电动机的保护教案

电动机的保护教案（共11篇）

1.电动机的保护教案 篇一

1.高压变频器简介

高压变频器的基本组成如图1所示。高压变频器的种类很多，其主要包括直接变频器(循环变频器)和间接变频器(脉冲调制型、负载换流型、中点钳位型、飞跨电容型、H桥级联型)。

2.传统电动机保护配置与变频器电动机保护配置

2.1传统电动机保护配置

异步电动机的故障有定子绕组相间短路故障、绕组的匝间短路故障和单相接地故障;不正常运行状态主要有过负荷、堵转、起动时间过长、三相供电不平衡或断相运行、电压异常等。因此，对于高压电动机，根据规程以差动保护或电流速断为主保护，以过负荷保护、过流保护、负序保护、零序保护及低电压保护等作为后备保护。

2.2变频器电动机保护配置

为了确保系统的可靠性，工频旁路一般都是用变频器来进行，这样也使电动机能够正常工作。如图3所示，在保证变频器检修时，开关K1、K2与主回路没有接触点，此时闭合开关K，电动机运行主要是通过旁路来进行。当按照此情况运行时，电动机由高压母线工频电压直接驱动，开关出线以及电动机本体就是进线开关QF处保护装置的保护对象。因此，电动机保护配置就需要根据常规电动机保护的要求进行，对于有差动保护要求的，需要增加电动机差动保护装置。当断开开关K3时，由变频器拖动电动机时，开关出线以及变频器就是进线开关QF处保护装置的保护对象。目前，由整流变压器等部分构成的变频器是发电厂比较常用的，也就是说，开关出线以及整流变压器是进线开关QF处保护装置的保护对象。此时电动机的负荷与母线隔离后高压变频器的负荷相同，因此，高压变频系统的控制器能够实现电动机的保护。当然也有些电动机无法实现差动保护，因为开关处电流与电动国际中性侧电流频率不同，此时步伐实现保护，只能选择退出。

目前变频器电动机保护配置方式主要存在两个问题：(1)对于kW以上的电动机，需要配置差动保护。因此，在变频器拖动电动机情况下，电动机差动保护退出，保护的可靠性受到影响。(2)任意时刻，变压器保护装置、电动机保护装置只有一台投入使用，降低了装置的使用效率。

3.高压变频器在电动机继电保护中运用时产生的问题

一般而言，高压异步电动机应装设纵联差动保护。对6.3MVA及以上的变压器应装设本保护，用于保护绕组内及引出线上的相间短路故障;保护装置宜采用三相三继电器式接线，瞬时动作于变压器各侧断路器跳闸，当变压器高压侧无断路器时，则应动作于发电机变压器组总出口继电器，使各侧断路器及灭磁开关跳闸。对2MVA及以上采用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器也应装设本保护。

目前而言，工变频互动方式是现场电动机加装变频器所采用的主要改造方式，其系统架构如图2所示。

变频器可以通过可编程逻辑控制器自动完成或者手动完成变频与工频之间的切换，但是条件是当变频器出现故障或者工况要求进入工频供电;在工频运行时，如果变频运行需要重新投入进行，那么工频与变频状态的切换就可以通过自动或者手动完成。

当电动机处于工频运行工况时，那么对于现场使用要求，常规电动机保护对此要求是能够满足的;当电动机处于变频运行工况时，由于变频器装置的加入，在频率、相位上，变频器的输入和输出电流之间的关系不大，如果其保护配置还是按照原来的方法进行，那么要想实现保护功能就受到了阻碍。因此，在具有高压变频器的电动机中，只需对电动机进行单独保护就行，不应将变频器纳入差动保护的范围。差动保护范围为：始端电流互感器应置于变频器的输出端，而非电源开关侧，末端电流互感器置于电动机的中性点侧。

