi)未清洗干凈或所加油脂不干凈。例如軸承保持架內(nèi)的微小剛性物質(zhì)未徹底清理干凈，運行時軸承滾道受損引起溫升過高燒毀軸承。③軸承重新更換加工，電機端蓋嵌套后過盈量大或橢圓度超標引起軸承滾珠游隙過小或不均勻?qū)е螺S承運行時磨擦力增加，溫度急劇上升直至燒毀。④由于定、轉(zhuǎn)子鐵心軸向錯位或重新對轉(zhuǎn)軸機加工后精度不夠，致使軸承內(nèi)、外圈不在一個切面上而引起軸承運行“吃別勁”后溫升高直至燒毀。⑤由于電機本體運行溫升過高，且軸承補充加油脂不及時造成軸承缺油甚至燒毀。⑥由于不同型號油脂混用造成軸承損壞。⑦軸承本身存在制造質(zhì)量問題，例如滾道銹斑、轉(zhuǎn)動不靈活、游隙超標、保持架變形等。⑧備機長期不運行，油脂變質(zhì)，軸承生銹而又未進行中修。

相應(yīng)對策：①卸裝軸承時，一般要對軸承加熱至80℃~100℃，如采用軸承加熱器，變壓器油煮等，只有這樣，才能保證軸承的裝配質(zhì)量。②安裝軸承前必須對其進行認真仔細的清洗，軸承腔內(nèi)不能留有任何雜質(zhì)，填加油脂時必須保證潔凈。③盡量避免不必要的轉(zhuǎn)軸機加工及電機端蓋嵌套工作。④組裝電機時一定要保證定、轉(zhuǎn)子鐵心對中，不得錯位。⑤電機外殼潔凈見本色，通風(fēng)必須有保證，冷卻裝置不能有積垢，風(fēng)葉要保持完好。⑥禁止多種油脂混用。⑦安裝軸承前先要對軸承進行全面仔細的完好性檢查。⑧對于長期不用的電機，使用前必須進行必要的解體檢查，更新軸承油脂。

3.由于繞組端部較長或局部受到損傷與端蓋或其它附件相磨擦，導(dǎo)致繞組局部燒壞。

相應(yīng)對策：電機在更新繞組時，必須按原數(shù)據(jù)嵌線。檢修電機時任何剛性物體不準碰及繞組，電機轉(zhuǎn)子抽芯時必須將轉(zhuǎn)子抬起，杜絕定、轉(zhuǎn)子鐵芯相互磨擦。動用明火時必須將繞組與明火隔離并保證有一定距離。電機回裝前要對繞組的完好性進行認真仔細的檢查確診。

4.由于長時間過載或過熱運行，繞組絕緣老化加速，絕緣最薄弱點碳化引起匝間短路、相間短路或?qū)Φ囟搪返痊F(xiàn)象使繞組局部燒毀。

相應(yīng)對策：①盡量避免電動機過載運行。②保證電動機潔凈并通風(fēng)散熱良好。③避免電動機頻繁啟動，必要時需對電機轉(zhuǎn)子做動平衡試驗。

5.電機繞組絕緣受機械振動（如啟動時大電流沖擊，所拖動設(shè)備振動，電機轉(zhuǎn)子不平衡等）作用，使繞組出現(xiàn)匝間松馳、絕緣裂紋等不良現(xiàn)象，破壞效應(yīng)不斷積累，熱脹冷縮使繞組受到磨擦，從而加速了絕緣老化，最終導(dǎo)致最先碳化的絕緣破壞直至燒毀繞組。

相應(yīng)對策：①盡可能避免頻繁啟動，特別是高壓電機。②保證被拖動設(shè)備和電機的振動值在規(guī)定范圍內(nèi)。

二、三相異步電動機一相或兩相繞組燒毀（或過熱）的原因及對策

如果出現(xiàn)電動機一相或兩相繞組燒壞（或過熱），一般都是因為缺相運行所致。在這里不作深刻的理論分析，僅作簡要說明。

當(dāng)電機不論何種原因缺相后，電動機雖然尚能繼續(xù)運行，但轉(zhuǎn)速下降，滑差變大，其中B、C兩相變?yōu)榇?lián)關(guān)系后與A相并聯(lián)，在負荷不變的情況下，A相電流過大，長時間運行，該相繞組必然過熱而燒毀。

