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1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目： 三相异步电动机的保护设计 姓 名： 刘智杰 学 号： 20092003978 平顶山工业职业技术学院 2011年 * 月 * 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 刘智杰 专业班级 电气自动化4班 任 务 下 达 日 期 2011 年 9 月 25 日设计（论文）开始日期 2011 年 10 月 10 日设计（论文）完成日期 2011 年 月 日设计（论文）题目： 三相异步电动机的保护设计 A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 马 超 系（部）主 任 韩 莉 2011年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计
2、（论文）答辩委员会记录 自动化与信息工程 系 电气自动化专业，学生刘智杰于 2011年 * 月 * 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ，平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 刘智杰 专业 电气自动化 年级 09级毕业设计（论文）题目： 三相异步电动机的保护设计 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月
3、日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 摘要近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行保护。三相异步电动机应用非常广泛，无论是在工厂内、商业楼内甚至居民楼内都能见到它们的身影，假如没有三相异步电动机工厂将无法运转、商场将无法正常营业。通常所见的电动机在商场主要应用形式供暖系统、空调器
4、、排风风机、排烟风机、消防系统、供水系统。但在使用中电动机又会出现各种各样的问题，比如因负载超过电机的额定工作量、因散热条件问题及电机本身的原因引起的温度过高、因机械原因过工作失误造成的缺相，为保证电动机的正常工作及工厂、商场的正常运营我们必须尽可能减少电动机出现故障。电动机的故障分两部分：一部分是机械原因。例如轴承和风机的磨损或损坏。另一部分是电磁故障。电磁故障原因有电动机的过载、断相、过电压、欠电压和短路都能使电动机受损和毁坏。 电流互感器，它是采用电流的所有保护的电流回路都要接自电流互感器，例如，过电流保护，电流速断，功率方向，零序电流，负序电流，差动，低周电流闭锁（自动装置）等等。同样
5、的，电压互感器，它是采用集电压的的所有保护的电压回路都要接自电压互感器，例如，过电压保护，低压保护（低压保护是当电源电压低于设定值时，保护电路就动作，并发出报警信号），备自投（自动装置），功率方向，同期，低周（自动装置），阻抗，零序电压，负序电压，等等。关键词：三相异步电动机 电机保护 工作原理 运行维护第1章 绪论1.1选题背景我国的电动机保护装置大约经历了全面仿苏、自行设计、更新换代、智能化发展等几个阶段。值得一提的是由于近年来微处理器技术的发展，给电动机保护向智能化、多功能化方向发展提供了硬件平台，使得电机保护进入了一个飞速发展的阶段。我国对电动机保护的研究已有半个世纪之久，各类保护装置
