電機保護器的作用是給電機全面的保護，在電機出現過載、過流、缺相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉子偏心時，予以報警或保護的裝置。
基本介紹
- 中文名：電機保護器
- 作用：給電機全面的保護
- 性質：報警或保護的裝置
- 分類：雙金屬型和熱敏電阻+電子模組型
簡介,選型,類型,雙金屬型,複合型,智慧型型,保護模組,燒毀原因,常見疑問,發展現狀,選擇原則,
簡介
電機保護器的用於給電機全面的保護，在電機出現過載、過流、缺相、堵轉、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉子偏心時，予以報警或保護的裝置。國內外廣泛使用的壓縮機電機保護器有大兩類：雙金屬型和熱敏電阻+電子模組型。它們的結構不同，作用也不同。
選型
市場上電機保護產品未有統一標準，型號規格五花八門。製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；用戶在選型時應充分考慮電機保護實際需求，合理選擇保護功能和保護方式，才能達到良好的保護效果，達到提高設備運行可靠性，減少非計畫停車，減少事故損失的目的。
(一）與選型有關的條件
2、環境條件：主要指常溫、高溫、高寒、腐蝕度、震動度、風沙、海拔、電磁污染等。
3、電機用途：主要指拖動機械設備要求特點，如風機、水泵、空壓機、車床、油田抽油機等不同負載機械特性。
5、其他方面：用戶對現場生產監護管理情況，非正常性的停機對生產影響的嚴重程度等。
與保護器的選用相關的因素還有很多，如安裝位置、電源情況、配電系統情況等；還要考慮是對新購電機配置保護，還是對電機保護升級，還是對事故電機保護的完善等；還要考慮電機保護方式改變的難度和對生產影響程度；需根據現場實際工作條件綜合考慮保護器的選型和調整。
（二）電機保護器的常見類型
1、熱繼電器：普通小容量交流電機，工作條件良好，不存在頻繁啟動等惡劣工況的場合；由於精度較差，可靠性不能保證，不推薦使用。
2、電子型：檢測三相電流值，整定電流值採用電位器或拔碼開關，電路一般採用模擬式，採用反時限或定時限工作特性。保護功能包括過載、缺相、堵轉等，故障類型採用指示燈顯示，運行電量採用數碼管顯示。
3、智慧型型：檢測三相電流值，保護器使用單片機，實現電機智慧型化綜合保護，集保護、測量、通訊、顯示為一體。整定電流採用數字設定，通過操作面板按鈕來操作，用戶可以根據電機具體情況在現場對各種參數修正設定；採用數碼管作為顯示視窗，或採用大螢幕液晶顯示，能支持多種通訊協定，如ModBUS、ProfiBUS等，價格相對較高，用於較重要場合；高壓電機保護均採用智慧型型保護裝置。
4、熱保護型：在電機中埋入熱元件，根據電動機繞組的溫度進行保護，保護效果好；但電機容量較大時，需與電流監測型配合使用，避免電機堵轉時溫度急劇上升時，由於測溫元件的滯後性，導致電機繞組受損。
5、磁場溫度檢測型：在電機中埋入磁場檢測線圈和測溫元件，根據電機內部旋轉磁場的變化和溫度的變化進行保護，主要功能包括過載、堵轉、缺相、過熱保護和磨損監測，保護功能完善，缺點是需在電機內部安裝磁場檢測線圈和溫度感測器。
(三) 保護器類型在電動機工作條件下的選擇
1、對於工作條件要求不高、操作控制簡單，停機對生產影響不大的單機獨立運行電機，可選用普通型保護器，因普通型保護器結構簡單，在現場安裝接線、替換方便，操作簡單，具有性價比高等特點。
2、對於工作條件惡劣，對可靠性要求高，特別是涉及自動化生產線的電動機，應選用中高檔、功能較全的智慧型型保護器。
3、對於防爆電機，由於軸承磨損造成偏心，可能導致防爆間隙處摩擦出現高溫，產生爆炸危險，應選擇磨損狀態監測功能。對於大容量高壓潛水泵等特殊設備，由於檢查維護困難，也應選擇磨損狀態監測功能，同時監測軸承的溫度，避免發生掃膛事故造成重大經濟損失。