三相異步電動機繞組為Y接法的情況：電源缺相后，電動機尚可繼續(xù)運行，但同樣轉(zhuǎn)速明顯下降，轉(zhuǎn)差變大，磁場切割導(dǎo)體的速率加大，這時B相繞組被開路，A、C兩相繞組變?yōu)榇?lián)關(guān)系且通過電流過大，長時間運行，將導(dǎo)致兩相繞組同時燒壞。

這里需要特別指出，如果停止的電動機缺一相電源合閘時，一般只會發(fā)生嗡嗡聲而不能啟動，這是因為電動機通入對稱的三相交流電會在定子鐵心中產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，但當(dāng)缺一相電源后，定子鐵心中產(chǎn)生的是單相脈動磁場，它不能使電動機產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩。因此，電源缺相時電動機不能啟動。但在運行中，電動機氣隙中產(chǎn)生的是三相諧波成分較高的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，所以，正在運行中的電動機缺相后仍能運轉(zhuǎn)，只是磁場發(fā)生畸變，有害電流成分急劇增大，最終導(dǎo)致繞組燒壞。

篇10

在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程控制中，執(zhí)行機構(gòu)起著十分重要的作用，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的組成部分?，F(xiàn)有的國產(chǎn)大流量電動執(zhí)行機構(gòu)存在著控制手段落后、機械傳動機構(gòu)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位精度低、可靠性差等問題。而且執(zhí)行機構(gòu)的全程運行速度取決于其電機的輸出軸轉(zhuǎn)速和其內(nèi)部減速齒輪的減速比，一旦出廠，這一速度固定不可調(diào)整，其通用性較弱。整個機構(gòu)缺乏完善的保護和故障診斷措施以及必要的通信手段，系統(tǒng)的安全性較差，不便與計算機聯(lián)網(wǎng)。鑒于以上原因，采用傳統(tǒng)的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)的控制系統(tǒng)，可靠性和穩(wěn)定性較差。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場總線等技術(shù)在工業(yè)過程中的應(yīng)用，這種執(zhí)行機構(gòu)已遠遠不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。筆者設(shè)計的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)，采用機電一體化技術(shù)，將閥門、伺服電機、控制器合為一體，利用異步電動機直接驅(qū)動閥門的開與關(guān)。通過內(nèi)置變頻器，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)閥門的動作速度、精確定位、柔性開關(guān)以及電機轉(zhuǎn)矩等控制。該電動執(zhí)行機構(gòu)省去了用于控制電機正、反轉(zhuǎn)的接觸器和可控硅換向開關(guān)模件、機械傳動裝置和復(fù)雜、昂貴的控制柜和配電柜，具有動作快、保護較完善、便于和計算機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點。實際運行表明，該執(zhí)行機構(gòu)工作穩(wěn)定，性能可靠。

2電動執(zhí)行機構(gòu)的硬件設(shè)計及工作原理

電動執(zhí)行機構(gòu)控制系統(tǒng)原理框圖如圖2-1所示。智能執(zhí)行機構(gòu)從結(jié)構(gòu)上主要分為控制部分和執(zhí)行驅(qū)動部分。

控制部分主要由單片機、PWM波發(fā)生器、IPM逆變器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊、整流模塊、輸入輸出通道、故障檢測和報警電路等組成。執(zhí)行驅(qū)動部分主要包括三相伺報電機和位置傳感器。

系統(tǒng)工作原理：

霍爾電流、電壓傳感器及位置傳感器檢測到的逆變模塊三相輸出電流、電壓及閥門的位置信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機。單片機通過8255控制PWM波發(fā)生器，產(chǎn)生的PWM波經(jīng)光電耦合作用于逆變模塊IPM，實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速以及閥位控制。逆變模塊工作時所需要的直流電壓信號由整流電路對380V電源進行全橋整流得到。

