三相交流異步電動(dòng)機電路保護介紹
短路保護
短路是由于絕緣損壞、接線(xiàn)錯誤等原因導致電流從非正常路徑流過(guò)的現象。瞬時(shí)短路電流可能達到電機額定電流的幾十倍甚至上百倍，如果不能及時(shí)切斷電源，則有可能造成電機不可修復的損壞，還有可能導致觸電、火災等危險。
短路保護應該滿(mǎn)足以下要求：一是必須在很短的時(shí)間內切斷電源；二是當電機正常啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，保護裝置不應誤動(dòng)作。
常用的短路保護裝置有熔斷器和斷路器。
過(guò)流保護
過(guò)電流是指電動(dòng)機的工作電流超過(guò)其額定值，如果時(shí)間久了，就會(huì )使電機過(guò)熱損壞電機，因此需要采取保護措施。
過(guò)電流時(shí)，電流仍由正常路徑流通，其值比短路電流值要小。過(guò)電流一般是由于負載過(guò)大或是啟動(dòng)不正確。為了避免影響電動(dòng)機正常工作，過(guò)電流保護動(dòng)作值應該比正常啟動(dòng)電流略大一些。
過(guò)電流保護也要求保護裝置能瞬時(shí)動(dòng)作。過(guò)電流保護一般采用過(guò)電流繼電器。
過(guò)載保護
電動(dòng)機過(guò)載是指其工作電流超過(guò)額定值使繞組過(guò)熱。引起過(guò)載的原因很多，如負載的突然增加、電源電壓降低、電動(dòng)機軸承磨損等。
過(guò)載與過(guò)流類(lèi)似，但也有差別。主要的不同在于動(dòng)作效應的不同。過(guò)電流是由電磁效應來(lái)引發(fā)保護裝置動(dòng)作，針對電流的瞬時(shí)大小；而過(guò)載保護則是由電流的熱效應，即電流對時(shí)間的累積結果來(lái)引發(fā)保護裝置動(dòng)作。一般情況下同一電路中，過(guò)載保護動(dòng)作電流值要比過(guò)電流小，而這兩者又均比上面提到的短路保護動(dòng)作電流值小。值得注意的是，短路保護、過(guò)電流保護和過(guò)載保護是不能互相代替的。
過(guò)載保護應采用熱繼電器或電動(dòng)機保護器作為保護元件。
失壓保護
如果電動(dòng)機在正常工作時(shí)突然掉電，那么在電源電壓恢復時(shí)，就可能自行啟動(dòng)，造成人身事故或機械設備損壞。為防止電壓恢復時(shí)電動(dòng)機的自行啟動(dòng)或電器元件自行投入工作而設置的保護，稱(chēng)為失壓保護。采用接觸器和按鈕控制電動(dòng)機的啟動(dòng)制動(dòng)就具有失壓保護功能。如果正常工作中電網(wǎng)電壓消失，接觸器會(huì )自動(dòng)釋放而切斷電動(dòng)機電源。
欠壓保護
電動(dòng)機或電器元件在有些應用場(chǎng)合，當電網(wǎng)電壓降到額定電壓的60%－80%時(shí)，就要求能自動(dòng)切除電源而停止工作，這種保護稱(chēng)為欠電壓保護。電動(dòng)機在電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其轉速、轉矩都將降低甚至堵轉。在負載一定的情況下，一方面電動(dòng)機電流增大，而其增加副度還不足以使熔斷器和熱繼電器動(dòng)作，因此必須要采取欠壓保護措施。
除了利用接觸器本身的欠電壓保護作用之外，還可以采用低壓斷路器或專(zhuān)門(mén)的電磁式電壓繼電器來(lái)進(jìn)行欠電壓保護，其方法是將電壓繼電器線(xiàn)圈跨接在電源上，其動(dòng)合觸頭串接在接觸器控制回路中。當電網(wǎng)電壓低于指定值時(shí)，電壓繼電器動(dòng)作使接觸器釋放。
過(guò)壓保護
當由于某種原因使得電動(dòng)機電源電壓超過(guò)其額定值時(shí)，電動(dòng)機的定子電流增大，使電動(dòng)機發(fā)熱增多，時(shí)間久了就會(huì )造成電動(dòng)機損壞。如果電壓比額定值高很多，則電動(dòng)機定子電流就會(huì )超出額定值許多而可能燒壞電機。因此，需要進(jìn)行過(guò)電壓保護。
最常見(jiàn)的過(guò)電壓保護裝置是過(guò)電壓繼電器。電源電壓一旦過(guò)高，過(guò)電壓繼電器的常閉觸頭就立即動(dòng)作，從而控制接觸器及時(shí)斷開(kāi)電源。過(guò)電壓繼電器的動(dòng)作電壓整定值一般可為電動(dòng)機額定電壓的1.05－1.2倍。
斷相保護
