電動機(jī)（主要指三相異步電動機(jī)）具有較高的運(yùn)行功率和較好的工作特性，能滿足大多數(shù)機(jī)械設(shè)備傳動要求，使用和維修方便、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，而作為主要的動力源在工農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展得到最廣泛應(yīng)用，但電動機(jī)在啟動運(yùn)行的過程中，一旦出現(xiàn)故障狀態(tài)運(yùn)行現(xiàn)象就很可能造成電動機(jī)損壞，因此對電動機(jī)的安全運(yùn)行必須采取一定的保護(hù)措施。電動機(jī)保護(hù)最初應(yīng)用熱繼電器（雙金屬片機(jī)械式），熱繼電器在保護(hù)電動機(jī)過載方面具有一定的反時限性能和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，但由于其機(jī)械式結(jié)構(gòu)原理決定必然存在著功能簡單、調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度的影響產(chǎn)生誤動作或拒動作，而且功耗大、耗材多、性能指標(biāo)落后等缺陷。因此，JR0-16熱繼電器國家已于96年下文淘汰，在《公布淘汰落后生產(chǎn)能力、工藝和產(chǎn)品的目錄》《關(guān)于公布機(jī)械工業(yè)第十六批淘汰落后機(jī)電產(chǎn)品的通知》《電力節(jié)能優(yōu)化控制技術(shù)與國家電力調(diào)控政策法規(guī)》《2004年制修訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目補(bǔ)充計劃》中<電動機(jī)保護(hù)器>等19項(xiàng)電工標(biāo)準(zhǔn)列入計劃.此次列入計劃項(xiàng)目的4項(xiàng)編制原則是;1、市場急需的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目.對實(shí)施行業(yè)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)政策,推動行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新,引導(dǎo)行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)升級、老工業(yè)基地改造,推進(jìn)新型工業(yè)化,規(guī)范市場經(jīng)濟(jì)秩序等急需的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目;2、涉及安全衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源、保護(hù)資源的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目;3、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)審需要修訂的標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目;4、已經(jīng)協(xié)商一致的交叉、矛盾標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目等政策法規(guī)的頒布，這無疑為電動機(jī)保護(hù)器市場的發(fā)展創(chuàng)造了一個不可多得的宏觀需求和有利的政策環(huán)境，為新型的電子式電動機(jī)保護(hù)器生產(chǎn)制造提供了有力的政策保障。

　　隨著現(xiàn)代化電子技術(shù)迅速發(fā)展，為適應(yīng)現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的需求，電子式電動機(jī)保護(hù)器從普通型、綜合型發(fā)展到微機(jī)智能監(jiān)控型，形成了系列化產(chǎn)品；它的功能、特性更為完善，科技含量越來越高。不過不管電動機(jī)保護(hù)器怎樣智能化，也只不過是電動機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中一種重要硬件電氣設(shè)施，要真正達(dá)到較完善的保護(hù)效果，除了有設(shè)計合理、功能完善、品質(zhì)優(yōu)良的保護(hù)產(chǎn)品作保證外，關(guān)鍵的應(yīng)該還是在于人為因素，正確理解掌握才有的正確保護(hù)意義。

　　對于電動機(jī)保護(hù)的基本概念作以下簡單描述：

　　（一）保護(hù)器主要作用是什么？

　　電動機(jī)的保護(hù)一般是由斷路器、熔斷器、交流接觸器等通用電器件組成的多種保護(hù)系統(tǒng)。電動機(jī)只不過是這個系統(tǒng)中主要電器件之一，其使命是監(jiān)測電動機(jī)啟停運(yùn)行全過程中的工作動態(tài)，一旦電動機(jī)出現(xiàn)故障運(yùn)行行為狀態(tài)，在監(jiān)測電動機(jī)主電流回路的檢測元件（傳感器）將檢測到的故障信號傳遞到保護(hù)器主機(jī)處理中的電路，經(jīng)過一系列各個環(huán)節(jié)電路處理，向操作機(jī)構(gòu)發(fā)出故障預(yù)警，提醒操作者檢查處理，把故障解決在萌芽之中或以另一方式啟動自我動作功能，驅(qū)動電動機(jī)控制電路中其它電器跳閘，脫離主電源使電動機(jī)退出故障運(yùn)行，同時記憶故障類型、故障狀態(tài)，以指示、顯示、報警等方式（智能型保護(hù)器可以提供相關(guān)數(shù)據(jù)記錄查詢）提供給操作人員檢查、排除、處理作參考依據(jù)。在故障未排除之前，保護(hù)器應(yīng)處于絕對自我閉鎖狀態(tài)，防止自動重復(fù)啟動，以免造成事故擴(kuò)大和危及人身安全，保護(hù)器顧名思義是主要保護(hù)作用，任何最智能的保護(hù)器也絕無自我排除故障能力行為。

