电动机保护及发展趋势
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发布时间：2009/8/7 11:44:02 点击数：2680
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| 电机（包括各种发电机和各类电机）保护控制装置已渗透所有发电、供电、用电系统等领域 ，使发电、供电、用电系统的重要组成部分，关系到工业、农业和国防建设及人民生活等各个方面。 成为节能降耗和自动化保护控制系统不可缺少的重要装置，是跨行业、量大面广、节能效果显著，符合国家产业发展政策的节能机电产品和更新换代产品，在国民经济和节约能源事业中有着不可替代的重要地位和作用。因此，国家各有关部门对此 十分重视：1996年9月26日，国家八部委联合发出《关于公布机械工业第十六批淘汰落后机电产品项目的通知》（机械科[1996]768号），淘汰了1953年以来大批使用的电机保护-JRO-16系列热继电器；1998年3月12日，又联合发出《关于公布机械工业第十八批节能机电产品推广项目的通知>[1998]272号，规定了电子型电子保护控制装置为替代热继电气的节能机电新产品推广项目；1999年1月20日国家经贸委发出第6号令，要求立即淘汰JRO-16系列热继电器；1999年7月20日，国家质量技术监督局发出《关于依法核查X公司等17个省39家企业生产经销国家命令淘汰产品的通知》（质检局监发[1999]174号），要求有关省、自治区、直辖市技术监督局，依法严厉查处还在生产、经销JRO-16系列热继电器或其构成的产品的非法单位：2000年国家颁布的强制执行标准GB3836.3-2000《爆炸性气体环境用设备.增安型电动机》要求必须配套保护装置，否则，不准投入使用。 电子型电机保护控制装置在我国已基本成熟，被人们逐渐所认识和接受，正在推广和应用，在发达国家的电机行业配套和各行业的应用已经普及，并早已取代热继电器。国家标准IEC34-11-2、国家标准GB/T13599-92<旋转电机装入式热保护〉和国际标准IEC60079、国家标准GB3836.3-2000<爆炸性气体环境用设备.增按型电动机〉都规定了电机与保护装置配套出厂的有关内容，国家又将电子型电机控制装置列为替代热继电器的节能机电产品，并颁发了节能机电产品推广证书，发文推广，充分表明国家对电机保护控制的研究开发和推广应用工作的重视，全国大力推广和电机配套应用电子型电机保护控制装置时机条件成熟，势在必行。 1、电机保护控制装置概况我国电机保护控制装置的发展，经历了全面仿苏、自行设计、更新换代、引进技术、跟踪国外新产品等几个阶段，从机械式的双金属热继电器发展到双金属温度开关和电子式保护控制等。 1.1 热继电器 热继电器时50年代初引进苏联技术开发的双金属片机械式电机过载保护器，它在保护电机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点。但是，由于其工作原理，必然存在功能少，对电机发生通风不畅、扫膛、堵转、长期轻过载、频繁启动等故障不起保护作用。这主要是因为热继电器的动作曲线和电机实际保护曲线不一致，失去了保护作用。且重复性能差、大电流过载或短路故障后不能再次使用、调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动、功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。因此，国家八部委《关于公布机械工业第十六批淘汰落后机电产品项目的通知》（机械科[1996]768号），淘汰了落后机电产品JRO-16系列热继电器，并且国家把电子型电机保护控制装备列为热继电器的替代产品，这是我国在电机保护控制方面的重大改革和进步。 