〔
摘要〕
由于電動機(jī)設(shè)計
、
制造
、
使用和控制等方面的原因
,
傳統(tǒng)的保護(hù)措施已不能可靠有效地保護(hù)現(xiàn)代電動
機(jī)
,
本文就電動機(jī)保護(hù)的對策提出了建議和展望
。
〔
摘要〕
由于電動機(jī)設(shè)計
、
制造
、
使用和控制等方面的原因
,
傳統(tǒng)的保護(hù)措施已不能可靠有效地保護(hù)現(xiàn)代電動
機(jī)
,
本文就電動機(jī)保護(hù)的對策提出了建議和展望
。
〔摘要〕 由于電動機(jī)設(shè)計、制造、使用和控制等方面的原因,傳統(tǒng)的保護(hù)措施已不能可靠有效地保護(hù)現(xiàn)代電動機(jī),本文就電動機(jī)保護(hù)的對策提出了建議和展望。
一、緒言
三相交流異步電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便得到了廣泛的應(yīng)用。為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,必須設(shè)法延長電動機(jī)的使用壽命。除了正確使用外,電動機(jī)的保護(hù)問題應(yīng)該引起足夠的重視。某種程度上講,電動機(jī)的保護(hù)與電動機(jī)的設(shè)計制造、控制使用同等重要。 二、電動機(jī)保護(hù)的現(xiàn)狀及不足電動機(jī)傳統(tǒng)的保護(hù)措施是基于電熱原理和電磁原理。電熱原理就是電流的熱效應(yīng)原理,當(dāng)電流通過導(dǎo)體時就產(chǎn)生熱量。用熱繼電器實現(xiàn)的過載保護(hù)和用熔斷器實現(xiàn)的短路保護(hù)就是電熱原理的典型應(yīng)用。電磁原理就是電磁感應(yīng),當(dāng)電流通過線圈時就產(chǎn)生磁場,而用欠壓繼電器或接觸器實現(xiàn)的欠壓、失壓保護(hù),用過電壓繼電器實現(xiàn)的過壓保護(hù)以及用電流繼電器實現(xiàn)的過流、欠流(磁)保護(hù)則是電磁原理的應(yīng)用實例。自動開關(guān)或斷路器至多不過是以上各種保護(hù)的綜合應(yīng)用。
傳統(tǒng)的保護(hù)可謂**、周到。然而科技的發(fā)展和生產(chǎn)的現(xiàn)代化推動了電動機(jī)設(shè)計制造技術(shù)和生產(chǎn)使用的發(fā)展,而采用了現(xiàn)代科技設(shè)計制造并且在生產(chǎn)現(xiàn)代化和控制自動化條件下使用的電動機(jī)又對電動機(jī)的保護(hù)提出了更高更新的要求,這就使得電動機(jī)傳統(tǒng)的保護(hù)方式捉襟見肘,疲于應(yīng)付。
從電動機(jī)的設(shè)計制造情況來看,由于采用了新技術(shù)、新工藝和新材料,電動機(jī)的設(shè)計思想已走向所謂“極限設(shè)計法”,即在增加輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩的同時,電動機(jī)的體積、重量不斷減小?，F(xiàn)代電動機(jī)與30年代相比,體積相對減少約1/3,重量已不到原來的1/2。體積和重量的減小說明電動機(jī)熱容量的減小和耐熱限度的下降,這就意味著現(xiàn)代電動機(jī)的額定電流IN、起動電流IST與耐熱限度電流(允許過載電流)IMAX的差值與傳統(tǒng)電動機(jī)相比已明顯減小。傳統(tǒng)
的保護(hù)措施要么檢測不出這一量值的變化而保護(hù)不了電動機(jī),要么過早地保護(hù)了電動機(jī)而使電動機(jī)在不該停車時斷電停車,然后查找排除故障,再起動電動機(jī),這就不能充分發(fā)揮電動機(jī)允許的過載能力,也縮短了電動機(jī)的使用壽命,降低了勞動生產(chǎn)率。
從現(xiàn)代電動機(jī)的使用和運(yùn)行情況來看,由于各種自動控制設(shè)備的使用,生產(chǎn)過程的自動化程度明顯提高,這就使得電動機(jī)經(jīng)常運(yùn)行在頻繁起動、頻繁換向、頻繁制動、間歇負(fù)載及變負(fù)荷狀態(tài)下,工作條件非常惡劣。電動機(jī)的發(fā)熱情況與其所受到的電動力和熱力的沖擊相比相當(dāng)懸殊,即電動機(jī)的發(fā)熱情況由于持續(xù)時間的關(guān)系可能達(dá)不到傳統(tǒng)保護(hù)裝置動作保護(hù)的程度,但電動機(jī)所受到的電動力和熱力的沖擊卻已相當(dāng)?shù)膰?yán)重。而電動機(jī)的壽命和效率正與它所受到的沖擊的次數(shù)(起動頻率)和持續(xù)時間密切相關(guān)。這樣,傳統(tǒng)的保護(hù)裝置就難以有效的起到保護(hù)作用。
