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1簡介
電機保護器的用于給電機全面的保護，在電機出現(xiàn)過載、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。
2選型
市場上電機保護產(chǎn)品未有統(tǒng)一標準，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。
（一）與選型有關(guān)的條件
1、電機參數(shù)：要先了解電機的規(guī)格型號、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)容基本能給用戶正確選擇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載機械特性。
4、控制方式：控制模式有手動、自動、就地控制、遠程控制、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、星角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動等。
5、其他方面：用戶對現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)護管理情況，非正常性的停機對生產(chǎn)影響的嚴重程度等。
與保護器的選用相關(guān)的因素還有很多，如安裝位置、電源情況、配電系統(tǒng)情況等；還要考慮是對新購電機配置保護，還是對電機保護升級，還是對事故電機保護的*等；還要考慮電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。
（二）電機保護器的常見類型
1、熱繼電器：普通小容量交流電機，工作條件良好，不存在頻繁啟動等惡劣工況的場合；由于精度較差，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或拔碼開關(guān)，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)電機具體情況在現(xiàn)場對各種參數(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，價格相對較高，用于較重要場合；高壓電機保護均采用智能型保護裝置。
4、熱保護型：在電機中埋入熱元件，根據(jù)電動機繞組的溫度進行保護，保護效果好；但電機容量較大時，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電機堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升時，由于測溫元件的滯后性，導(dǎo)致電機繞組受損。
5、磁場溫度檢測型：在電機中埋入磁場檢測線圈和測溫元件，根據(jù)電機內(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*，缺點是需在電機內(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，停機對生產(chǎn)影響不大的單機獨立運行電機，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、替換方便，操作簡單，具有性價比高等特點。
2、對于工作條件惡劣，對可靠性要求高，特別是涉及自動化生產(chǎn)線的電動機，應(yīng)選用中、功能較全的智能型保護器。
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等特殊設(shè)備，由于檢查維護困難，也應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能，同時監(jiān)測軸承的溫度，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。
（四） 保護器主電流的接線方式選擇
主電流接線方式分為：
1、一次穿芯式（也可以利用外圍電流互感器二次回路）
2、接線柱式（也可以利用外圍電流互感器二次回路）
3、直接插進式
一次穿芯式接線方便安全，避免了因接線柱接觸不良引起接觸電阻發(fā)熱。電動機額定電流值在以上，一般都可以選用一次穿芯接線。
直接插進接線方式接線方便，特別對于那些空間小、適合安裝位置的情況下，選用插進式保護器可以與接觸器輸出主觸頭直接相接。
（五） 保護器整定電流范圍的選擇
為了適應(yīng)不同功率電動機的選配，保護器基本上都設(shè)有一定的電流調(diào)節(jié)范圍，在選用保護器時，根據(jù)電動機額定電流值盡可能選擇整定電流范圍中間區(qū)域的值。
（六） 工作電源選擇
工作電源主要是供保護器內(nèi)部電路工作，無需工作電源型除外，工作電源等級一般分為：AC380V，220V，110V，36V。對于工作電源選擇無特殊要求，因為它是獨立供電單元，用戶只要根據(jù)電動機控制回路電壓等級來選擇。
3類型
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*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。
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*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。