控制系統(tǒng)各功能元件的選型與設(shè)計：

1)單片機選用INTEL公司生產(chǎn)的8031單片機，它主要通過并行8255口擔(dān)負控制系統(tǒng)的信號處理：接收系統(tǒng)對轉(zhuǎn)矩、閥門開啟、關(guān)閉及閥門開度等設(shè)定信號，并提供三相PWM波發(fā)生器所需要的控制信號；處理IPM發(fā)出的故障信號和報警信號；處理通過模擬輸入口接收的電流、電壓、位置等檢測信號；提供顯示電動執(zhí)行機構(gòu)的工作狀態(tài)信號；執(zhí)行控制系統(tǒng)來的控制信號，向控制系統(tǒng)反饋信號；

2)三相PWM波發(fā)生器PWM波的產(chǎn)生通常有模擬和數(shù)字兩種方法。模擬法電路復(fù)雜，有溫漂現(xiàn)象，精度低，限制了系統(tǒng)的性能；數(shù)字法是按照不同的數(shù)字模型用計算機算出各切換點，并存入內(nèi)存，然后通過查表及必要的計算產(chǎn)生PWM波，這種方法占用的內(nèi)存較大，不能保證系統(tǒng)的精度。為了滿足智能功率模塊所需要的PWM波控制信號，保證微處理器有足夠的時間進行整個系統(tǒng)的檢測、保護、控制等功能，文中選用MITEL公司生產(chǎn)的SA8282作為三相PWM發(fā)生器。SA8282是專用大規(guī)模集成電路，具有獨立的標準微處理器接口，芯片內(nèi)部包含了波形、頻率、幅值等控制信息。

3)智能逆變模塊IPM為了滿足執(zhí)行機構(gòu)體積小，可靠性高的要求，電機電源采用智能功率模塊IPM。該執(zhí)行機構(gòu)主要適用功率小于5．5kW的三相異步電機，其額定電壓為380V，功率因數(shù)為0．75。經(jīng)計算可知，選用日本產(chǎn)的智能功率模塊PM50RSA120可以滿足系統(tǒng)要求。該功率模塊集功率開關(guān)和驅(qū)動電路、制動電路于一體，并內(nèi)置過電流、短路、欠電壓和過熱保護以及報警輸出，是一種高性能的功率開關(guān)器件。

4)位置檢測電路位置檢測電路是執(zhí)行機構(gòu)的重要組成部分，它的功能是提供準確的位置信號。關(guān)鍵問題是位置傳感器的選型。在傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構(gòu)中多采用繞線電位器、差動變壓器、導(dǎo)電塑料電位器等。繞線電位器壽命短被淘汰。差動變壓器由于線性區(qū)太短和溫度特性不理想而受到限制。導(dǎo)電塑料電位器目前較為流行，但它是有觸點的，壽命也不可能很長，精度也不高。筆者采用的位置傳感器為脈沖數(shù)字式傳感器，這種傳感器是無觸點的，且具有精度高、無線性區(qū)限制、穩(wěn)定性高、無溫度限制等特點。

5)電壓、電流及檢測檢測電壓、電流主要是為了計算電機的力矩，以及變頻器輸出回路短路、斷相保護和逆變模塊故障診斷。由于變頻器輸出的電流和電壓的頻率范圍為0～50Hz，采用常規(guī)的電流、電壓互感器無法滿足要求。為了快速反映出電流的大小，采用霍爾型電流互感器檢測IPM輸出的三相電流，對于IPM輸出電壓的檢測采用分壓電路。如圖2-2所示。

6)通訊接口為了實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)和遠程控制，選用MAX232作為系統(tǒng)的串行通訊接口，MAX232內(nèi)部有兩個完全相同的電平轉(zhuǎn)換電路，可以把8031串行口輸出的TTL電平轉(zhuǎn)換為RS－232標準電平，把其它微機送來的RS－232標準電平轉(zhuǎn)換成TTL電平給8031，實現(xiàn)單片機與其它微機間的通訊。

