1 前 言
电动机是机电行业中应用最为广泛的设备之一，是其它机电设备的动力源泉，电动机正常地输出动力是其驱动的机电设备正常工作的前提。因此，在工农业生产中，确保电动机的正常运转是非常重要的。然而，由于供电状态和生产负荷的多变性，使得电动机往往不能一直在额定工作环境中工作，常出现电动机过载、短路、断相、过压、欠压等故障，如不及时加以发现和处理，不仅易造成烧坏电动机等直接经济损失，还会使整台、整套生产设备陷入瘫痪，给企业带来巨大的经济损失。因此，超前、准确、及时地判断电动机的故障，并对电动机进行相应的保护，就能有效地防止灾难性的事故发生。
2 电动机的保护原理与故障原因
电动机的保护主要是避免因电动机绕组过热，超过额定值而烧毁。
造成绕组过热的主要原因之一是流过绕组的电流过大，超过电动机的额定电流。电机过载、断相、欠压都会造成绕组电流超过额定值，例如：电动机在额定负载下断相，其运行电流的理论值可超过额定电流的6倍；电源电压欠压时，运行电流上升的百分数将等于电压下降的百分数；电机过载时，常造成堵转，此时的运行电流会更加大大超过额定电流。针对以上情况，电动机保护器可通过对三相运行电流进行检测，根据运行电流不同的性质来确定不同的保护方式对电机予以智能化的断电保护：即当运行电流超过额定电流的1．1倍小于1．25倍时，延时保护；当运行电流超过额定电流的1．25倍时，按过流情况处理，快速保护；当电源断相时，快速保护；当电源电压低于额定值的15％，即当运行电流增加15％时延时保护。
造成绕组过热的主要原因之二：虽然流过绕组的电流不超过额定值，但由于电机通风不良或环境温度过高，绕组的发热不能及时散出，也能造成其温度超过额定值而烧毁电机。此时，电动机保护器可通过检测壳的温度，对电机施行断电保护。
3 电动机保护器的构成原理
电动机保护器由电流检测电路、温度检测电路、基准电压电路、逻辑处理电路、时序处理电路、启动封锁及复位电路、故障记录电路、驱动电路、电动机控制电路组成，其原理框图如图3—1所示。
（1）电流检测：电动机三相运行电流的检测采用wb212型电流传感器，该传感器采用电磁感应和霍尔效应原理，对电流有效值进行动态检测，检测精度高、过载能力强。
（2）温度检测：温度检测采用juc—im型温敏继电器，用以检测电动机机壳的温度。
（3）启动封锁及复位：由于电动机启动时瞬间电流非常大，为此启动封锁及复位电路在电动机启动瞬间发出电路封锁信号，启动结束后取消封锁信号，来避免保护器因此时电流过大判断为过载和过流而进行保护。
（4）逻辑、时序处理：电动机保护器对电动机进行检测时，需正确判断电动机正常、过载、短路、断相、过压、欠压、过热等工况并作相应的处理，这就要求保护器电路要有严格的逻辑关系和时序关系。逻辑、时序处理采用数字集成电路，将信号按属性组合成反映电动机过载、过流、断相、欠压、过热的五路信号，并将其送至故障记忆电路作为故障数据信号；将反映电动机过载、过流、欠压、过热的四路信号组成一级时钟信号，一级时钟信号受启动封锁电路控制，在电动机启动时不起作用；将反映电动机断相的信号与一级时钟信号组成二级时钟信号，二级时钟信号不受启动封锁电路控制，以实现在任何情况下对电动机的保护动作。为了使保护器能依据运行电流不同的性质以不同方式对电机予以智能化的保护，就要对五路信号进行时序处理，即按照它们对应的运行状态给电动机造成的危害程度进行加权延时、分时传送。此外，时序关系也是电路本身的需要，它要求一个信号必须先于另一个信号传送到位，以保证电路正常工作，这类时序处理主要采用门电路的平均延迟时间进行调整。
（5）电压的检测：为了实现电动机的欠压保护，必须实时检测出电动机进线电压。检测原理是：从直流稳压电源整流输出端引出电压信号，该电压大小反映稳压电源交流输入电压的变化，而稳压电源交流输入即是加在电动机上的一相电压，检测电压与交流输入电压成正比的关系。电压的检测原理如图3—2所示。
（6）故障识别与记忆：电动机出现某种故障时，保护器切断电动机的电源而处于保护状态，识别与记忆电路对故障予以识别、记忆和指示，以便于维修。只有当故障排除后，复位保护器，故障指示才消失，电动机才能再次被启动。
（7）电磁兼容性：保护器采用以下措施进行电磁兼容性设计，以达到抗电磁干扰的目的。一是把所有故障信号都分解为故障记忆电路的数据信号和时钟信号，只有时钟信号才能触发启动故障记忆电路，并把各自的积分延时电路都放置在自己产生时钟信号的信号通道中，其时间常数非常大，即使最严重的电磁干扰信号也难在如此大的时间常数的积分电路上起作用。二是在每一时钟信号通道中都设置一个高门限的门电路，使干扰信号难以通过。
4 结 论
（1）多功能智能化电动机保护器采用数字集成电路和运算放大器，集过流、断相、过载、过热、欠压保护于一体，实现了对电动机多功能、智能化、全方位保护。
（2）采用先进的霍尔电流传感器，测量精度高。
（3）具有故障识别和故障记录功能，给分析故障、排除故障带来极大方便。
（4）进行了较全面的电磁兼容性设计，具有较高的抗电磁干扰能力，能满足实际使用的需要。
