電動機保護(hù)器選型方法

一、 選型基本原則

如今，市場上電動機保護(hù)產(chǎn)品沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，型號規(guī)格五花八門。制造廠商為了滿足用戶不同的使用需求派生出很多的系列產(chǎn)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(yīng)充分考慮電動機保護(hù)實際需求，合理選擇保護(hù)功能和保護(hù)方式，才能達(dá)到良好的保護(hù)效果，達(dá)到提高設(shè)備運行可靠性，減少非計劃停車，減少事故損失的目的。

二、選型的基本方法

（一）與選型有關(guān)的條件：

電機保護(hù)的選型存在著電動機與保護(hù)器二者怎樣合理配用關(guān)系，以下提供幾個與保護(hù)有關(guān)的條件、因素，為用戶選型時提供參考。

1、電機方面：要先了解的型號規(guī)格、電動機功能特性、防護(hù)型式、額定電壓、額定電流、額定功率、電源頻率、絕緣等級等。這些內(nèi)容基本能給用戶如何正確使用和維護(hù)及選型保護(hù)器提供了參考依據(jù)。

2、環(huán)境條件：主要指常溫、高溫、高寒、腐蝕度、震動度、風(fēng)沙、海拔、電磁污染等。

3、電動機用途：主要指拖動機械設(shè)備要求特點，如風(fēng)機、水泵、空壓機、車床、油田抽油機等不同負(fù)載機械特性。

4、控制系統(tǒng)方面：控制模式有手動、自動、就地控制、遠(yuǎn)程控制、單機獨立運行、生產(chǎn)線集中控制等情況。啟動方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動等啟動方式。

5、其他方面：用戶對現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)護(hù)管理是比較隨意還是嚴(yán)謹(jǐn)，非正常性的停機對生產(chǎn)影響的嚴(yán)重程度等。

與保護(hù)器的選用有一定相關(guān)因素的還有很多，如安裝位置、電源情況、與配電系統(tǒng)的配合等；還要考慮是對新購電動機保護(hù)配置，還是對電動機保護(hù)升級，還是對事故電動機保護(hù)的完善等；還要考慮電動機保護(hù)方式改變的難度和對生產(chǎn)影響程度；需根據(jù)現(xiàn)場實際工作條件綜合考慮保護(hù)器的選型和調(diào)整。

（二）電動機保護(hù)器的常見類型

1、熱繼電器：普通小容量交流電機，良好工作條件，不存在頻繁啟動等惡劣工況，由于精度差，可靠性不能保證，不推薦使用。

2、電子型：檢測三相電流值，整定電流值采用電位器旋鈕或拔碼開關(guān)操作，電路一般采用模擬式，采用反時限或定時限工作特性。保護(hù)功能包括過載、缺相、堵轉(zhuǎn)等故障保護(hù)，故障類型采用指示燈顯示，運行電量采用數(shù)碼管顯示。

3、智能型：檢測三相電流值，保護(hù)器使用單片機，實現(xiàn)電動機智能化綜合保護(hù)，集保護(hù)、測量、通訊、顯示為一體。整定電流采用數(shù)字設(shè)定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據(jù)自己實際使用要求和保護(hù)情況在現(xiàn)場自行對各種參數(shù)修正設(shè)定，采用數(shù)碼管作為顯示窗口，或采用大屏幕液晶顯示，能支持多種通訊協(xié)議，如ModBUS、ProfiBUS等，價格相對高些，用于較重要場合，如今高壓電動機保護(hù)均采用智能型。

4、熱保護(hù)型：在電動機中埋入熱元件，根據(jù)電動機的溫度進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)效果好，但電動機容量較大時，需與電流監(jiān)測型配合使用，避免電動機堵轉(zhuǎn)時溫度急劇上升，由于測溫元件的滯后性，導(dǎo)致電動機繞組受損。

5、磁場溫度檢測型：在電動機中埋入磁場檢測線圈和溫度探頭，根據(jù)電動機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的變化和溫度的變化進(jìn)行保護(hù)，主要功能包括過載、堵轉(zhuǎn)、缺相、過熱保護(hù)和磨損監(jiān)測，保護(hù)功能完善，缺點是需在電動機內(nèi)部安裝磁場檢測線圈和溫度傳感器。