異步電動(dòng)機在正常運行時(shí)，如果電源任一相突然斷路，電動(dòng)機就處于斷相運行。此時(shí)電動(dòng)機實(shí)際上是在單相電源下運行，電動(dòng)機定子電流會(huì )增大，轉速要下降甚至會(huì )堵轉，時(shí)間一長(cháng)就會(huì )燒壞電機。實(shí)踐表明，斷相運行是使電動(dòng)機損壞的主要原因之一，因此應進(jìn)行斷相保護。
引起電動(dòng)機斷相運行的原因很多，如熔斷器一相熔體燒斷，電動(dòng)機繞組一相斷路、一相接觸不良或松脫，電源一相線(xiàn)路斷開(kāi)等，其中尤以熔斷器一相燒斷的情況最為常見(jiàn)。斷相運行時(shí)，線(xiàn)路電流和電動(dòng)機繞組連接因斷相形式不同而不同；電動(dòng)機負載越大，故障電流也越大。斷相運行時(shí)，通常可以根據電流或電壓發(fā)生的變化特征檢測出斷相信號來(lái)構成斷相保護裝置。
斷相保護有很多方法，如下：
1） 用帶斷相保護的熱繼電器
2） 采用電壓繼電器
3） 采用欠電流繼電器
4） 斷絲電壓保護
5） 采用專(zhuān)門(mén)為斷相運行而設計的斷相保護繼電器
相序保護
一般情況下，電動(dòng)機工作的接線(xiàn)順序是有規定的，如果由于某種原因，導致相序發(fā)生錯亂，電動(dòng)機將無(wú)法正常工作甚至損壞。相序保護就是為了防止這類(lèi)事故發(fā)
實(shí)用斷相相序保護器的工作原理圖
實(shí)用斷相相序保護器的工作原理圖
生。
相序保護可采用相序繼電器，當電路中相序與指定相序不符時(shí)，相序繼電器將觸發(fā)動(dòng)作，切斷控制電路的電源從而達到切斷電動(dòng)機電源、保護電動(dòng)機的目的。
工作原理：
由電阻R1～R3、電容C1和氖泡NB組成三相交流電相序檢測電路。由于C1的移相作用，當電源按圖中A、B、C相序接入時(shí)，氖泡發(fā)光，而逆相序如A、C、B接入時(shí)，氖泡則不亮。當按下啟動(dòng)按鈕QA時(shí)，交流電經(jīng)C2降壓、VD1和VD2整流、DW穩壓及C3濾波后得到12V直流電壓，加在由繼電器K、光敏電阻CDS和開(kāi)關(guān)管V組成的保護執行電路上。如果此時(shí)相序為A、B、C順序，則氖泡發(fā)光，與氖泡封裝在一起的CDS受光照后呈現很低的阻抗，V便得到基極偏流而導通，K吸合，K1接通交流接觸器C的控制回路，C吸合，電動(dòng)機啟動(dòng)運轉。反之，如為逆相序，則氖泡不亮，K不吸合，K1斷開(kāi)，電動(dòng)機便不能被啟動(dòng)。由此而達到保護目的。
溫度保護
在電動(dòng)機電流沒(méi)有超過(guò)額定值時(shí)，由于通風(fēng)不良、環(huán)境溫度過(guò)高、啟動(dòng)次數過(guò)于頻繁等原因，電動(dòng)機也會(huì )過(guò)熱。這種情況下用以上的過(guò)流保護或過(guò)載保護都不能解決問(wèn)題，因此需要直接反映溫度變化的熱保護器。
溫度保護通常可采用溫度繼電器。溫度繼電器主要有雙金屬片和熱敏電阻式兩種，它們都被直接埋置在發(fā)熱部位。
溫度保護與過(guò)載保護都是利用溫度來(lái)觸發(fā)保護，但并不完全相同。過(guò)載保護是因為電流長(cháng)時(shí)間超出額定值使得繼電器升溫觸發(fā)保護；而溫度保護是由于散熱不良，環(huán)境溫度過(guò)高等因素使得電機過(guò)熱從而觸發(fā)保護。溫度保護被觸發(fā)時(shí)，電動(dòng)機中的電流值有可能是正常的，因此過(guò)載保護不一定會(huì )起作用。溫度保護與過(guò)載保護也是不能互相替代的。
漏電保護
為了防止直接接觸電擊事故和間接接觸電擊事故，防止電氣線(xiàn)路或電氣設備接地故障引起電氣火災和電氣設備損壞事故，低壓配電系統應該具有漏電保護裝置。
漏電保護根據工作零線(xiàn)是否穿過(guò)電流感應器，分為零序電流保護和剩余電流保護。零序電流保護與剩余電流保護的基本原理都是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節點(diǎn)的復電流的代數和等于零。不同之處是，零序電流保護檢測的是各相線(xiàn)中電流的矢量和，而剩余電流保護檢測的是各相線(xiàn)還有零線(xiàn)中的電流矢量和。
理論上來(lái)說(shuō)，三相線(xiàn)負載平衡且電路正常工作的情況下，各相線(xiàn)電流矢量和應該為零。但是在實(shí)際的產(chǎn)品制造中，由于生產(chǎn)工藝、使用條件及電源品質(zhì)等因素的制約，理想的三相完全平衡的負載不大可能存在，其三相電流的矢量和不為零而且很容易達到漏電保護器的動(dòng)作電流值例如30mA。因此，“負載三相平衡”這個(gè)概念只具理論意義  。