4、套用於有防爆要求場所的保護器，要根據套用現場的具體要求，選用相應的防爆型保護器，避免安全事故發生。
(四) 保護器主電流的接線方式選擇
主電流接線方式分為：
1、一次穿芯式（也可以利用外圍電流互感器二次迴路）
2、接線柱式（也可以利用外圍電流互感器二次迴路）
3、直接插進式
一次穿芯式接線方便安全，避免了因接線柱接觸不良引起接觸電阻發熱。電動機額定電流值在5A以上，一般都可以選用一次穿芯接線。
直接插進接線方式接線方便，特別對於那些空間小、適合安裝位置的情況下，選用插進式保護器可以與接觸器輸出主觸頭直接相接。
(五) 保護器整定電流範圍的選擇
為了適應不同功率電動機的選配，保護器基本上都設有一定的電流調節範圍，在選用保護器時，根據電動機額定電流值儘可能選擇整定電流範圍中間區域的值。
(六) 工作電源選擇
工作電源主要是供保護器內部電路工作，無需工作電源型除外，工作電源等級一般分為：AC380V，220V，110V，36V。對於工作電源選擇無特殊要求，因為它是獨立供電單元，用戶只要根據電動機控制迴路電壓等級來選擇。
類型
雙金屬型
雙金屬型保護器實際上是一種用雙金屬片製成的開關或繼電器，由於價格低廉而得到廣泛套用。雙金屬片由兩層熱膨脹係數不同的合金疊合而成，其中，膨脹係數較大的稱為主動層；膨脹係數較小的稱為被動層。由於兩層材料膨脹係數不同，雙金屬片在溫度升高時會彎曲變形，而溫度降低後又會恢復原來的樣子。人們利用這一現象，製作出能夠在指定溫度下閉合或斷開的開關。
對於壓縮機電機而言，當繞組溫度升高到一定溫度時（比如110℃），需要及時斷開電源，以防燒毀；而當溫度降低到某個溫度（比如60℃）後又可自動復位，壓縮機恢復運轉。這就是雙金屬片保護器的工作原理。
雙金屬型保護器可分為兩種：熱保護器和過載保護器。熱保護器自身不發熱，熱量來自被保護部位的發熱。過載保護器內有電熱器（電熱絲或電熱盤），當電流過大時，電熱器的發熱會引起雙金屬片變形。
熱保護器外觀像鉛筆頭，常捆綁或貼上在定子繞組溫度比較高的位置，繞組溫度通過金屬殼體傳給雙金屬片。當繞組溫度超過設定溫度後，熱保護器跳開，與熱保護器相連的控制迴路就斷開，從而觸發主迴路接觸器跳開，壓縮機停止運轉。熱保護器的熱回響時間是一個重要參數，一般都可以在到達設定溫度後幾秒內會動作。安裝時一定要確保熱接觸良好，否則就無法及時動作，起不到熱保護作用。
與熱保護器不同，過載保護器內有一個或多個小電熱器（電熱絲或電熱片），電熱器串聯在單相或三相主迴路中。當電機出現過載時，電流增大，電熱器溫度迅速升高並引起雙金屬片變形，連線主迴路的觸點分離，壓縮機停機。
過載保護器也可以通過殼體傳熱，因此過載保護器本身也是一個熱保護器。過載保護器體積大，熱回響比較慢。此外，外置過載保護器不能當熱保護器使用。
在安裝方面，各有利弊。熱保護器與主迴路無關，因此對電機電流幾乎沒有限制，但需要串聯在控制迴路中，接線複雜。過載保護器直接串聯在主迴路，不需要額外接線，簡單直觀，但不適合電流很大的電器，以免觸點拉弧或焊合。熱保護器可以很好的應付電機過熱，比如電壓異常、相不平衡甚至缺相引起的過熱，電機冷卻不足（如製冷劑泄漏和回氣壓力過低）引起的過熱，高低壓串氣（渦盤損壞、活塞環損壞、泄壓閥打開等）引起的過熱、潤滑不良、抱軸甚至 堵轉等引起的過熱。熱保護器不能很好應付大電流問題，因此往往還需要在主迴路過載保護器或配置限流器等。過載保護器對大電流反應很快，引起大電流的常見現象包括：電源性相不平衡、缺相以及由接觸器引起的缺相、冷凝壓力過高、潤滑不良引起的抱軸、連桿斷裂或活塞咬缸引起的堵轉、渦盤或十字滑環損壞等引起的堵轉。15HP以下的商用壓縮機普遍採用Klixon等品牌過載保護器。