6、也层出不穷。最早的熔断器能简单的视线短路保护，但由于熔断器的熔体在制造工艺、时效和安装上存在随机“缺陷”，加上熔断器熔断后又会造成电动机断相运行，起保护能力相当有限。热继电器能实现电动机因果在而引起的过流保护，具有结构简单、使用方便以及较好的反时限保护特性。在工矿企业的电气传动生产设备中，1.2三相异步电动机保护设计在国民经济中的意义电机是与电能的生产、传输和使用有着密切关系的电磁机构。电动机是一种电能到机械能的能量转换设备，是动力设备中的主力军。由于三相异步电动机具有结构简单、价格低廉、机械特性较好、运行维护方便等优点。在日常生活和工业生产等国民经济中获得了非常广泛的应用。如家电、机械加工、
7、冶金、煤炭、石油、化工及交通运输等离不开电机。我国电动总装机容量约占全部用电设备总容量的75%以上，而耗电量约占总发电量的70%以上。然而电动机的故障率也居各种电气设备之首。日本电气协会PM研究会对供电1000kw以上的652个工厂中的异步电动机、特殊电动机、变压器及其它等14种电气设备故障率进行了调查分析，结果表明故障率最高者为电动机，高达38.1%。在电动机实际使用过程中，恶劣的运行环境以及超技术条件运行，是导致电动机各类故障的主要原因。电机故障或损坏带来的直接和间接损失是相当巨大的。另外，由于电机的故障、损坏所造成的其它事故以及导致工厂停产所造成的间接损失则更为巨大。由此可见，在国民经济
8、中，电动机不但是为数众多、应用面广的动力设备。而且又是最为薄弱的环节。做好电动机保护的设计对国民经济有着重要的意义。.1.3三相异步电动机的现状 目前，电动机的用电量平均占世界各国总用电量的40%以上，占工业用电量的60%以上。一些国家和地区的用电量占工业用电总量的比例如表1所示。据美国、欧盟等统计，电动机用电量约占总电量的42%-50%，三相异步电动机的用电量站电动机总用电量的90%左右；37KW及以下电动机占电动机总装机数95%以上、占电动机总用电量的50%左右表1一些国家/组织电动机用电量占工业用电量比重国家/组织名称电动机占工业用电量比较欧盟69%美国80%（占全国用电量的70%）日本
9、61%法国67%俄罗斯60%第二章 三相异步电动机的保护要求2.1电动机运行中的保护要求对运行中的电动机应经常检查它的外壳由无裂纹，螺钉是否脱落或松动，电动机有无异响或震动等。监视时，要特别注意电动机有无冒烟和异味出现，若闻到焦糊味或看到冒烟。必须立即停止检查处理。 对轴承部位，要注意它的温度和声音。温度升高，响声异常则可能是轴承缺油或磨损。 用联轴器传动的电动机，如果中心校正不好，会在运行中发出响声，并伴随着发生电动机振动和联轴器螺栓胶垫的迅速磨损。这时应重新校正中心线。若带传动的电动机，应注意带不应过松而导致打滑，也不能过紧而使电动机轴承过热。 三相电流和输入功率是否正常，三相电压、电流是
10、否平衡，有无波动现象。有无其他方面的不良因素。 在发生以下故障时，应立即停机处理：1人身触电事故。2电动机冒烟。3电动机剧烈振动。4电动机轴承发热严重。5电动机转速迅速下降，温度迅速升高。2.2三相异步电动机启动前的准备 对于安装或久为运行的电动机，在通电使用之前必须先做下列检查，以验证电动机能否通电运行。1.安装检查了解电动机名牌所规定的事项；电动机是否适应安装条件、周围环境和保护形式；要求电动机配置灵活、螺栓拧紧。轴承运行无阻、联轴器中心无偏移等；检查配线尺寸是否正确，接线柱是否有松动现象，有无接触不良的地方；检查接线是否正确，机壳是否接地良好。2.绝缘电阻检查 要求用兆欧表检查电动机的绝
11、缘电阻，包括三相相间绝缘电阻和三相绕组对地绝缘电阻，测得的冷态绝缘电阻一般不小于10兆欧。3.电源检查 检查电源开关，熔断器的容量、规格与继电器是否配套；一般当电源电压波动超出额定值+10%或-5%时，应改善电源条件后投入运行。4.启动、保护措施检查 检查传动带的张紧力，是否偏大或偏小；同时检查安装是否正确，有无偏心。用手或工具转动电动机的转轴是否转动灵活，添加的润滑油量和材质是否正确；集电环表面和电刷表面是否脏污，检查电刷的压力、电刷在刷握内活动情况以及电刷短路装置的动作是否正常；检查电动机的启动方法，确定电动机的旋转方向。要求启动设备接线正确（全压启动的中小型异步电动机除外），电动机所配熔