7)時鐘電路時鐘電路主要用來提供采樣與控制周期、速度計算時所需要的時間以及日歷。文中選用時鐘電路DS12887。DS12887內(nèi)部有114字節(jié)的用戶非易失性RAM，可用來存入需長期保存的數(shù)據(jù)。

8)液晶顯示單元為了實現(xiàn)人機對話功能，選用MGLS12832液晶顯示模塊組成顯示電路。采用組態(tài)顯示方式。通過菜單選擇，可分別對閥門、力矩、限位、電機、通訊和參數(shù)等信號進行設(shè)置或調(diào)試。并采用文字和圖形相結(jié)合的方式，顯示直觀、清晰。

9)程序出格自恢復(fù)電路為了保證在強干擾下程序出格時系統(tǒng)能夠自動地恢復(fù)正常，選用MAX705組成程序出格自恢復(fù)電路，監(jiān)視程序運行。如圖2-3所示，該電路由MAX705、與非門及微分電路組成。

工作原理為：一旦程序出格，WDO由高變低，由于微分電路的作用，由“與非”門輸入引腳2變?yōu)楦唠娖?，引腳2電平的這種變化使“與非”門輸出一個正脈沖，使單片機產(chǎn)生一次復(fù)位，復(fù)位結(jié)束后，又由程序通過P1．0口向MAX705的WDI引腳發(fā)正脈沖，使WDO引腳回到高電平，程序出格自恢復(fù)電路繼續(xù)監(jiān)視程序運行。閥位及速度控制原理

閥位及速度控制原理框圖如圖3-1所示。

采用雙環(huán)控制方案，其中內(nèi)環(huán)為速度環(huán)，外環(huán)為位置環(huán)。速度環(huán)主要將當(dāng)前速度與速度給定發(fā)生器送來的設(shè)定速度相比較，通過速度調(diào)節(jié)器改變PWM波發(fā)生器載波頻率，實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)器采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法(具體內(nèi)容另文敘述)。

外環(huán)主要根據(jù)當(dāng)前位置速度的設(shè)定，通過速度給定發(fā)生器向內(nèi)環(huán)提供速度的設(shè)定值。由于大流量閥執(zhí)行機構(gòu)在運行過程中存在加速、勻速、減速等階段。各階段的時間長短、加速度的大小、在何位置開始勻速或減速均與給定位置、當(dāng)前位置以及運行速度有關(guān)。速度給定發(fā)生器的工作原理為：通過比較實際閥位與給定閥位，當(dāng)二者不相等時，以恒定加速度加速，減速點根據(jù)當(dāng)前速度、閥位值、閥位給定值的大小計算得來。

執(zhí)行機構(gòu)各階段運行速度的計算原理

圖3-2為執(zhí)行機構(gòu)的典型運行速度圖，它由若干段變化速率不同的折線組成。將曲線上速率開始發(fā)生改變的那一點稱為起始段點，相應(yīng)的時間稱為段起始時間，如圖3-2中的t(i)(i＝0，1，2，……)，相應(yīng)的速度稱為段起始速度，如圖3-2所示v(i)(i＝0，1，2，…)。

設(shè)第i段速度的變化速率為ki，則有：

式中：Δv為兩段點之間的速度變化值，Δv＝vi＋1－vi；

Δt為兩段之間的時間，Δt＝ti＋1－ti。

顯然，當(dāng)ki＝0時為恒速段，ki＞0時為升速段，ki＜0時為減速段。任意時刻的速度給定值為：

Ts為采樣周期。

變化速率ki的取值由給定位置、當(dāng)前位置以及運行速度的大小確定。

4關(guān)鍵技術(shù)問題的解決

該電動執(zhí)行機構(gòu)采用了最新的變頻調(diào)速技術(shù)，電機驅(qū)動功率小于5．5kW。用戶可根據(jù)需要設(shè)定力矩特性，根據(jù)控制的閥設(shè)定速度，速度分多轉(zhuǎn)式、直行程、角行程3種方式。控制系統(tǒng)由閥位給定和閥位反饋信號構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，控制特性視運行方式、速度而定，并具有自動過流保護、過載保護、超壓、欠壓、過熱、缺相、堵轉(zhuǎn)等保護功能。

