摘要：异步电动机的保护是涉及电气装置和机械设备可靠、正常运行的关键之一。直接检测电动机绕组的温度来保护过载引起的过热是很有效的保护方法，但由于需要直接埋入电动机绕组里，价格较贵、维修困难等原因，仅在部分频繁操作的场合使用；从经济性考虑，采用电流检测型更为有利，如热继电器仍是一种价廉、简单、可靠的电动机保护形式；对动作性能要求较高及功能要求全或价格昂贵的大容量电动机保护，则可采用电子式或固态继电器；对一般要求，则可采用带热—磁脱扣的电动机保护用断路器更实用。但不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与短路保护装置的协调配合。
关键词：异步电机；电气保护
电动机的保护往往与其控制方式有一定关系，即保护中有控制，控制中有保护。如电动机直接起动时，往往产生4—7 倍额定电流的起动电流。若由接触器或断路器来控制，则电器的触头应能承受起动电流的接通和分断考核，即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧，以致损坏电器；对塑料外壳式断路器，即使是不频繁操作，也很难达到要求。因此，使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用，此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核，而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核，至于保护功能，由配套的保护装置来完成。
一、异步电动机的电气保护装置
电动机的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的，而绕组的过热往往是流经绕组的电流过大引起的。从这方面来讲的话，对电动机的保护就主要有电流、温度检测两大类型。
1．电流检测型保护装置
（1）电子式过电流继电器。通过内部各相电流互感器检测故障电流信号，经电子电路处理后执行相应的动作。电子电路变化灵活，动作功能多样，能广泛满足各种类型的电动机的保护。其特点是：多种保护功能。主要有三种：过载保护，过载保护+断相保护，过载保护+断相保护+反相保护。
(2)带有热—磁脱扣的电动机保护用断路器。热式作过载保护用，结构及动作原理同热继电器，其双金属热元件弯曲后有的直接顶脱扣装置，有的使触点接通，最后导致断路器断开。电磁铁的整定值较高，仅在短路时动作。其结构简单、体积小、价格低、动作特性符合现行标准、保护可靠，故日前仍被大量采用．特别是小容量断路器尤为显著。
(3)热继电器，利用负载电流流过经校准的电阻元件，使双金属热元件加热后产生弯曲，从而使继电器的触点在电动机绕组烧坏以前动作。其动作特性与电动机绕组的允许过载特性接近。热继电器虽然动作时间准确性一般，但对电动机可以实现有效的过载保护。随着结构设计的不断完善和改进，除有温度补偿外，它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等。
(4)固态继电器。它是一种从完成继电器功能的简单电子式装置发展到具有各种功能的微处理器装置。其成本和价格随功能而异，最复杂的继电器实际上只能用于较大型、较昂贵的电动机或重要场合。它监视、测量和保护的主要功能有： 最大的起动冲击电流和时间；热记忆；大惯性负载的长时间加速；断相或不平衡相电流；相序；欠电压或过电压；过电流(过载)运行；堵转；失载(机轴断裂，传送带断开或泵空吸造成工作电流下跌)；电动机绕组温度和负载的轴承温度。上述每一种信息均可编程输入微处理器，主要是加上需要的时限，以确保在电动机起动或运转过程中产生损坏之前，将电源切断。还可用发光二极管或数字显示故障类别和原因，也可以对外向计算机输出数据。
(5)带有电子式脱扣的电动机保护用断路器。其动作原理类同上述电子式过电流继电器或固态继电器。
(6)软起动器，软起动器的主电路采用晶闸管，控制其分断或接通的保护装置一般做成故障检测模块，用来完成对电动机起动前后的异常故障检测，如断相、过热、短路、漏电和不平衡负载等故障，并发出相应的动作指令。其特点是系统结构简单，采用单片机即可完成，适用于工业控制。