12、丝的规格合适，外壳接地良好。以上各项检查无误后，方可合闸启动。2.3启动时应注意的事项1.合闸前必须经过启动前所要求的检查内容。特别要检查电动机和拖动机械附近是否有异物。2.合闸后，若电动机不转，应迅速、果断地拉闸，以免烧坏电动机。3.电动机启动后，应注意观察，若有异常情况，应立即停转。待查明故障并排除后，才能重新合闸启动。4.启动电机后，如发现转动慢或声音异常，要切断电源后再检查，不排除故障，不可再合闸启动。5.笼型转子电动机采用全压启动时，短时间内连续启动的次数不宜过于频繁。对功率较大的电动机要随时注意电动机的温升。6.启动电机后要注意启动操作顺序，如果是手动操作的演示控制设备，更要注意启
13、动过程是否正常。7.绕线转子异步电动机启动前，应注意检查启动电阻是否接入。接通电源后，随着电动机转速的上升而逐渐切除启动电阻。8.几台电动机由同一台变压器供电时，不能同时启动，应从大到小逐渐启动。以免线路上启动电流过大，电压降太多，使周围电气设备工作受到影响。24.电动机启动后要检查哪些内容1.检查电动机旋转方向是否正确。2.在启动加速过程中，电动机有无振动或异常声响。3.启动电流是否正常，电压降大小是否影响周围电气设备的正常工作。4.启动时间是否正常。5.负载电流是否正常，三相电压电流是否平衡。6.启动装置是否正确。7.冷却系统和控制及系统动作是否正常。2.4三相异步电动机的常见故障及解决方
14、法1.通电后电动机不能转动，但无异响，也无异味和冒烟。 （1）故障原因电源未通（至少两相未通）；熔丝熔断（至少两相熔断）；过流继电器调得过小；控制设备接线错误。 （2）故障排除检查电源回路开关，熔丝、接线盒处是否有断点，修复；检查熔丝型号、熔断原因，换新熔丝；调节继电器整定值与电动机配合；改正接线。 2.通电后电动机不转，然后熔丝烧断 （1）故障原因缺一相电源，或定干线圈一相反接；定子绕组相间短路；定子绕组接地；定子绕组接线错误；熔丝截面过小；电源线短路或接地。 （2）故障排除检查刀闸是否有一相未合好，可电源回路有一相断线；消除反接故障；查出短路点，予以修复；消除接地；查出误接，予以更正；更换
15、熔丝；消除接地点。 3.通电后电动机不转有嗡嗡声 （1）故障原因定、转子绕组有断路（一相断线）或电源一相失电；绕组引出线始末端接错或绕组内部接反；电源回路接点松动，接触电阻大；电动机负载过大或转子卡住；电源电压过低；小型电动机装配太紧或轴承内油脂过硬；轴承卡住。 （2）故障排除查明断点予以修复；检查绕组极性；判断绕组末端是否正确；紧固松动的接线螺丝，用万用表判断各接头是否假接，予以修复；减载或查出并消除机械故障，检查是还把规定的面接法误接为Y；是否由于电源导线过细使压降过大，予以纠正，重新装配使之灵活；更换合格油脂；修复轴承。 4.电动机起动困难，额定负载时，电动机转速低于额定转速较多 （1）
16、故障原因电源电压过低；面接法电机误接为Y；笼型转子开焊或断裂；定转子局部线圈错接、接反；修复电机绕组时增加匝数过多；电机过载。 （2）故障排除测量电源电压，设法改善；纠正接法；检查开焊和断点并修复；查出误接处，予以改正；恢复正确匝数；减载。 5.电动机空载电流不平衡，三相相差大 （1）故障原因重绕时，定子三相绕组匝数不相等；绕组首尾端接错；电源电压不平衡；绕组存在匝间短路、线圈反接等故障。 （2）故障排除重新绕制定子绕组；检查并纠正；测量电源电压，设法消除不平衡；峭除绕组故障。 6.电动机空载，过负载时，电流表指针不稳，摆动 （1）故障原因笼型转子导条开焊或断条；绕线型转子故障（一相断路）或电