　　（二）電動機(jī)保護(hù)意義與基本原則是什么？

　　電動機(jī)保護(hù)的意義、目的及基本原則主要體現(xiàn)為下列幾點(diǎn)：

　　1、  以最大限度減少電動機(jī)非正常性（完全可以避免損壞范圍）損壞,降低能耗提高經(jīng)濟(jì)效益。

　　2、  以最大限度滿足電動機(jī)啟動、過載、特性要求，保證生產(chǎn)正常有序安全運(yùn)行不停歇。

　　3、  盡量避免過流過熱而加劇對電動機(jī)的絕緣老化程度，延長使用壽命。

　　4、  盡可能完善其他附加功能，給現(xiàn)代化生產(chǎn)操作（監(jiān)控、監(jiān)視、監(jiān)測、管理、查詢）帶來方便，改善工作環(huán)境提高工作效率。

　　5、  對于一些已形成故障隱患或已造成損壞事實(shí)的電動機(jī)，保護(hù)器只能

　　防止故障或事故的重復(fù)擴(kuò)大，保障生產(chǎn)設(shè)備，人身財產(chǎn)安全。

　?。ㄈ槭裁蠢秒娏鳈z測原理?

　　電動機(jī)在運(yùn)行過程中可能發(fā)生的故障是多種多樣的，故障行為的發(fā)生是不可預(yù)測、不確定的，不是一定就發(fā)生，但又可能經(jīng)常發(fā)生。從電動機(jī)損壞產(chǎn)生時主要現(xiàn)象表現(xiàn)為電動機(jī)定子繞組線圈燒壞，定子繞組線圈燒壞的主要原因是電動機(jī)溫升過高；而電動機(jī)的溫升過高主要原因是電動機(jī)的損耗增加；而電動機(jī)損耗增加主要是電動機(jī)定子繞組銅損和轉(zhuǎn)子鐵損（略去機(jī)械損）增加,而引起電動機(jī)銅、鐵損增加，主要原因又是電動機(jī)在故障運(yùn)行過電流。電動機(jī)各種類型故障（據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計約90%以上）一般都從電動機(jī)運(yùn)行電流方面表現(xiàn)出來（如過流，三相電流不對稱），所以通過對電動機(jī)運(yùn)行電流動態(tài)實(shí)施監(jiān)測對電動機(jī)的保護(hù)是可以達(dá)到約90%以上安全保護(hù)。而應(yīng)用電流檢測原理具有與控制電器接近，能適用一切電氣負(fù)載，調(diào)整靈活、維修替換、安裝方便等特點(diǎn)，是目前最為廣泛應(yīng)用的保護(hù)方式。電流檢測元件一般利用電流互感器。

　　（四）為什么不利用溫度檢測原理進(jìn)行保護(hù)控制？

　　造成電動機(jī)損壞，以熱破壞較為普遍，是較為常見的主要故障現(xiàn)象表現(xiàn)，利用溫度元件直接對電動機(jī)溫度檢測是最有效的方法，對電動機(jī)的溫度保護(hù)當(dāng)然也是最理想的，特別是對于一些非過流原因引起電動機(jī)溫升過高而燒壞故障，是以電流檢測原理保護(hù)方式無法完成的。但是利用繞組溫度檢測方式需要直接埋入電動機(jī)繞組，而對于現(xiàn)有在用電動機(jī)無法實(shí)現(xiàn)，因受到測溫元件生產(chǎn)工藝設(shè)計制造、現(xiàn)場使用與維修等因素的影響限制。所以，對電動機(jī)保護(hù)具有一定的局限性，綜合各方面因素也沒有普遍應(yīng)用的實(shí)際意義。只有工作條件特殊、要求特殊、重要電動機(jī)才預(yù)埋測溫元件進(jìn)行過熱保護(hù)。

　?。ㄎ澹╇妱訖C(jī)溫升到什么限度需要保護(hù)？

　　引起電動機(jī)溫升過高而損壞的故障類型及原因已找到了根源，但溫升到什么限度可能引起電動機(jī)燒壞需要保護(hù)？這需要量值，我們通稱為安全保護(hù)值。電動機(jī)工作時產(chǎn)生各種能耗熱量通稱為電動機(jī)熱功率（熱容量），在制造設(shè)計上有一定限制，稱為額定值。由于某種故障原因引起熱功率超過額定值，就可能造成燒損。

