皖南電機百科知識三：電動機保護裝置已滲透到所有發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)等領域 ，是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要組成部分，關系到工業(yè)、農業(yè)和國防建設以及人民生活等各個方面。電動機損壞主要是繞組過熱或絕緣性能降低引起的，所以對電動機保護最有效的辦法就是直接監(jiān)測繞組或軸承的實際工作溫度，對其實施保護控制。而監(jiān)測實際工作溫度就得在電機內部安裝相應測溫元件，測溫元件大體上分為兩大類，定值控制保護和非定值控制保護。

1  定值控制保護

定值控制保護是當電動機內部監(jiān)測點溫度超過規(guī)定值時，測溫元件動作，電動機立即斷電。定值傳感元件通常有兩種，雙金屬片開關（即熱敏開關）傳感和PTC熱敏電阻傳感。

1.1熱敏開關

熱敏開關是開關型雙金屬片熱敏元件，一般K1、K2、K3熱敏開關分別預埋在電動機A、B、C三相線圈中，當電動機三相線圈中任一相溫度達到控溫點溫度時，所在這一相的開關就斷開，電磁開關K失電，同時電動機就斷電，從而防止電動機燒毀。當然也可以將熱敏開關放在電動機軸承蓋上，和電動機線圈的熱敏開關串聯(lián)，當某一軸承溫度上升到規(guī)定值（如90℃）時，該點熱敏開關斷開， K失電，電動機斷電。

熱敏開關的額定開關溫度在60℃-200℃范圍內（每5℃成系列），額定電壓為AC 220V 50Hz，額定電流有3A、17A等規(guī)格。選型時應結合預期的控溫點溫度確定型號，如YX3-280M-4選用MK1-145-DK-1000 40 40 1000(敏感元件、開關1型、F級絕緣Tk選145℃、三支結構)，對于單相電機，可選用單支結構熱敏開關直接切斷電機電源予以保護電機。熱敏開關控制保護原理見圖1所示。

（圖1）熱敏開關控制保護原理圖

1.2 PTC熱敏電阻

PTC熱敏電阻體積小、熱容量小、反應速度快，適用于電動機的欠電壓、過電壓、過載及缺相等故障的保護，但使用時必須配有專用的電動機保護器（如GRB電機保護器）。一般R1、R2、R3熱敏電阻分別預埋在電動機A、B、C三相線圈中，當電動機三相線圈中任一相溫度達到控溫點溫度時，所在這一相的熱敏電阻值迅速上升到3000Ω以上（常溫阻值為小于100Ω），GRB保護器內無弧繼電器觸點動作，帶動主控制回路切斷電源，PTC熱敏電阻也可以用來保護軸承。熱敏電阻的溫度在80℃-180℃范圍內（每5℃成系列），最大工作電壓為DC 30V，電機保護器工作電壓為AC 220V 50Hz。不同絕緣等級的電機應選用不同Tk的熱敏電阻，如YX3-280M-4電機選用MZ6-150-DK-1000 40 40 1000(敏感元件、開關溫控型、F級絕緣Tk選150℃、三支結構)。PTC熱敏電阻控制保護原理見圖2所示。

（圖2）熱敏電阻控制保護原理圖，以DJB-1型電機保護器為例

2 非定值控制保護

非定值控制保護是實時顯示電動機內部監(jiān)測點的實際工作溫度，再根據電動機的運行情況加以控制。非定值傳感元件通常有兩種，是熱電阻傳感和熱電偶傳感。

2.1熱電阻傳感器

熱電阻非定值控制保護是利用熱電阻的線性變化原理，即溫度每升高1℃，其阻值也等量升高（如PT100為0.385Ω/℃），將此信號送入KLB儀表，其儀表根據阻值變化量轉換成溫度顯示。這樣KLB每時每刻監(jiān)視電動機的某點溫度變化（通常為前后軸承各一支，線圈A、B、C三相各一支）。當某一點熱電阻傳感元件溫度超過設定值時報警或電動機斷電，從而防止電動機燒毀。電機中一般使用三芯線PT100，兩根同色的為同一線，可接同一點，其中任一根都可為補償線。如常用的WZP-3×16-T(WZP表示PT100，3×16表示傳感體直徑×長度，T表示陶瓷封裝)，WZPM為軸承鉑熱電阻，使用時將電機軸承室打一通孔并攻相應絲扣，再將鉑熱電阻安裝牢固，使得傳感器端面接觸到軸承外環(huán)上。PT100鉑熱電阻控制保護原理見圖3所示。

（圖3）鉑熱電阻非定值控制保護原理圖，以KBL智能儀表為例

2.2熱電偶傳感器

熱電偶非定值控制保護是利用熱電偶在不同溫度下產生不同的電動勢原理，將此信號送入KLB儀表，該儀表根據電動勢的大小轉換成溫度值顯示。這樣KLB時刻監(jiān)視電動機的某點溫度變化（通常為前后軸承各一支，線圈A、B、C三相各一支）。當某一點熱電偶傳感元件超過設定值時報警或電動機斷電，從而防止電動機燒毀。

3  測溫元件性能對比

3.1 定值保護與非定值保護

以上兩種控制保護在安裝及成本上有很大差別，但在保護性能上差別不是很大，具體對比見下表：

3.2熱敏開關與PTC熱敏電阻
 熱敏開關結構簡單，性能可靠，直接串聯(lián)在電磁開關上就可以工作。熱敏電阻必須接一個GRB保護器，所以成本較高，但熱敏電阻體積小，熱容量小，反應速度要比熱敏開關快，因此在缺相及電動機內部短路故障上要優(yōu)于熱敏開關，具體對比見下表：

3.3 熱電阻和熱電偶性能對比
   熱電阻和熱電偶保護在性能及成本上有所差別，具體見下表：

銅熱電阻WZCD成本也很低，但它的使用溫度只在-40℃～150℃范圍內，所以電動機的絕緣等級在F級以上的很少使用。 

4 保護裝置選型的基本原則 

目前，市場上電動機保護產品未有統(tǒng)一標準，制造廠商為滿足用戶不同的需求派生出很多的系列產品，種類繁多給廣大用戶選型帶來諸多不便，用戶在選型時應充分考慮電動機保護的實際需求，合理選用電機保護裝置，既能充分發(fā)揮電動機的過載能力，又有良好的保護效果，從而提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產的連續(xù)性。具體的功能選擇應綜合考慮電機本身的價值、負載類型、使用環(huán)境、電機主體設備的重要程度、電機退出運行是否對生產系統(tǒng)造成嚴重影響等因素，理想的保護裝置不是功能最多，也不是所謂最先進的，而是應該滿足現(xiàn)場實際需求，做到經濟性和可靠性的統(tǒng)一，在能滿足保護要求的情況下首先考慮最簡單的保護裝置，只有當簡單的保護裝置不能滿足要求或對保護特性提出更高要求時，才考慮使用復雜的保護裝置。

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