电动机在变频运行工况时，变频器输出频率范围一般可以达到0.5~120Hz，现场实际调频运行范围一般在15~50Hz。而目前常用的微机保护装置均是根据行业标准设计的，即采用固定频率50Hz进行数字采样计算，如何让微机保护装置能够适用于大范围频率运行是变频电动机保护必须解决的问题。同时，考虑到在变频器电源输出侧不方便装VT，如何实时测量电动机运行频率也是需要解决的难题。

4变频差动保护原理

装置的宽频率运行采用实时频率测量、实时频率跟踪、实时电流互感器补偿的方式来实现引风机变频工况的差动保护。装置采用了电压和电流相结合的`测频模式，当电压不能接在装置外回路时，此时采用电流测频。同时软件过零点测频算法和实时频率跟踪相结合是装置的频率测量的采用的主要方法，并且在此基础上，采用了幅值自动补充功能，主要是考虑到了不同频率下幅频特性的不一致，从而在不同范围内使装置具有可靠的采样精度得以保证，装置的正确可靠动作也得到了进一步的实现。

5.变频器电动机差动保护

高压变频器在电动机中的运用，在此情况下，如图3所示，由于电动机机端CT1与CT3两处的电流频率不同，而导致传统的电动机差动保护无法使用。目前磁平衡差动保护的应用主要存在以下问题：(1)目前发电厂使用的电动机基本上都无法提供磁平衡差动所需要的中性侧电缆引出。(2)磁平衡差动的电流是在变频器下方，非工频电流。对于微机保护，按照工频50Hz整定的定值不适用于非工频情况。由于差动保护的两侧电流必须为同一频率下电流。可考虑在变频器下方、电动机上方加装一组CT，即CT2，此组CT可安装于变频器柜中，由CT2和CT3两组电流构成差动保护。常规差动保护为相量差动，其原理是用傅里叶算法，根据一个周波的采样点计算出流入和流出电流的实虚部，再计算出差动和制动电流的幅值、相位后用相量比较的方式构成判据。由于电流非50 Hz工频，因此在进行傅里叶计算时需要通过频率跟踪保证计算结果的正确。由于变频器下方无电压引入，因此通过常规的电压跟踪频率方式无法实现。有厂家提出利用电流跟踪频率，但由于电流跟踪频率存在较大的误差，容易引起保护的误动、拒动，在实际中并不采用。

对于差动保护中采用的采样值差动，微机保护中所有通道采样均为电流在同一时刻的瞬时值:当被保护设备没有横向内部故障时，各采样电流值之和为零;当发生内部故障时，各采样电流值之和不为零。采样值差动保护就是利用采样值电流之和按一定的动作判据构成。

与常规相量差动保护相比，采样值差动具有动作速度快、计算量少等特点，是微机差动保护领域的一个突破，己应用于母差、变压器等保护中。采样值差动不涉及傅氏计算，变频器所带来的谐波也不会影响其计算精度，因此，对工作于25~50Hz的高压变频电动机，其差动保护可以利用该算法实现。

总而言之，就目前高压变频器在电动机继电保护中的运用而言，实现差动保护主要采用值差动保算法来进行，可以最终使用一台装置来实现变压器与电动机保护装置的功能，这样不仅使高压变频器在电动机继电保护中实现了相应的功能，而且也使成本节省了很多。

参考文献：

1. Science and Technology Information, , (16)

2.电动机的保护教案 篇二

在工、农业生产中90%的动力来自于三相交流异步电动机, 了解电动机的运行性能、故障原因等极为重要。在生产过程中电动机能否正常运行直接影响生产效益, 故对电动机采取保护措施是必不可少的。造成三相电动机损坏、烧毁的原因很多, 其中断相运行 (也称缺相或单相运行) 是电动机损坏的主要原因之一。据统计, 在电动机损坏故障中, 75%的故障是因为断相而引起的。

2 三相异步电动机断相的原因及危害

三相异步电动机断相运行的原因很多, 常见的情况有以下几种:

(1) 气候恶劣 (如刮风, 下雨, 下雪等) , 造成电网一相电源断线;