1.2 温度继电器和温度开关温度继电器是采用双金属片制成的盘式继电器，具有结构简单、动作可靠、保护范围广等优点。但动作缓慢，返回时间长，3KW以上的三角型接法电机不易使用。目前在电风扇、电冰箱、空调压缩机等方面大量使用的是双金属片制成的常闭触点式温度开关。温度继电器与热继电器不同。温度继电器是装电机内部温度变化使其动作的；而热继电器是装在动力线上，靠电流热效应动作的。 1.3 电子式电机保护控制装置随着电子技术的迅速发展，电子式保护控制装置应运而生。目前已由晶体管发展到集成电路、弹片计和数字信号处理器。这类电子式保护控制装置从功能上一般分为断相保护、综合保护（多功能保护）、温度保护、智能保护（微机监测保护控制）和集中监测保护控制等。 （1）断相保护。断相保护是采用电压检测法或电流检测法取样和三相不平衡原理，由电子分离元件或集成电路构成的。但在实际应用中由于电压的波动或网络负荷的不平衡，使电机的工作电压难以平衡。因此很容易误动，且只能在某种断相故障发生时动作，断相保护范围很小。 （2）综合保护（多功能保护）。综合保护是采取正序、负序、零序和过电流等方法监测线电流的变化原理，已由晶体管电路发展到集成电路、厚膜电路或专用集成电路。除具有断相保护功能外，还具有过负荷、堵转、三相不平衡保护功能。但只能在某种断相和一定范围内过负荷故障时动作，它对通风不畅、环温过高、扫膛等故障无保护作用。有的综合保护还具有漏（触）电保护功能，以及故障指示和数码管显示等。 （3）温度保护。温度保护也称装入式保护（国外称PTC或NTC, 还称电机全保护）是利用安装在电机内部的传感器来实现的。当电机出现各种故障时，都将导致绕组温度升高，达到危险值之前，传感器推动继电器动作或可控硅截至，将温度信号变为电信号输出，送至保护装置中，经晶体管或集成电路检索放大，迅速切断电机主控电源，使其得到保护控制。温度保护可以实现过负荷起动、频繁起动、受潮、各种断相、过载、堵转、调速电机转速过低、通风不畅、环温过高、污垢严重、反响电流制动，由于电压或频率的增加引起铁损增加、不对称电压引起的过负荷、机械损耗增加故障等很多情况下的保护。此外，把传感器安放在电机内部，可消除各种环境对传感器的影响，动作可靠。因此，不仅电动机实现可靠保护，而且对发电机、变压器、电焊机等均能实现可靠保护。国际上称之为电机全保护装置。另外，有资料报道，此类保护昂贵，只有大型电机使用，这是不符合实际的。 此类保护我国已于1993年4月颁布了国家标准GB/T13599-92(旋转电机装入式热保护）。该标准规定生产电机时要安装温度传感器，并配套出厂。 (4) 智能保护（微机监测保护控制）和集中监测保护控制。智能保护是采用微机处理器（包括单片机和数字信号处理器DSP等）组成的保护控制装置。由于微处理器的智能和功能强大，，可实现以上保护控制装置不能实现的保护控制功能。还具有能迅速处理采集的电机各种故障信号，将结果同各种设定参数进行比较，当超过设定值时可发出控制动作信号达到保护控制目的，并可随时设定和显示各种参数等优点。还可通过RS486接口，用一台计算机（主机），在1200m的 距离内监测控制1-256台电动机，对有关的运行参数及保护类别进行显示、打印、同时可对每台保护装置的保护参数进行修改，还可以对电机直接控制，实现了集中监测保护控制的目的。此类产品能对电机发生断相、过载、短路、欠压、过压、漏电等故障时实现保护；还具有电流电压显示、时间控制、软件自诊断、来电自恢复、自起动顺序、故障记忆、自锁和远程报警、显示故障时的电流、电压、故障动作前后报警等功能。 2、国外电机保护控制概况国外研制电机保护控制装置较早，生产规模较大、专业生产和种类齐全的应是韩国、美国和德国。