17、刷、集电环短路装置接触不良。 （2）故障排除查出断条予以修复或更换转子；检查绕转子回路并加以修复。 7.电动机空载电流平衡，但数值大 （1）故障原因修复时，定子绕组匝数减少过多；电源电压过高；Y接电动机误接为；电机装配中，转子装反，使定子铁芯未对齐，有效长度减短；气隙过大或不均匀；大修拆除旧绕组时，使用热拆法不当，使铁芯烧损。 （2）故障排除重绕定子绕组，恢复正确匝数；设法恢复额定电压；改接为Y；重新装配；更换新转子或调整气隙；检修铁芯或重新计算绕组，适当增加匝数。 8.电动机运行时响声不正常，有异响 （1）故障原因转子与定子绝缘纸或槽楔相擦；轴承磨损或油内有砂粒等异物；定转子铁芯松动；轴承缺
18、油；风道填塞或风扇擦风罩，定转子铁芯相擦；电源电压过高或不平衡；定子绕组错接或短路。 （2）故障排除修剪绝缘，削低槽楔；更换轴承或清洗轴承；检修定、转子铁芯；加油；清理风道；重新安装置；消除擦痕，必要时车内小转子；检查并调整电源电压；消除定子绕组故障。 9.运行中电动机振动较大 （1）故障原因由于磨损轴承间隙过大；气隙不均匀；转子不平衡；转轴弯曲；铁芯变形或松动；联轴器（皮带轮）中心未校正；风扇不平衡；机壳或基础强度不够；电动机地脚螺丝松动；笼型转子开焊断路；绕线转子断路；加定子绕组故障。 （2）故障排除检修轴承，必要时更换；调整气隙，使之均匀；校正转子动平衡；校直转轴；校正重叠铁芯，重新校正
19、，使之符合规定；检修风扇，校正平衡，纠正其几何形状；进行加固；紧固地脚螺丝；修复转子绕组；修复定子绕组。 10.轴承过热 （1）故障原因滑脂过多或过少；油质不好含有杂质；轴承与轴颈或端盖配合不当（过松或过紧）；轴承内孔偏心，与轴相擦；电动机端盖或轴承盖未装平；电动机与负载间联轴器未校正，或皮带过紧；轴承间隙过大或过小；电动机轴弯曲。 （2）故障排除按规定加润滑脂（容积的1/3-2/3）；更换清洁的润滑滑脂；过松可用粘结剂修复，过紧应车，磨轴颈或端盖内孔，使之适合；修理轴承盖，消除擦点；重新装配；重新校正，调整皮带张力；更换新轴承；校正电机轴或更换转子。 11.电动机过热甚至冒烟 （1）故障原因
20、电源电压过高，使铁芯发热大大增加；电源电压过低，电动机又带额定负载运行，电流过大使绕组发热；修理拆除绕组时，采用热拆法不当，烧伤铁芯；定转子铁芯相擦；电动机过载或频繁起动；笼型转子断条；电动机缺相，两相运行；重绕后定于绕组浸漆不充分；环境温度高电动机表面污垢多，或通风道堵塞；电动机风扇故障，通风不良；定子绕组故障（相间、匝间短路；定子绕组内部连接错误）。 （2）故障排除降低电源电压（如调整供电变压器分接头），若是电机Y、接法错误引起，则应改正接法；提高电源电压或换粗供电导线；检修铁芯，排除故障；消除擦点（调整气隙或挫、车转子）；减载；按规定次数控制起动；检查并消除转子绕组故障；恢复三相运行；采
21、用二次浸漆及真空浸漆工艺；清洗电动机，改善环境温度，采用降温措施；检查并修复风扇，必要时更换；检修定子绕组，消除故障。图21 电机振动原因及处理方法现象原因处理方法两端轴向振动较大 低速时有“喘”声 1轴承与轴承室配合过紧2轴承位置不正3两端轴承市不同心1将轴承市扩大2重新装配轴承 3修理过更换端盖两端径向振动较大手感振动大但振动频率低而均匀 1电机转子不平衡量较大2转子有断条或细条3定、转子气隙不均1重调平衡 2修理或更换转子3查处不均与的原因然后处理振动值在电机发出异常响声时增大1轴承轴向位置不正确2轴承质量不好1重新装配轴承2更换好的轴承外风扇端径向振动较大1外风扇不平衡或平面度不好2外
22、风扇安装不正或松动3转子动平衡较差1重调平衡或换合格风扇2重新安装3重调动平衡各部位都有较大振动振动频率较高有“麻手”感觉1转子用错，造成槽斜度、槽配合不合理2转子有断条3轴承滚道损坏严重1更换转子 2修好断条3更换轴承图22三相异步电动机的故障现象和主要原因感觉现象主要原因视觉外观不良污损、尘埃、腐蚀、损伤变色、冒烟过热、烧损、接触不良仪表失常、不平衡电压不平衡、转子电阻不平衡、层间短路。断线无指示单相运行、接触不良、熔丝烧断电流不平衡转子电阻不平衡、转子绕组故障指示过大过负荷、堵转、轴承烧损运转停止停电、轴承烧毁、定子和转子接触、单相运转、电压低、转矩不够、负载过大、离心开关不好、电压降过