複合型
大壓縮機的工作電流很大，過載保護器吸合時引會起電弧，無法使用。普遍採用的保護方式熱敏電阻+電子模組的保護方式。在三相繞組中布置幾個熱敏電阻，並將熱敏電阻串聯（也有並聯的）起來，與電子模組相應端子（如S1、S2）相連。當熱敏電阻溫度到達某個臨界溫度時，其阻值會從正常溫度下的幾百歐姆劇烈增大到幾千歐姆甚至上萬歐姆，觸發電子模組內的控制迴路（如M1、M2）斷開，壓縮機停機；而當溫度降低到設定值後，模組內控制迴路會自動閉合，電機恢復運轉。
熱敏電阻體積小，可以安置於繞組中，熱回響很快。此外，熱敏電阻價格低廉，因此可以多布置幾個，大大增加監測範圍。電子模組除監測熱敏電阻的阻值外，還具有判斷主迴路缺相和相序錯誤等功能。對渦旋壓縮機、螺桿壓縮機和離心壓縮機，相序錯誤是一個很大的錯誤，模組會自動鎖定。
大型渦旋壓縮機、多缸活塞壓縮機、螺桿壓縮機等普遍選用熱敏電阻+電子模組這種熱保護方式。
智慧型型
電機智慧型保護器是設計用於工礦企業等380/660V低壓配電網電動機的保護、測控，其具有實時測量、保護、監控、顯示、通訊等功能。
保護器給予現金的積體電路及微機技術，採用微處理晶片作為核心運算單元，運作速度快。可靠性高，並具有完善的通訊功能和模擬變送輸出能力。對電機提供多方面完善的綜合保護，性能可靠，操作方便，卻便於安裝維護等優點。保護範圍和靈敏度都比熱繼電器高，可以有效避免以往常常是電機燒壞，熱繼電器卻不動作的情況，是熱繼電器的理想升級產品。
使用環境溫度：-20°~55°C，相對濕度：《90%，無腐蝕氣體、無劇烈震動，衝擊的場所。
智慧型電機保護器的分為常規型和純保護型，常規繼電器裝置K1出口機電為常閉點，保護動作打開，節點可手動自動復歸莫邪可以做自動復歸，直接替代熱繼電器使用。純保護型K1出口為常開點。
矛盾：
1.採用繼電器的常開觸點實行保護方案，其特點主迴路不工作時觸點常開，所以其觸點必須串接於接觸器的自保迴路，這樣即使用戶感到安裝不便，又無法用於自動控制的電路；
2.、用繼電器的常閉觸點動作實行保護方案，雖然其控制觸點可象熱繼電器一樣直接串接於控制迴路，但由於其自動復位，同樣也無法適用於自動控制系統。這大大限制了電子式電機保護器的使用範圍。一方面替代熱繼電器時需改變控制線路，另一方面不能使用於因無人看守，長期工作，故障率相對較高的需自動控制的設備如水泵、壓縮機等。
保護模組
符合DIN 44081/082標準，具有不同的感應溫度，最高可達到9個PTC感應器，可以被連線到測試迴路輸入端，因此只要一個INT69馬達保護器，就可以監控制1至多個電機驅動裝置的溫度過熱量（比如馬達旋轉，引擎驅動，軸承測量）。如果一個被監控區域的溫度超過了各自PTC感應器的正常反應溫度，感應器的電阻增高，同時INT69馬達保護器就把馬達電流接觸器關閉。當溫度降低到規定溫度下大約3K，這個模組就重新啟動。輸出繼電器提供無電壓的可轉換的連線，同時只要溫度不超過正常的溫度，它就會提供能量，使它具有了自我監控功能。因為這個設備也作用在PTC上，或者引導打開迴路。
INT69電機保護器接線圖
INT69電機保護器接線圖燒毀原因
實際套用中，能引起電機燒毀的原因很多，大概可以分為以下幾大類：
（1）各種原因引起的電機過載，電流過大；
（2）電壓太低或太高、相不平衡或缺相（包括接觸器故障引起的缺相）引起的電流不平衡；
（3）製冷劑泄漏或管路問題引起的回氣壓力過低，電機冷卻不足；