如韩国三和技研珠式会社的产品主要由交流、直流电机保护继电器（EOCT、S3、SE、ST、AR、SI、DSL、DDT、TIT、3ST、3E、4F、GE、EGR、DG、DZ、DGR、SDDR、EECLH、D2NG4、ECHL)、数显示智能型保护器（3DD、3DI、3DM、FD)、电压保护器（EVR、EOVR、WUVR)等各种型号均有系列产品，60余种规格。主要保护功能有：电网、电动机、发电机的断相、过载、欠载、三相不平衡、逆相、堵转、漏电、接地、短路等。其特点有：保护器自身温度补偿、指示运行、检测负荷率、提示报警、记忆故障、原因和数据、通信、与计算机联网、同时监测96台电动机，不仅能保护电路和电动机，还可以利用速断功能保护机械设备，还具有调整精度高、动作准确、体积小、外形美观等优点。美国的主要产品有电子型保护继电器（SMP、CFF1)、热敏电阻保护继电器（RT3）、电子型保护系统（CFT4)、智能控制器（SMC)等各种型号均有系列产品，数十种规格。主要保护功能有：断相、堵转、过载、欠载、不对称、相序、接地、短路、温度等，其特点有：自身温度补偿、脱扣指示、通讯、起动时间监控、每小时限数起动、其中SMC型还具有起动转距控制、软起动、限流起动、全压起动、软停止、泵控制、智能电机制动、预置低速、准确停止、双斜率起动、斜坡软起动、突跳软起动、过载欠载测试、早期故障诊断、计量等，较理想地实现了智能监测保护与控制。德国的主要产品是电子型温度保护器和SIPROTEC系列微机综合保护器。该系列保护器主要功能有：电流、电压、频率、负荷、接地等和自动重合闸、故障录波等功能，它集保护、控制、监测于一体。 3、国内外差距目前，我国电机保护控制技术水平与世界先进国家相比，还有一定差距，其技术含量低、品种和功能少、参数精度低、生产工艺落后、企业规模小、产品未形成系列化，普及应用程度地、(不足3%），在我国加入WTO，全国经济一体化的今天，面临国外先进产品的长驱直入，我国电机保护控制技术尚不具备与之抗衡，竞争市场的能力。因此，尽快提高我国电机保护控制科技水平已刻不容缓。 4、电机保护控制装置发展趋势和与电机配套前景 4.1 电机保护控制理论研究和新技术的突破 （1） 新理论的研究。通过故障建模和仿真计算，并引入序份量、谐波份量、阻抗量、相位量、突破量等多种对电机故障敏感的检测量作判据和小波分析、神经网络等技术进入电机保护控制领域，不但大大提高了保护控制装置的灵感度和精度，而且对轻微故障的监测和保护方面的理论研究都取得了突破性进展。 （2） 新技术的应用与开发 （在线监测保护控制装置）。利用新的理论和各种传感器（包括红外线、高频电磁波、振动、位移、电、热、机械、光声等）对电动机运行进行实时监测，然后根据传感器输出的信息通过计算机进行判断、分类、确定故障类型和严重程度，最后采取报警、显示、控制动作等，不仅能实现以上各种电机保护控制功能，更重要的是能发现电机的前兆故障，进而达到了提前防止电机故障发生。 4.2 积极配套出厂电机全保护控制装置和增安型电机保护控制装置为保证电机的正常工作，更新换代，提高电机的质量等级，电机生产厂家应按照国家标准GB/T13599-92《旋转电机装入式保护》和BG/3836.15《爆炸性气体环境用电设备第十五部分：危险场所安装》的要求，积极配套出厂比较先进的温度型电机全保护控制装置、综合保护控制装置和增安型电机保护控制装置。电机与保护控制装置配套出厂，在世界发达国家早成惯例并普及应用，而我国出口的电机也都是配套保护装置出厂。电机配套保护装置，不仅减少了用户在品种繁多的电机保护产品选型上的麻烦，更重要的是提高了电机的质量等级和电机生产厂家的质量信誉，减少因烧毁造成的严重损失，同时也给电机出口和国内应用拓宽了市场。电机与保护装置与厂家联姻，优势互补，珠联璧合，实现双赢，给各行各业都创造了更为广阔的发展空间和市场前景，对我国电机行业科技创新和技术进步与节约能源事业具有重要意义。 |
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