　　電動機(jī)的安全保護(hù)值是判斷電動機(jī)繼續(xù)運(yùn)行還是保護(hù)之間臨界重要數(shù)據(jù)，安全保護(hù)值設(shè)計過于保守，達(dá)不到電動機(jī)允許的啟動過載特性潛力，使正常生產(chǎn)得不到保證。設(shè)計過于寬裕又不能得到有效保護(hù)，因此安全保護(hù)值是電子式保護(hù)器設(shè)計的核心。多大過流倍數(shù)、多長過流時間、電動機(jī)溫升達(dá)到需要保護(hù)限值等數(shù)據(jù)的取值直接關(guān)系到產(chǎn)品的實(shí)用性和安全可靠性。筆者從實(shí)踐中得到保護(hù)動態(tài)系數(shù)及過電流的倍數(shù)與熱積累、溫升限值和安全值關(guān)系。推理出既可簡單運(yùn)算又實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)公式，作為設(shè)計、制造保護(hù)器的依據(jù)。

　　公式： K=(I2/Ie2-12)×t或K=( I2/Ie2-1.052)×t

　　式中： K---反時限時間常數(shù)；

　　I---工作電流（A）；

　　Ie---額定電流（A）；

　　t---動作時間（s）

　　12 (或1.052)---安全倍數(shù)值（在1倍或1.05倍額定電流下積累熱量的平衡值）。

　　例：一臺電動機(jī)超額定電流6倍，過流時間為6s，其反時限時間常數(shù)為

　?。?2-12）×6=210（反時限時間常數(shù)值）

　　210值定為電動機(jī)保護(hù)動作反時限時間常數(shù)值（不為保護(hù)值），因?yàn)槊砍^額定溫升限值10℃時，電動機(jī)絕緣便降低50%左右，故略低于保護(hù)限值而設(shè)定。實(shí)驗(yàn)條件：常溫20℃，冷態(tài)絕緣等級B。利用此式能方便推算出不同狀態(tài)的過流達(dá)到電動機(jī)溫升限值所需時間。

　　例：一臺電動機(jī)超額定電流1.1倍，保護(hù)動作時間應(yīng)為：

　　t=K÷(I2/Ie2-12)=210÷(1.12-12)=1000s

　　保護(hù)器過流動作反時限特性曲線都為此公式而產(chǎn)生的。

　　(六) 熱功率記憶怎么理解?

　　熱功率記憶是利用電流取樣方式的電子式保護(hù)器中的重要一部分，目前一般設(shè)計原理都是根據(jù)電流的大小來決定是否需要保護(hù)，單純的電流大小來衡量電動機(jī)溫升程度是不夠的，不能夠判別出電動機(jī)在不同運(yùn)行過程中熱狀態(tài)，那么保護(hù)是盲目的。

　　熱功率記憶電路主要是為適應(yīng)電動機(jī)熱功率而設(shè)計的，在某種意義上是電動機(jī)的測溫器、體溫表，實(shí)際電動機(jī)與保護(hù)器之間并沒有直接熱效應(yīng)等量關(guān)系，只是把檢測到的電流采樣信號，通過保護(hù)器內(nèi)部記憶電路的模擬仿真設(shè)計、計算處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)等效的電動機(jī)熱功率。電動機(jī)在運(yùn)行期間電流是一個變化的動態(tài)，要求熱功率記憶電路也必須具有自動跟蹤特性。

　　記憶電路主要包括兩個方面：

　　1、  積累儲存：電動機(jī)過流信號（運(yùn)行信號）時模擬電動機(jī)發(fā)熱積累效應(yīng)。

　　2、  釋放衰減：電動機(jī)在額定電流值以下運(yùn)行時退出過流信號（以冷卻特性）。

　　以這樣正反自動循環(huán)相互牽制方式，保證電動機(jī)與保護(hù)器之間熱功率達(dá)到同步平衡、自動適應(yīng)電動機(jī)熱功率需求。以達(dá)到：