（三） 保護(hù)器類型在電動機工作條件下的選擇

1、對于工作條件要求不高、操作控制簡單，監(jiān)護(hù)、管理比較隨意，停機對生產(chǎn)影響不大的單機獨立運行電動機，可選用普通型保護(hù)器，因普通型保護(hù)器結(jié)構(gòu)簡單，在現(xiàn)場安裝接線、替換、操作簡單、方便，具有性價比高等特點。

2、對于工作條件要求很高，安全性和連續(xù)性又很關(guān)鍵的，而自動化程度高，且需要專人控制、監(jiān)護(hù)、管理，需組網(wǎng)監(jiān)控的MCC系統(tǒng)中，應(yīng)選用中高檔、功能較全的保護(hù)器。

3、對于防爆電機，由于軸承磨損造成偏心，可能導(dǎo)致防爆間隙處摩擦出現(xiàn)高溫，產(chǎn)生爆炸危險，應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能。對于大容量高壓潛水泵，由于檢查維護(hù)困難，也應(yīng)選擇磨損狀態(tài)監(jiān)測功能，避免發(fā)生掃膛事故造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

4、應(yīng)用于有防爆要求場所的保護(hù)器，要根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的具體要求，選用相應(yīng)的防爆型保護(hù)器，避免安全事故發(fā)生。

(一)熱繼電器是五十年代初引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)開發(fā)的金屬片機械式電動機過載保護(hù)器。它在保護(hù)電動機過載方面具有反時限性能和結(jié)構(gòu)簡單的特點。但存在功能少，無斷相保護(hù)，對電機發(fā)生通風(fēng)不暢，掃膛、堵轉(zhuǎn)、長期過載；頻繁啟動等故障不起保護(hù)作用。這主要是因為熱繼電器動作曲線和電動機實際保護(hù)曲線不一致，失去了保護(hù)作用。且重復(fù)性能差，大電流過載或短路故障后不能再次使用，調(diào)整誤差大、易受環(huán)境溫度的影響誤動或拒動，功耗大、耗材多、性能指標(biāo)落后等缺陷。

(二)溫度繼電器是采用雙金屬片制成的盤式或其他形式的繼電器，具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠，保護(hù)范圍廣泛等優(yōu)點，但動作緩慢，返回時間長，3KW以上的三角形接法電動機不宜使用。如今在電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)壓縮機等方面大量使用。

溫度繼電器與熱繼電器不同。溫度繼電器是裝在電動機內(nèi)部，靠溫度變化時期動作的。而熱繼電器裝在動力線上，靠電流熱效應(yīng)動作的。

(三)電子式電動機保護(hù)器已由晶體管發(fā)展到集成電路至今已發(fā)展到微處理芯片厚模電路，從功能上一般分為斷相保護(hù)、綜合保護(hù)（多功能保護(hù)）、溫度保護(hù)和智能保護(hù)。此類保護(hù)器具有節(jié)能、動作靈敏、精確度高、耐沖擊振動，重復(fù)性好、保護(hù)功能齊全、功耗小等優(yōu)點。

1.電動機保護(hù)器（電機保護(hù)器）是以檢測線電流的變化（包括采取、正序、負(fù)序、零序和過流）為原則，可檢測斷相或過載信號。除具有斷相保護(hù)功能外，還具有過負(fù)荷、堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能。

2.智能保護(hù)：集保護(hù)、遙測、通訊、遙控與一體的電動機保護(hù)裝置，對電動機發(fā)生斷相、過載、短路、欠壓、過壓和漏電等故障時實現(xiàn)保護(hù)，還具有電流電壓顯示，時間控制，軟件自診斷，來電自恢復(fù)，自啟動順序，故障記憶，自瑣和遠(yuǎn)傳報警，顯示故障時的電流、電壓故障前后用代號閃爍示警，配置RS485通訊接口，實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)。同時可監(jiān)控、監(jiān)測256臺電動機工作等功能。