（4）繞組絕緣層受損或製冷劑含水量過高，短路燒毀等。理論上，過載保護器能有效應付前2種情況，而熱保護器能應付前3種情況。第4種情況中的“短路”可能與質量或安裝有關，也可能與金屬屑或製冷劑含水量太高有關。實際使用中，幾種情況可能同時出現，並且互為因果，不可能像實驗室那樣，總是用嶄新的壓縮機作測試，而且往往將問題簡單化。 目前使用的熱保護器和過載保護器的最大局限在與無法從根子上避免上述所有現象的發生，因而對電機的保護也只能停留於事後的“冷卻療法”，即暫時停機，讓壓縮機自然冷卻，然後再運轉。熱保護器和過載保護器沒有吸合次數限制，電機往往會在“保護－運轉－再保護－再運轉”的循環中燒毀。對於突發事件，如由銅屑等引起的繞組絕緣損壞或短路，電機會瞬間高溫燒毀，熱保護器和過載保護器都來不及反應，無法保護。
常見疑問
1．為什麼電機比以前更容易燒毀？
由於絕緣技術的不斷發展，在電機的設計上既要求增加出力，又要求減小體積，使新型電機的熱容量越來越小，過負荷能力越來越弱；再由於生產自動化程度的提高，要求電機經常運行在頻繁的起動、制動、正反轉以及變負荷等多種方式，對電機保護裝置提出了更高的要求。另外，電機的套用面更廣，常工作於環境極為惡劣的場合，如潮濕、高溫、多塵、腐蝕等場合。所有這些，造成了電機比過去更容易損壞，尤其是過載、短路、缺相、掃膛等故障出現頻率最高。
2．為什麼傳統的保護裝置保護效果不甚理想？
傳統的電機保護裝置以熱繼電器為主，但熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩定性差，保護不可靠。事實也是這樣，儘管許多設備安裝了熱繼電器，但電機損壞而影響正常生產的現象仍普遍存在。
3、電機保護的發展現狀？
電機保護器已由過去的機械式發展為電子式和智慧型型，可直接顯示電機的電流、電壓、溫度等參數，靈敏度高，可靠性高，功能多，調試方便，保護動作後故障種類一目了然，既減少了電機的損壞，又極大方便了故障的判斷，有利於生產現場的故障處理和縮短恢復生產時間。另外，利用電機氣隙磁場進行電機偏心檢測技術，使電機磨損狀態線上監測成為可能，通過曲線顯示電機偏心程度的變化趨勢，可早期發現軸承磨損和走內圓、走外圓等故障，做到早發現，早處理，避免掃膛事故發生。
3．保護器選擇的原則？ 合理選用電機保護裝置，實現既能充分發揮電機的過載能力，又能免於損壞，從而提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。具體的功能選擇應綜合考慮電機的本身的價值、負載類型、使用環境、電機主體設備的重要程度、電機退出運行是否對生產系統造成嚴重影響等因素，力爭做到經濟合理。
4、理想的電機保護器？ 理想的電機保護器不是功能最多，也不是所謂最先進的，而是應該滿足現場實際需求，做到經濟性和可靠性的統一，具有較高的性能價格比。根據現場的實際情況合理地選擇保護器的種類、功能，同時考慮保護器安裝、調整、使用簡單方便，更重要的是要選擇高質量的保護器。
發展現狀
目前電動機保護器已由過去的機械式發展為電子式和智慧型型，靈敏度高，可靠性高，功能多，調試方便。可直接顯示電動機的電流、電壓、溫度等參數，保護動作後故障種類一目了然，極大方便了故障的判斷，有利於生產現場的故障處理和縮短恢復生產時間。另外，根據電動機氣隙磁場進行電動機偏心檢測技術使電動機磨損狀態線上監測成為可能，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，可早期發現軸承故障，做到早發現，早處理，避免掃膛事故發生。
選擇原則
選用電動機保護裝置的目的，既能使電動機充分發揮過載能力，又能免於損壞，而且還能提高電力拖動系統的可靠性和生產的連續性。在能滿足保護要求的情況下首先考慮最簡單保護裝置，當簡單的保護裝置不能滿足要求時，或對保護功能和特性提出更高要求時，才考慮套用複雜的保護裝置，做到經濟性和可靠性的統一。具體的功能選擇應根據綜合考慮電動機的本身的價值、負載情況、環境好壞、電動機的重要程度、退出運行是否對生產系統造成嚴重影響等因素，力爭做到經濟合理。