23、大听觉噪声机械原因：松动、接触不良、机械不平衡、轴承故障电气原因：电压不平衡、单相运转、堵转、层间短路、断路、启动及升速不好嗅觉有臭味电机过热、烧毁、层间短路、堵转、过载、单相运转、润滑不良、轴承烧损触觉振动异常振动、机械不平衡、电压不平衡、单相运转、层间短路、断线温度过热、过载、堵转、单相运行、冷却不良、低电压运行、升速不好.2.6电动机的正确使用和保护1.使用前的检查（1）应该对电动机的铭牌数据（额定功率、电压、电流、转数等）是否符合实际要求。（2）检查电动机接线是否正确。（3）检查电动机零部件是否齐全、完好。电动机内部有无杂物，要清扫干净，使电动机内、外部无电刷粉末、灰尘、油污等。 （4
24、）所有紧固件是否牢固，接地装置是否完备可靠。（5）检查传动装置时，主要检查带轮或联轴器有无破损。传动机器连接口是否完好。 （6）检查电动机轴能否旋转自如，轴承是否有油。电刷在刷盒中应上、下活动自如。（7）.新的或长期未用的电动机,应测量绕组间和绕组对地绝缘电阻。有集电环的还应测集电环对地和环与环之间的绝缘电阻，一般电动机的绝缘电阻应 大于0.5兆欧时才可以使用。2.启动时应注意的事项（1）电动机投入电源后不启动，不要在连续启动，应找出原因，处理好后再重新合闸启动。 （2）电动机启动后，看电动机转向、电流表和电压表指示是否正常。然后观察电动机的传动装置是否正常。查看电动机的运转情况有无异常现象（
25、如振动、异常响声等）。3.电动机运行时的监视维护（1）检查电动机的振动情况，用测振仪测量地脚、轴承、端盖等处震动值并记录。（2）监视电动机的电压、电流值是否正常，三相是否平衡。电源电压与额定电压的误差不得超过+5%。三相交流电动机的三相电压不平衡度不得超过1.5%。电流不平衡度，空载时不得超过10%，中载以上不得超过5%。（3）检查所有紧固件的紧固程度。（4）检查电动机的温度，可用点温计测量，看温升是否超标。（5）电动机的气味是否正常，有无绝缘烧焦气味。( 6 )检查电动机的接地情况是否良好。（7）检查电刷运行情况（对于绕线转子），电刷与集电环接触是否吻合，有无刷火，集电环温度如何。（8）应经
26、常保持清洁，不允许有水滴、油污及杂物等落入电动机内部，电动机的进风口与出风口必须保持畅通。使用通风良好。（9）经常检查周围空气是否干燥，湿度是否符合产品要求；空气中灰尘不允许过多；经常检查空气中是否含有腐蚀性气体和盐雾，如发现立即清除。对于有特殊防护措施的电动机，也应设法尽量减少空气中腐蚀性气体和盐雾的含量。 (10)经常检查出线盒的密封情况；电源电缆在出线和入口处的固定和密封情况；电源接头与接线柱接触是否良好，是否有烧伤现象。表23 电动机按惯例进行保护和检查项目检查周期检查项目日常检查1外观全面检查，并记录。2检查电动机各部分是否有振动、噪声和异常现象。3检查供油系统，进行润滑轴承。4检查
27、通风泠却系统、润滑摩擦状况以及各部紧固情况。每月定期或巡回检查1外观全面检查，并记录。2检查各部分松动情况及接触情况。3有无破损部位，并提出处理计划和措施。4检查粉尘堆积情况，要及时清扫。5检查引出线和配线是否有损伤、老化等问题。6各部连接状态是否良好。7绝缘电阻情况。8检查电刷、集电环磨损情况，电刷在刷握内活动是否正常。每年检查1检查轴承和润滑剂。2必要时，电动机应解体检修。3清扫或清洗尘垢。4外观检查是否生锈、腐蚀。5更换电刷，修理集电环，调整刷压。6检查绝缘电阻，进行干燥处理。第三章 三相异步电动机的保护理论研究3.1电动机保护装置的发展状况（1）熔断器、热继电器和电磁式电流继电器构成的