　　1、  識別電動機(jī)不同熱狀態(tài)，需要不同保護(hù)動作時間。

　　2、  保護(hù)器動作后自鎖延時復(fù)位時間，即使在保護(hù)器工作電源斷電后仍有熱記憶存在，以保證電動機(jī)熱余量散發(fā)有一定時間。

　　（七）保護(hù)器動作時間能不能修正？

　　保護(hù)器動作時間對電動機(jī)保護(hù)是一個重要相關(guān)數(shù)值，主要是對電動機(jī)實(shí)際工作條件決定的。動作時間修正不修正主要看什么類型、什么電路模式的保護(hù)器，對于利用模擬式電路保護(hù)、動作特性采用反時限方式、整定電流采用定位器調(diào)節(jié)的保護(hù)器，在現(xiàn)場使用時動作時間不好修正，因?yàn)槠鋭幼鲿r間是跟隨電流大小變化而定的，保護(hù)動作曲線在電路設(shè)計中已特定的。

　　對于一些采用數(shù)字化模式電路的保護(hù)器，用戶可根據(jù)電動機(jī)實(shí)際情況在保護(hù)器面板操作鍵上對多種保護(hù)功能模式進(jìn)行個性化設(shè)置，所以對于一些特殊電動機(jī)、特殊工作條件下，如啟動電流大、時間長、反時限保護(hù)特性不能完成啟動，要選用數(shù)字式保護(hù)器或向制造廠提出數(shù)據(jù)進(jìn)行特制方法解決。

　?。ò耍┍Ｗo(hù)器整定電流值設(shè)定采用線性實(shí)數(shù)調(diào)節(jié)是什么概念？

　　模擬電路的電子式電動機(jī)保護(hù)器，在設(shè)計上一般均采用電位器作為操作件進(jìn)行對額定電流的整定。此種方法，在理論上是可行的，但在實(shí)際生產(chǎn)制造中存在著一個大難題；也就說：“要使電位器滑動臂的旋轉(zhuǎn)角度與其阻值成較好的線形關(guān)系是比較困難，特別是在大批量的生產(chǎn)中更是難以做到，因?yàn)槊恳恢浑娢黄鞯碾娮柚?、角度位置不可能完全一致，存在著誤差，很多廠家沒有解決這個問題，致使電流整定范圍刻度含糊，甚至一些產(chǎn)品就沒有設(shè)定值顯示，這樣給使用者正確調(diào)節(jié)設(shè)定帶來了不方便，整定誤差將是不可避免，假如不能給使用者提供一個正確、方便操作的設(shè)定值，即使保護(hù)器內(nèi)部電路設(shè)計的非常完善精確，保護(hù)效果可想之知。針對這個難題，筆者經(jīng)反復(fù)研制設(shè)計、自行特制了電位器校正儀器設(shè)備，通過校正儀器利用電阻加減法，把電位器固定在刻盤上進(jìn)行實(shí)地校準(zhǔn)、調(diào)試實(shí)現(xiàn)了線性實(shí)數(shù)調(diào)節(jié)效果。

　　線性實(shí)數(shù)調(diào)節(jié)意義是：

　　線性指：在保護(hù)器整定電流值調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，刻度盤上指數(shù)按多格數(shù)、同等量均勻線性布局。

　　實(shí)數(shù)指：保護(hù)器上電位器操作旋鈕在刻度盤指定位置數(shù)值，即就是整定電流值，整定電流值即等于被保電動機(jī)額定電流值。

　　從而達(dá)到了刻度醒目直觀，調(diào)節(jié)簡單方便，精度高一機(jī)一鈕，一次設(shè)定成功的目的。

　?。ň牛┍Ｗo(hù)器是否存在盲區(qū)

　　用戶曾經(jīng)反映一臺電動機(jī)已配用了保護(hù)器為什么仍然燒壞？這個問題很尖銳也是一個實(shí)例。配用了保護(hù)器電動機(jī)仍有燒壞，那保護(hù)起到什么作用呢？

　　任何用電器設(shè)備都有一定的使用期限，自然老化甚至損壞也是不可抗拒的規(guī)律。這個意義上講，保護(hù)不是起死回生。對于一些已造成（絕緣老化，相間、匝間、對殼擊穿）自身已存在著故障隱患的電動機(jī)或其他原因引起嚴(yán)重過壓，瞬時對電動機(jī)絕緣造成破壞的情況下，保護(hù)應(yīng)該說已失去了實(shí)際意義。

　　保護(hù)盲區(qū)存在主要表現(xiàn)如下幾個方面：

　　1、  電動機(jī)自身方面

　?、拧㈦妱訖C(jī)的設(shè)計制造質(zhì)量問題，一致性有相差，特別是經(jīng)大修后電動機(jī)在工作特性上可能發(fā)生了改變，在保護(hù)整定電流設(shè)定上就很難以確定一個準(zhǔn)確設(shè)定值。