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?？煽啃愿?，并具有*的通訊功能和模擬變送輸出能力。對電機提供多方面*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?；芈?，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。
4保護模塊
符合DIN 44081/082標準，具有不同的感應(yīng)溫度，高可達到9個PTC感應(yīng)器，可以被連接到測試回路輸入端，因此只要一個INT69馬達保護器，就可以監(jiān)控制1至多個電機驅(qū)動裝置的溫度過熱量（比如馬達旋轉(zhuǎn)，引擎驅(qū)動，軸承測量）。
如果一個被監(jiān)控區(qū)域的溫度超過了各自PTC感應(yīng)器的正常反應(yīng)溫度，感應(yīng)器的電阻增高，同時INT69馬達保護器就把馬達電流接觸器關(guān)閉。當(dāng)溫度降低到規(guī)定溫度下大約3K，這個模塊就重新啟動。輸出繼電器提供無電壓的可轉(zhuǎn)換的連接，同時只要溫度不超過正常的溫度，它就會提供能量，使它具有了自我監(jiān)控功能。因為這個設(shè)備也作用在PTC上，或者引導(dǎo)打開回路。
5燒毀原因
實際應(yīng)用中，能引起電機燒毀的原因很多，大概可以分為以下幾大類：
（1）各種原因引起的電機過載，電流過大；
（2）電壓太低或太高、相不平衡或缺相（包括接觸器故障引起的缺相）引起的電流不平衡；
（3）制冷劑泄漏或管路問題引起的回氣壓力過低，電機冷卻不足；
（4）繞組絕緣層受損或制冷劑含水量過高，短路燒毀等。理論上，過載保護器能有效應(yīng)付前2種情況，而熱保護器能應(yīng)付前3種情況。第4種情況中的“短路”可能與質(zhì)量或安裝有關(guān)，也可能與金屬屑或制冷劑含水量太高有關(guān)。實際使用中，幾種情況可能同時出現(xiàn)，并且互為因果，不可能像實驗室那樣，總是用嶄新的壓縮機作測試，而且往往將問題簡單化。 目前使用的熱保護器和過載保護器的大局限在與無法從根子上避免上述所有現(xiàn)象的發(fā)生，因而對電機的保護也只能停留于事后的“冷卻療法”，即暫時停機，讓壓縮機自然冷卻，然后再運轉(zhuǎn)。熱保護器和過載保護器沒有吸合次數(shù)限制，電機往往會在“保護－運轉(zhuǎn)－再保護－再運轉(zhuǎn)”的循環(huán)中燒毀。對于突發(fā)事件，如由銅屑等引起的繞組絕緣損壞或短路，電機會瞬間高溫?zé)龤?，熱保護器和過載保護器都來不及反應(yīng)，無法保護。
6常見疑問
1．為什么電機比以前更容易燒毀？
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，使新型電機的熱容量越來越小，過負荷能力越來越弱；再由于生產(chǎn)自動化程度的提高，要求電機經(jīng)常運行在頻繁的起動、制動、正反轉(zhuǎn)以及變負荷等多種方式，對電機保護裝置提出了更高的要求。另外，電機的應(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。所有這些，造成了電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)頻率高。
2．為什么傳統(tǒng)的保護裝置保護效果不甚理想？
傳統(tǒng)的電機保護裝置以熱繼電器為主，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。
3、電機保護的發(fā)展現(xiàn)狀？
電機保護器已由過去的機械式發(fā)展為電子式和智能型，可直接顯示電機的電流、電壓、溫度等參數(shù)，靈敏度高，可靠性高，功能多，調(diào)試方便，保護動作后故障種類一目了然，既減少了電機的損壞，又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，利用電機氣隙磁場進行電機偏心檢測技術(shù)，使電機磨損狀態(tài)在線監(jiān)測成為可能，通過曲線顯示電機偏心程度的變化趨勢，可早期發(fā)現(xiàn)軸承磨損和走內(nèi)圓、走外圓等故障，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，避免掃膛事故發(fā)生。
3．保護器選擇的原則？ 合理選用電機保護裝置，實現(xiàn)既能充分發(fā)揮電機的過載能力，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。具體的功能選擇應(yīng)綜合考慮電機的本身的價值、負載類型、使用環(huán)境、電機主體設(shè)備的重要程度、電機退出運行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴重影響等因素，力爭做到經(jīng)濟合理。
4、理想的電機保護器？ 理想的電機保護器不是功能多，也不是所謂*的，而是應(yīng)該滿足現(xiàn)場實際需求，做到經(jīng)濟性和可靠性的統(tǒng)一，具有較高的性能價格比。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況合理地選擇保護器的種類、功能，同時考慮保護器安裝、調(diào)整、使用簡單方便，更重要的是要選擇高質(zhì)量的保護器。
參考資料
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