28、保护熔断器是使用最早、最简单的保护方式。熔断器主要适用于短路故障或严重过载时保护供电设备和供电网络的，实际上它并不是直接针对电动机的保护。当熔体熔断时，又往往会造成电动机缺相运行而烧毁。例如：熔断器熔体界面的选择通常是按电动机额定电流1.52.5倍来选择，但实际上电动机起动时会受到58倍额定电流的冲击。虽然因时间短。理论上电流可以在熔体不熔断的情况下通过熔断器，但是由于熔体在制造工艺、时效和安装上存在随机性缺陷，在电动机启动时和容易发生不分相首先熔断，而使电动机处于缺相运行，造成烧毁事故。因而熔断器被淘汰。热继电器是我国20世纪50年代初从前苏联引进的产品，是用于保护电动机因过载引起过电流装置
29、。热继电器在电子业尚不发达的时期曾是电机过载保护的首选产品，利用的是双金属片热效应原理：双金属片是有两片不同膨胀系数的金属合制而成，通过的电流是它们产生热量，并向膨胀系数小的一边弯曲，弯曲的程度和电流的大小成正比，当电流超过热继电器整定电流的一定时间就会启动其中的脱口装置，从而起到切断主回路达到保护的目的。热继电器具有反时限特性和结构简单、使用方便等优点。但热继电器也存在很大的不足：热继电器参数受环境温度影响较大：热继电器安装在电动机壳外，一旦发生通风受阻、扫镗、堵转、长期轻微过载时电动机绕组产生积累等故障时，热继电器就无法保护电动机；热继电器本身是一个耗能元件，在工作过程中要消耗电能；当热继
30、电器真正起到保护作用动作几次后，其本身的电阻丝和绝缘材料会因过热而迅速损坏，不能继续使用，必须全套更换。因此，1996年国家八部委联合发文强制将其淘汰。电磁式电流继电器具有过载、堵转保护功能，有的还有缺相保护，其过载保护具有反时限特性，这是电磁式电流继电器的优点。但其结构复杂，对机械制造精度要求高，价格高且体积庞大。因而目前也已被基本淘汰。（2）采用半导体、集成电路构成的模拟电子是保护20世纪70年代随着半导体、集成电路技术的发展，电动机的保护装置也从分立元件向集成电路发展。这种保护装置较之以往的保护装置无论在体积上、对信号的检测和判断上、还是在电动机的保护性能上都向前迈进了一大步。一是装置体
31、积缩小，安装方便；二是功能更为全面：可以保护缺相、过载、欠流、相失衡、逆相、接地、短路、过电流、过电压等故障，还具有电流电压显示和声光报警等功能。虽然这类保护装置的功能全面，但是也存在一些无法克服的缺陷，包括：a.整定精度不高。模拟电子是电动机保护器均采用电位器进行电流的整定，然而要使电位器滑动臂的旋转角度与其阻值成较好的线性关系比较困难，特别是在大批量生产过程中更是难以做到。另外，操作者的整定误差也是难以避免的，特别是对也那些没有设定值显示的产品。这些都会造成正定的精度受影响。b.无法实现具有多重保护功能于一体的全保护。c.装置复杂，对电磁干扰敏感，对维护人员的要求很高。鉴于以上原因，纯粹模
32、拟线路的电动机保护装置逐渐被其他一些更先进的技术产品所替代。（3）微机型的数字式保护计算机技术的发展带来了电动机保护装置研制的飞越进步，出现了电动机的微机保护装置。与前两种保护相比较，微机型的电动机保护装置具有速度快、智能化程度高等待点。电动机微机保护装置主要以单片机作为控制器，实现电动机的智能化综合保护。装置可以根据需要设有远程通讯功能，在PC机上实现对多台联网电动机的在线综合监视与控制。在采样和整定精度方面也有质的飞跃，可以对采样信号进行软件非线性校正，并可实现真实有效值的计算，从而极大的降低了被测信号波形畸变的影响，真正实现了高精度采样和信号采取。在整定方面采用数字设定，通过键盘有用户自
33、行现场设定，不存在误差，还可为过载保护设置多条更科学的反时限曲线。采用了单片机就使得在相同硬件条件下集多种功能于一体的综合保护器的出现成为可能。例如，上海万谱的SWJ2系列电动机保护器就是具有远程通讯、声光报警、过载、堵转、短路、漏电、欠流、故障记忆等多种功能。而且，微机保护装置可以通过软件扩展方便满足不断出现的保护要求。随着微电子技术的发展，电动机保护装置正朝着智能化、综合化、高精度、高可靠方向发展。3.2电动机保护理论的发展状况（1）基于过流原理的电动机保护理论 过流保护的基本原理以电流幅值增加作为故障判据，可以反映对称故障。但对于断相、接地、不平衡运行等不对称故障往往不能做出及时有效的保