由此可見,傳統(tǒng)的保護(hù)方式已不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)條件下電動機(jī)的現(xiàn)實需求。而我們也不能在電動機(jī)的設(shè)計制造方法上緣木求魚,也不能在電動機(jī)的控制使用上削足適履。那種靠一味增加材料尺寸而擴(kuò)大電動機(jī)容量的設(shè)計思想已不適用;靠主觀改善電動機(jī)運(yùn)行條件、減少沖擊次數(shù)的想法也只能是一廂情愿。采用新的保護(hù)方式、設(shè)計新的保護(hù)裝置來保護(hù)現(xiàn)代電動機(jī)已迫在眉睫。這在國外已是電機(jī)技術(shù)研究開發(fā)的新領(lǐng)域、著重點,并且有大量的應(yīng)用。而在我國,傳統(tǒng)的保護(hù)方式仍在大量使用,新的保護(hù)方式的研究開發(fā)和應(yīng)用起步晚、發(fā)展較慢,但從目前形勢來看已是大勢所趨,勢在必行了。 三、電動機(jī)保護(hù)新的對策及展望科技的發(fā)展永無止境,總是一浪高過一浪。既然它能帶動電動機(jī)設(shè)計制造技術(shù)和控制使用自動化的發(fā)展,它必然也能帶動電動機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為電動機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展提供了無比廣闊的途徑,主要體現(xiàn)在下述幾個對策或發(fā)展方向上。
11設(shè)計、制造、控制和保護(hù)的一體化。在設(shè)計電動機(jī)時,就要預(yù)先考慮到它的保護(hù)問題;在制造電動機(jī)的同時就應(yīng)該考慮制造安裝保護(hù)裝置。檢測元件由電動機(jī)殼外進(jìn)入殼內(nèi),因為檢測的不再是電流,而是溫度;檢測部位不再是機(jī)外進(jìn)線,而是電動機(jī)的工作繞組。設(shè)計電動機(jī)的控制電路時應(yīng)優(yōu)先考慮保護(hù)電路和保護(hù)裝置的選用和配合。
21保護(hù)功能原理上的綜合比。傳統(tǒng)的保護(hù)方式,保護(hù)功能單一,一個裝置只能起一種保護(hù)作用,這勢必導(dǎo)致控制的復(fù)雜化和工作可靠性的降低。即便像自動開關(guān)或斷路器這樣的多功能保護(hù)裝置,也只是簡單的空間包容、物理綜合;而現(xiàn)代的保護(hù)裝置應(yīng)該是一專多能,一個元件或一個電路就能實現(xiàn)多種功能。比如熱敏電阻,不管是過載、短路、缺相、斷相,還是電熱沖擊,它只檢測溫度就可以了;又如晶體管集成電路,不管是出了什么故障,它只處理接收到的電位信號就可以了。
31保護(hù)原則的多樣化。傳統(tǒng)的保護(hù)原則主要是電熱、電磁原則;而現(xiàn)代的保護(hù)措施則大量采用非電原則,如對溫度、時間、頻率、壓力等非電量進(jìn)行檢測,然后轉(zhuǎn)變成弱電信號再做處理。
41采用新型材料?，F(xiàn)代電動機(jī)工作時繞組電流密度顯著增大,繞組溫度增長速率比過去大好幾倍,這就要求保護(hù)裝置不能只粗略地檢測電流、熱量,而要檢測溫度的變化;溫度檢測元件必須具有更小的發(fā)熱時間常數(shù),這樣保護(hù)裝置才有更高的靈敏度和精度。新型PTC熱敏電阻就是這樣一種檢測元件。另外如用軟磁鐵氧體MXO-2000型錳鋅磁
環(huán)做成的電流互感器,它可以檢測出三相電流微小的不平衡量。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和普及,在電動機(jī)保護(hù)中采用固態(tài)集成電路和微處理器作為電流、電壓、時間、頻率、相位和功率等方面的檢測將成為一個主要的發(fā)展方面。
51檢測部位的變化。對于頻繁起動、換向、制動和負(fù)載起動的大容量電動機(jī),它們的轉(zhuǎn)子繞組溫升比定子繞組溫升高,較好的辦法是檢測轉(zhuǎn)子繞組溫度。國外已有紅外線保護(hù)裝置的實際應(yīng)用,它用紅外線溫度計從機(jī)殼外檢測轉(zhuǎn)子溫升并加以保護(hù)。另外,由于軸承故障造成電動機(jī)過載、繞組溫度升高的現(xiàn)象也比較普遍,檢測軸承異常情況就可以避免電動機(jī)過載發(fā)熱。通過軸承的溫度、振動、油膜和聲音的變化可以早期發(fā)現(xiàn)異常情況,并發(fā)出警報,進(jìn)而切斷電動機(jī)的電源而保護(hù)了電動機(jī)。
總之,傳統(tǒng)的保護(hù)方式是當(dāng)時條件下適應(yīng)傳統(tǒng)電動機(jī)生產(chǎn)方式的措施,必然有其局限性;而現(xiàn)代電動機(jī)必須采用現(xiàn)代化的保護(hù)方式。這些保護(hù)方式的研究、開發(fā)和利用雖已初見端倪,但遠(yuǎn)未完善,廣大電機(jī)科技工作者任重道遠(yuǎn),通過研究、實踐,再研究、再實踐,一定能解決好生產(chǎn)中電動機(jī)的保護(hù)問題,為我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。