　?、啤㈦妱訖C(jī)存著故障隱患，如電動機(jī)繞組受污油、雨水潮氣、腐蝕氣體侵蝕或有異物等，在絕緣程度上尚未遭到破壞屬絕緣電阻降低，臨界病態(tài)電動機(jī)有可能在正常的負(fù)載電流下發(fā)生損壞現(xiàn)象。

　?、恰㈦妱訖C(jī)由某種原因造成嚴(yán)重過電壓影響。如：電網(wǎng)嚴(yán)重過壓（電器操作過壓、事故過壓、大氣過壓及非線性負(fù)載生產(chǎn)嚴(yán)重諧波等）對電動機(jī)繞組相間匝間對殼造成絕緣擊穿、破壞的惡性故障。

⑷、電動機(jī)不是在額定工作范圍內(nèi)運(yùn)行。

　　2、 保護(hù)器自身方面

　?、拧⒈Ｗo(hù)器自身故障不能正常工作，電子式保護(hù)器內(nèi)部電路基本上是由電子元件組成。電子元件也存在著弱點(diǎn)，熱穩(wěn)定差、防潮、防腐能力差、易受干擾，雖然元件在篩選上設(shè)計上精挑細(xì)選留有一定寬裕量，工藝上經(jīng)老化、浸化烘干處理，但損壞也有所難免，特別是在超出工作條件下工作。如：嚴(yán)重電磁污染區(qū)域，保護(hù)器可能出現(xiàn)不正常狀態(tài)，執(zhí)行電路不能啟用，電動機(jī)繼續(xù)帶故障運(yùn)行，這時保護(hù)器等于虛設(shè)。（特別是無自我檢測功能的保護(hù)器）

　?、?、保護(hù)器外圍電路，如輸入工作電源線路，各輸出接口端子、線路，若發(fā)生接觸不良、短線等，同樣可能使保護(hù)失誤。

　?、恰⒐收蠙z測方面局限性

　　以電流檢測原理的保護(hù)器，對于一些非電流原因引起過熱損壞電動機(jī)故障行為，如通風(fēng)受阻、環(huán)境溫度升高、電動機(jī)掃膛（因軸承損壞引起擦鐵芯）等保護(hù)效率應(yīng)是有限的。

　?、?、以溫度元件檢測原理的保護(hù)器，對于一些非過熱引起故障，如某種原因引發(fā)電動機(jī)絕緣損壞，根本沒有過熱行為現(xiàn)象，同樣也會失去保護(hù)實(shí)際意義。

　　3、 人為因素方面

　　電動機(jī)保護(hù)器同其他設(shè)備儀器一樣，不管怎樣先進(jìn)、智能同樣需要人去操作、調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)。假如使用者思想、技術(shù)素質(zhì)差不能正確合理使用或保護(hù)器已發(fā)生了故障警示，不去檢查處理并任意調(diào)正整定電流，那么同樣可能造成保護(hù)失敗。

　　4、 保護(hù)系統(tǒng)方面

　　上述提到電動機(jī)保護(hù)是一個組成系統(tǒng)，它與系統(tǒng)中其他用電器有著密切關(guān)系，保護(hù)中有控制、控制中有保護(hù)。保護(hù)器推動輸出級一般都采用容量較小的微型繼電器，它只能做驅(qū)動系統(tǒng)中其他電器跳閘。如接觸器，假如接觸器失去了電流分?jǐn)嗄芰Γ@也是一個保護(hù)盲區(qū)。

　　小 結(jié)

　　綜上所述幾個問題，說明了電動機(jī)保護(hù)死區(qū)和盲區(qū)是客觀存在的，但不因某一保護(hù)失敗，就誤解了電動機(jī)保護(hù)器的保護(hù)作用和效果。

其保護(hù)死區(qū)，是指電動機(jī)在某一原因自身已存在著嚴(yán)重故障隱患或已形成損壞事實(shí)。這些保護(hù)技術(shù)力所不及區(qū)域稱為死區(qū)。而保護(hù)盲區(qū)不同，盲區(qū)大部分是對保護(hù)理解上形成意識誤區(qū)，可以通過人們主觀努力去克服改變的，如提高保護(hù)器產(chǎn)品質(zhì)量、精度和可靠性。在使用時做到正確、合理選用保護(hù)產(chǎn)品，建立必需人機(jī)管理制度，對電動機(jī)、保護(hù)器及保護(hù)系統(tǒng)中所用電器進(jìn)行日常維護(hù)保養(yǎng)，定期檢查，使電動機(jī)保護(hù)控制整個系統(tǒng)處于良好正常狀態(tài)，起到較完美保護(hù)效果。