該執(zhí)行機構(gòu)解決的關(guān)鍵性技術(shù)問題主要有：

1)閥門柔性開關(guān)柔性開關(guān)主要是為了當(dāng)閥關(guān)閉或全開時，保證閥門不卡死與損傷。執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部的微處理器根據(jù)測得的變頻器輸出電壓和電流，通過精確計算，得出其輸出力矩。一旦輸出力矩達到或大于設(shè)定的力矩，自動降低速度，以避免閥門內(nèi)部過度的撞擊，從而達到最優(yōu)關(guān)閉，實現(xiàn)過力矩保護。

2)閥位的極限位置判斷閥位的極限位置是指全開和全關(guān)位置。在傳統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)中，該位置的檢測是通過機械式限位開關(guān)獲得的。機械式限位開關(guān)精度低，在運行中易松動，可靠性差。在文中，電動執(zhí)行機構(gòu)極限位置通過檢測位置信號的增量獲得。其原理是，單片機將本次檢測的位置信號與上次檢測的信號相比較，如果未發(fā)生變化或變化較小，即認為己達到極限位置，立即切斷異步電機的供電電源，保證閥門的安全關(guān)閉或全開。省去了機械式限位開關(guān)，無需在調(diào)試時對其進行復(fù)雜的調(diào)整。

3)電機保護的實現(xiàn)為了防止電機因過熱而燒毀，單片機通過溫度傳感器連續(xù)檢測電機的實際運行溫度，如果溫度傳感器檢測到電機溫度過高，自動切斷供電電源。溫度傳感器內(nèi)置于電機內(nèi)部。

4)準確定位傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構(gòu)在異步電機通電后會很快達到其額定動作速度，當(dāng)接近停止位置時，電機斷電后，由于機械慣性，其閥門不可能立即停下來，會出現(xiàn)不同程度的超程，這一超程通常采用控制電機反向轉(zhuǎn)動來校正。機電一體化的大流量電動執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)當(dāng)前位置與給定位置的差值以及運行速度的大小超前確定減速點的位置及減速段變化速率ki，使閥門在較低的速度下實現(xiàn)精確的微調(diào)和定位，從而將超程降到最低。

5)模擬信號的隔離。

對于變頻器的直流電壓以及輸出的三相電壓，它們之間的地址不一致，存在著較高的共模電壓，為了保證系統(tǒng)的安全性，必須將它們彼此相互隔離。采用LM358和4N25組成了隔離線性放大電路。如圖4-1所示，采用±15V和±12V兩組獨立的正負電源。若運放A的反相端電位由于擾動而正向偏離虛地，則運放A輸出端的電位將降低，因而光電耦合器的發(fā)光強度將增強，則使其集射極電壓減小，最后使運放A反相端的電位降低，回到正常狀態(tài)。若A的反相端電位負向偏離虛地，也可以重回到正常狀態(tài)。從而增強了系統(tǒng)的抗干擾性。

5結(jié)束語

該執(zhí)行機構(gòu)集微機技術(shù)和執(zhí)行器技術(shù)于一體，是一種新型的終端控制單元，其電機是通過內(nèi)部集成的一體化變頻器來控制，因此，同一臺智能執(zhí)行機構(gòu)可以在一定范圍內(nèi)具有不同的運行速度和關(guān)斷力矩。該智能執(zhí)行機構(gòu)采用了液晶顯示技術(shù)，它利用內(nèi)置的液晶顯示板，不僅可以顯示閥門的開、關(guān)狀態(tài)和正常運行時閥門的開度，還可以通過菜單選擇運行參數(shù)設(shè)定，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息。總之，該執(zhí)行機構(gòu)集測量、決斷、執(zhí)行3種功能于一體，順應(yīng)了電動執(zhí)行機構(gòu)的發(fā)展趨勢，它的研制成功給電動執(zhí)行機構(gòu)的研究開發(fā)提供了新的思路。

參考文獻

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