34、护。过流保护不能有效保护不对称故障的原因主要有两方面：一是各类不对称不一定出现明显的过电流现象。例如，根据分析，当发生断相故障时，只有电动机的负荷大于0.7，健全相才会出现过流，而由于负荷特性及电动机及选型等因素，电动机运行与轻载（负荷率小于0.7）的情况是很普遍的；二是不对称故障对电动机的危害不只表现在过流引起的过热效应。负序电流效应会导致电动机端部发热、转子振动、输出力矩较小等一系列问题，这是仅以过流来反映故障严重程度显然是不够的。（2）基于序分量法的电动机保护理论电动机发生对称故障时的主要特征是出现正序电流幅值增大。负序电流和零序电流在正常运行或发生对称故障时几乎没有，发生不对称故障时则
35、会出现明显的负序和零序电流。通过检测负序和零序可以分别反映对称和不对称故障具有很高的灵敏度及可靠性。基于序分量法、正序、负序和零序可以分别反应对称和不对称故障，以此可以根据电流的序分量构成电动机的综合保护。而且，电动机的电流序分量及过流程度等故障信息的分布组合与电动机故障类型之间具有较好的对应关系。根据这一关系，可以鉴别电动机的故障类型，判别故障原因，从而实现电动机保护的智能化。20世纪80年代中后期，以原电力工业部电力自动化研究院的MPR21型综合保护为代表的新一代集成电路电动机保护装置研制成功，其采用正、负、零序反时限电流保护实现短路、不平衡和接地保护，从原理和电路上则考虑了电动机过热保护
36、和启动时间过长及堵转保护。这类保护在保护原理上有了很大进步，但是对于过压、启动电流对定值整定大小等方面的问题并未能提出详细地解决方案。（3）基于先进信号处理方法的电动机保护理论随着数学领域和人工智能方面的发展，电动机的保护也有了较大的发展。小波理论、神经网络、模糊数字、自适应理论等方面的研究取得的成果带来了继电保护方面的进步，电动机的保护理论也从中取得了更好的发展。 尤其是自适应理论引入继电器保护领域后，为解决电动机启动过程影响保护可靠性问题提供了较好的思路。3.3电路的保护研究三相异步电动机控制电路除了能满足被控设备生产工艺的控制要求外，还必须考虑到电路有发生故障和不正常工作情况的可靠性。因
37、为发生这些情况时会引起电流增大，电压和频率降低或升高、损毁。因此，控制电路中的保护环节是电动机控制系统中不可缺少的组成部分。常用的保护电路有短路保护、过载保护、过电流保护、失电压保护和欠电压保护等。（1）短路保护在电动机控制系统中，最常用和最危险的故障是多种形式的短路。如电器或线路绝缘遭到损坏、控制电器及线路出现故障、操作或接线错误等，都可能造成短路事故。发生短路时，线路中产生的瞬时故障电流可达到额定电流的十几倍道几十倍，过大的短路电流将会使电器设备或配电设备受到损坏，甚至因电弧而引起火灾。因此，当电路出现短路电流时，必须迅速、可靠地断开电源，这就要求短路保护装置应具有瞬时动作的特性。短路保护
38、的常用方法是采用熔断器和低压断路器保护装置。（2）过电流保护过电流保护是区别于短路保护的一种电流型保护。所谓过电流是指电动机或电器元件在超过其额定电流的状态下运行，一般比短路电流小，不超过6倍的额定电流。在电动机的运行过程中产生这种过电流，比发生短路的可能性要大，特别是对于频繁起动和正反转、重复短时工作时的电动机更是如此。过电流保护常用过电流继电器来实现，通常过电流继电器与接触器配合使用，即将过电流继电器线圈串接在被保护电路中，当电路电流达到其整定值时，过电流继电器动作，而过电流继电器常闭触点串接在接触器线圈电路中，使接触器线圈断电释放，接触器主触点断开来切断电动机电源。这种过电流保护环节常用