（四）電動機保護(hù)器在國民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中的重要意義

電動機保護(hù)器（電機保護(hù)器）是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件。是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機電產(chǎn)品。幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域；是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防建設(shè)及人民生活正常生產(chǎn)和安全工作的重要保證，在國民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用。

《中華人民共和國節(jié)約能源法》規(guī)定：“節(jié)能是指加強用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源”；“節(jié)能發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針”。節(jié)能是系統(tǒng)工程。 據(jù)不完全統(tǒng)計，全國運行的1KW-320KW低壓電動機數(shù)量為6000萬臺，占電網(wǎng)用電量的70%以上，是工農(nóng)業(yè)及商業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的動力設(shè)備。全國每年燒毀電動機數(shù)量約300萬臺，容量為10億千瓦，每年僅電動機在燒毀過程中就耗電為數(shù)億度，修理費高達(dá)數(shù)100億元左右，造成停工停產(chǎn)損失竟達(dá)數(shù)100億元。僅上述費用不算，還會造成電機修理后功率下降，耗電量大，性能變差直接影響企業(yè)正常生產(chǎn)。

按上述情況舉例說明：

1．電機比過去更容易燒毀繞組，是由于絕緣技術(shù)的不斷發(fā)展，在電機的設(shè)計上既要求增加出力，又要求減小體積，使新型電動機的熱容量越來越小，過負(fù)荷能力越來越弱；再由于生產(chǎn)自動化程度的提高，要求電動機經(jīng)常運行在頻繁的起動、制動、正反轉(zhuǎn)以及變負(fù)荷等多種方式，對電動機保護(hù)裝置提出了更高的要求。另外，電動機的應(yīng)用面更廣。常工作于環(huán)境極為惡劣的場合，如潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場合。再加上電動機制造上的不規(guī)范，設(shè)備管理上的疏漏。所有這些，造成了如今的電動機比過去更容易損壞，尤其是過載、短路、缺相、掃膛等故障出現(xiàn)頻率最高

2．傳統(tǒng)的保護(hù)裝置保護(hù)效果不甚理想，是傳統(tǒng)的電機保護(hù)裝置以熔斷器、熱繼電器為主。熔斷器主要用于短路保護(hù)，熔斷器電流的選擇需考慮電動機的起動電流，所以單獨使用熔斷器保護(hù)電動機是不可取的。熱繼電器是應(yīng)用最廣的電機過載保護(hù)裝置，但熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩(wěn)定性差，保護(hù)不可靠。事實也正是這樣，盡管許多設(shè)備安裝了熱繼電器，但電機損壞而影響正常生產(chǎn)的現(xiàn)象仍普遍存在。傳統(tǒng)的保護(hù)裝置還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)電動機的機械磨損監(jiān)測、定轉(zhuǎn)子偏心監(jiān)測的產(chǎn)品。

3、電機保護(hù)器如今已由過去的機械式發(fā)展為電子式和智能型，靈敏度高，可靠性高，功能多，調(diào)試方便?？芍苯语@示電動機的電流、電壓、溫度等參數(shù)，保護(hù)動作后故障種類一目了然，極大方便了故障的判斷，有利于生產(chǎn)現(xiàn)場的故障處理和縮短恢復(fù)生產(chǎn)時間。另外，根據(jù)電動機氣隙磁場進(jìn)行電動機偏心檢測技術(shù)使電動機磨損狀態(tài)在線監(jiān)測成為可能，通過曲線顯示反映電動機偏心程度的值的變化趨勢，記錄兩年時間該值的變化情況，可早期發(fā)現(xiàn)軸承故障，做到早發(fā)現(xiàn)，早處理，避免掃膛事故發(fā)生。