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2．温度检测型保护装置
(1)热保护器。它是装在电动机本体上使用的热动式过载保护继电器。与温度继电器不同的是带2个触头的碗形双金属片作为触桥串在电动机回路，既有流过的过载电流使其发热，又有电动机温度使其升温，达到一定值时，双金属片瞬间反跳动作，触点断开，分断电动机电流。它可作小型三相电动机的温度、过载和断相保护。
(2)检测线圈测温。电动机定子每相绕组中埋入1—2 个检测线圈，由自动平衡式温度计来监视绕组温度。
(3)双金属片温度继电器。它直接埋入电动机绕组中。当电动机过载使绕组温度升高至接近极限值时，带有一触头的双金属 片受热产生弯曲，使触点断开而切断电路。
(4)热敏电阻温度继电器。它直接埋入电动机绕组中，一旦超过规定温度，其电阻值急剧增大10—1000 倍。使用时，配以电子电路检测，然后使继电器动作。保护装置与异步电动机的协调配合，为了确保异步电动机的正常运行及对其进行有效的保护，必须考虑异步电动机与保护装置之间的协调配合。特别是大容量电网中使用小容量异步电动机时，保护的协调配合更为突出。
3．过载保护装置与电动机的协调配合
(1)过载保护装置的动作时间应比电动机起动时间略长一点。电动机过载保护装置的特性只有躲开电动机起动电流的特性， 才能确保其正常运转；但其动作时间又不能太长，其特性只能在电动机热特性之下才能起到过载保护作用。
(2)过载保护装置瞬时动作电流应比电动机起动冲击电流略大一点。如有的保护装置带过载瞬时动作功能，则其动作电流应 比起动电流的峰值大一些，才能使电动机正常起动。
(3)过载保护装置的动作时间应比导线热特性小一点，才能起到供电线路后备保护的功能。
4．过载保护装置与短路保护装置的协调配合
一般过载保护装置不具有分断短路电流的能力。一旦在运行中发生短路， 需要由串联在主电路中的短路保护装置(如断路器或熔断器等)来切断电路。若故障电流较小，属于过载范围，则仍应由过载保护装置切断电路。故两者的动作之间应有选择性。
二、异步电动机的维护检查
电动机日常维护检查的目的是及早发现设备异常状态，及时进行处理、防止事故扩大。维护人员根据继电器保护装置的 动作和信号可以发现异常现象，也可以靠维护人员的经验类判断事故苗头。
1、外观检查，靠视觉可以发现下列异常现象： (1)外观检查，可以发现电机外部零件有无磨损，有无油污、粉尘和腐蚀现象。 仪表指示是否正常，有无指示，三相电流、电压是否平衡。仪表无指示与不正常，则表明电源电压不平衡、熔丝被烧断、转子三相电阻不平衡、单相运转、导体接触不良等。 (4)表指示过大，则表明电机过载、轴承损伤、机械卡住等。 (5)电动机停止转动，其原因有：电源停电；定、转子铁芯相擦；三型电机单型运转：由于电压过低致使电机转矩 太小；负载过大；单相电动机的离心开关有故障；电压降过大等。
2、用听诊棒听电机声音，可以听到电磁噪声、通风噪声、机械摩擦声和轴承杂音等，从而判断出电机故障。引起电机噪声大的原因： 在机械方面有：轴承故障；机械不平衡；紧固螺丝松动；联轴器连接不符要求。 在电气方面有：电压不平衡；单相运转；绕组有断路、击穿等故障； 起动性能不好；加速性能不好。
3、用鼻闻可以发现焦味。其造成原因有：电机过热；绕组烧毁；缺相运转；润滑不好；轴承烧毁；绕组击穿。
4、手摸电动机外壳表面，可以发现电动机振动和温升是否过高。 其中造成电机振动原因有：机械不平衡;电压不平衡;电机缺相运转;饶组断路和击穿故障。
结语：异步电机的电气保护装置对电动机的正常运行起着至关重要的作用，只有了解每个装置的性能，才能在电动机的应用中更好的发挥作用；对电动机运行中出现的电气保护装置检修的问题，要根据情况分析故障发生的原因并找到最佳解决办法，为电动机的正常运行提供保障。
论文作者:钱亮亮
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
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