39、于直流电动机和三相绕线转子异步电动机的控制电路中。（3）过载保护过载是指电动机在大于其额定电流的情况下运行，但过载电流超过额定电流的倍数要小些。通常在额定电流的1.5倍以内。引起电动机过载的原因很多，如负载的突然增加，缺相运行以及电网电压降低等。若电动机长期过载运行，其绕组的温升将超过允许值而使绝缘材料变脆、老化、寿命缩短，严重时会使电动机损坏。过载保护装置要求具有反时限特性，且不会受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作，所以通常用热继电器作过载保护。当有6倍以上额定电流通过热继电器时，需经5秒后才动作，这样在热继电器未动作前，可能使热继电器的发热元件先烧坏，所以在使用热继电器作过
40、载保护时，还必须装有熔断器或抵压断路器的短路保护装置。由于过载保护特性与过电流保护不同，故不能用过电流保护方法来进行过载保护。（4）失电压保护当电动机正常工作时，如果由于某种原因而发生电网突然断电，这时电源电压下降为零，电动机停转，生产设备的运动部件也随之停止。由于一般情况下操作人员不可能及时拉开电源开关。如不采取措施，当电源恢复供电时，电动机便会自动启动运转，可能造成人身及设备事故，并引起电网过电流和瞬间网络下降。为防止电压恢复时电动机的自行启动或电器元件自行投入工作而设置的保护，称为失电压保护。采用接触器和按钮控制的启动、停止，就具有失电压保护作用。这时因为当电源电压消失时，接触器就会自动
41、释放而切断电动机电源，当电源电压恢复时，由于接触器自锁触点已断开，不会自行启动。如果不是采用按钮而是用不能自动复位的手动开关、形成开关来控制接触器，必须采用专门的零电压继电器。工作过程中一旦断电，零电压继电器释放，其自锁电路断开，电源电压恢复时，不会自行启动。（5）欠电压保护当电网电压降低时，电动机在欠电压下运行，在负载一定的情况下，电动机主磁通下降，电流增强。时间过长将会使电动机过热损坏同时欠压还会导致一些电器元件释放，使线路不能正常工作。因此，当电源电压降到60%80%额定电压时，将电动机电源切除而停止工作，这种保护成为欠电压保护。除上述采用的接触器及按钮控制方式，利用接触器本身的欠电压保
42、护作用外，还可采用欠电压继电器来进行欠电压保护。其方法是将欠电压继电器线圈跨接在电源上，其常开触点串接在接触器控制回路中。当电网电压低于欠电压继电器整定值时，（吸合电压通常整定值为0.80.85N,释放电压通常整定值为0.50.7N）欠电压继电器动作试接触器释放，接触器主触点断开电动机电源实现欠电压保护。（6）断相保护电动机运行时，如果电源任一相断开，电动机将在缺相情况下低速运转或堵转，定子电流很大，这时造成电动机绝缘及绕组烧毁的常见故障之一。因此应进行断相保护。引起电动机断相得原因主要有：电动机定子绕组一相断线；电源一相断线；熔断器、接触器、低压断路器等接触不良或接头松动等。断相运行时，线路
43、电流和电动机绕组连接因断相的形式（电源断相、绕组断相）的不同而不同；电动机负载越大，故障电流也越大。断相保护的方法有：用带断相保护的热继电器、电压继电器、电流继电器与固态断相保护器等。3.4电动机的过载及保护电动机的过载除上述原因外，还有： a.电动机周围环境温度过高，散热条件差； b.电动机在大的起动电流下缓慢起动； c.电动机长期低速运行； d.电动机频繁起动、制动、正反转运行及经常反接制动。电动机的过载由于电流增大，发热剧增，从而使其绝缘物受到损害，缩短了其使用寿命甚至被烧毁。对于过载通常保护如下：在电动机的控制回路中，常装有双金属片组成的热继电器，它利用膨胀系数不同的两片金属。在过载运行时、受热膨胀而弯曲，推动一套动作机构，使热继电器的一对常守触头断开，起到过载保护作用。一般选择热元件时：动作电流=电动机额定电流*（11l25） （11）3.5三相异步电动机的短路保护电动机短路时，短路电流很大，热继电器还来不及动作，电动机可能已损坏。因此，短路保护由熔断器来完成。熔断器直接受热而熔断。在发生短路故障时，熔断器在很短时间内就熔断，起到短路保护作用。由于存在热惯性，当发生短路事故时，热继电器不能立即断开，因此它不能用作短路保护。正是由于热继电器的热惯性，才使得它在电动机起动或短时过载时不会动作，从而避免了电动机的不必要的停车。