3．選用電動機保護(hù)裝置的目的，既能使電動機充分發(fā)揮過載能力，又能免于損壞，而且還能提高電力拖動系統(tǒng)的可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。在能滿足保護(hù)要求的情況下首先考慮最簡單保護(hù)裝置，當(dāng)簡單的保護(hù)裝置不能滿足要求時，或?qū)ΡＷo(hù)功能和特性提出更高要求時，才考慮應(yīng)用復(fù)雜的保護(hù)裝置，做到經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)一。具體的功能選擇應(yīng)根據(jù)綜合考慮電動機的本身的價值、負(fù)載情況、環(huán)境好壞、電動機的重要程度、退出運行是否對生產(chǎn)系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響等因素，力爭做到經(jīng)濟(jì)合理。

4、 理想的電動機保護(hù)器不是功能最多，也不是所謂最先進(jìn)的，而是應(yīng)該最實用的。那么何為實用呢？實用應(yīng)滿足可靠、經(jīng)濟(jì)、方便等要素，具有較高的性能價格比。那么何為可靠呢？可靠首先應(yīng)滿足功能的可靠，如過電流、斷相功能必須對各種場合、各種過程、各種方式發(fā)生的過電流、斷相均能可靠的動作。其次自身的可靠（既然保護(hù)器是保護(hù)別人的，尤其應(yīng)具有很高的可靠性）必須具有對各種惡劣環(huán)境的適應(yīng)性穩(wěn)定性、耐久性。經(jīng)濟(jì)性：采用先進(jìn)的設(shè)計、合理的結(jié)構(gòu)，專業(yè)化、規(guī)?；纳a(chǎn)，降低產(chǎn)品成本，給用戶帶來極高的經(jīng)濟(jì)效益。方便性：必須在安裝、使用、調(diào)整、接線等方面，盡可能的簡易方便。

觸點容量 AC220V/5A AC380V/3A 電壽命大于1000000次

觸點特性 觸點J1常閉,觸點J2常開,若需特制訂做生產(chǎn).

工作電壓 AC220V、AC380V±15[%] 50HZ±2[%]其它規(guī)格訂做生產(chǎn).

允許誤差 ±5[%]

分體顯示 距離小于5米 標(biāo)準(zhǔn)配標(biāo)為0.6米

外形尺寸 143mm×66mm×157mm

分體開孔 121mm×51mm

電流測量范圍 1-400A

功 耗 小于 3 W

電流輸出 4-20mA

起動閉鎖延時 10秒-20秒反時限

過流跳閘時間 反時限特性(4-60秒)

斷相跳閘時間 小于 2秒

過壓跳閘時間 小于2秒(大于工作電壓15[%])

漏電跳閘時間 小于0.2秒(漏電電壓大于50V)

手動復(fù)位時間 2秒

（一）全國每年因維修電動機浪費電磁線約1億公斤，若少生產(chǎn)1億公斤電磁線（每公斤需用電33.4度）每年就可節(jié)約用電33.4億度。

（二）電動機保護(hù)器（電機保護(hù)器）與企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益關(guān)系計算公式如下：

Qs=電動機修理費×保護(hù)器可靠系數(shù) 電機拆裝費 停工損失－保護(hù)器購買費－保護(hù)安裝費

=(電動機修理費×保護(hù)器可靠系數(shù)－保護(hù)器購買費) (電機拆裝費 停工損失－保護(hù)安裝費)

=(直接經(jīng)濟(jì)效益) (間接經(jīng)濟(jì)效益)

例如：有一臺55KW電動機，若燒壞后修理費為2500元，配置一臺使用可靠系數(shù)為98%，售價為490元電動機保護(hù)器，它使電機免遭燒毀而產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益QZ為：

QZ=電動機修理費×保護(hù)器可靠系數(shù)－保護(hù)器購買費=2500×98%－490=1960（元）

直接節(jié)省比例：ρ=1960/2500×100%=78.4%

計算結(jié)果：用戶購買電動機保護(hù)器的結(jié)果，能夠節(jié)省了1960元，節(jié)省比例為78.4%。

電動機功率修理費（大約）購買電動機保護(hù)器（電機保護(hù)器）費用相對節(jié)省費用

10KW900元350元550元

20KW1300元380元920元

30KW1800元490元1310元

60KW3000元590元2410元

90KW5000元690元4310元

注：此處假設(shè)電動機保護(hù)器（電機保護(hù)器）的可靠系數(shù)為100%