(2) 闸刀开关上的熔体没有拧紧, 或拧得过紧 (将熔体端头压断) , 熔体出现浮接现象。此外, 熔体选择不当, 有一相熔体较细而熔断; (占比例最大) ;

(3) 电动机绕组引出线与接线端子之间一相松脱;

(4) 闸刀开关、自动空气开关、接触器等开关电器的一相触头损坏等;

(5) 电动机定子绕组一相断线等等。

将以上各种情况归纳为:电动机外部电源断相和电动机内部绕组断线断相两种。

电动机缺相运行对电动机造成危害的有:

(1) 起动前断相

缺相发生在三相异步电动机起动前, 则接通电源后, 由于定子无法形成旋转磁场也就无法起动, 转子左右摆动, 有强烈的“嗡嗡”声, 起动电流约为工作电流的4-7倍, 时间一长必会烧毁电动机。

(2) 运行中断相

缺相发生在三相异步电动机正常运行过程中, 造成严重的三相电压, 三相电流不平衡, 定子磁场由三相旋转磁场变为单相脉振磁场, 电动机转矩大大降低, 只要负载转矩允许电动机仍能转动, 此时电动机二相运行的电流等于额定电流1.5~2倍, 由于大电流长时间在定子绕组中流动, 会使定子绕组过热, 以致烧毁。负载越大电动机就越容易烧毁。

综上所述, 电源断相或绕组断线, 使电动机单相运行是不利的, 所以应选择适当的保护措施, 对三相异步电动机进行断相保护, 否则会造成电动机过流过载而烧毁。

3 电动机断相保护

3.1 断相信号的检测

电动机的三相端电压不对称一定产生三相不对称电流而三相对称端电压也有可能产生三相不对称电流 (如电机绕组一相断线) 。理论上对电动机三相相电流信号进行不对称鉴别是检测断相故障的最可靠方法。但是实际上电动机的电流信号较难引出 (如鼠笼式电动机) 所以通常采用鉴别电动机的三相线电流的不对称程度来代替。一般情况下相电流的不对称会造成线电流的不对称。因此对电动机三相线电流进行不对称鉴别检测断相故障是可靠的并且也是可行的。三相电流不对称时存在零序电流。用零序电压信号作断相信号也是可行的但因煤矿供电系统中的中性点不接地而且电动机一般不接中线所以此法存在一定的局限性。检测三相电压或熔丝两端电压信号来鉴别电动机是否断相同样可行但它只能局限于测一相熔丝熔断等断相故障而不能兼顾其他类型的断相故障同样存在一定的局限性。

3.2 断相保护的一般方法

断相保护的一般方法是对断相信号进行识别。当断相信号超过一定值时也就是实际对称超过容许的不对称程度时保护装置经过一固定短延时后推动触发电路翻转实现保护。例如在断相保护电路设计时规定保护装置在倍额定电流时通电使某延时环节达到稳定;若电动机有一相断电其余二相电流升至倍额定电流保护装置将在内动作。设置一固定的短时限是为了避免因电动机启动时发生的三相电流不对称以及线路中偶然出现的瞬间电流不对称而使保护装置误动作。

电动机的断相与过载保护电动机的断相与过载保护的检测信号都是线电流所以在简化电动机保护装置的电子线路设计时可用过载保护代替断相保护特别是检测电路的设计。表第项中电动机绕组为三角形接法电动机在的负载下运行发生断一线线电流并未超过额定值而相电流已超过额定值的。此种状态下长时间运行是否会烧坏电动机这就是能否用过载保护代替断相保护的关键点。电动机在的负载下运行电动机总损耗只有额定损耗的左右电动机绕组发热温度升高需要一定的时间而且热量却可以传导至其他部位。实测表明过电流相绕组的温升只比另两相温升高而在设计电动机时考虑有一定的温升倍数因此上述状况一般不会烧坏电动机。所以有些电子保护线路在设置有可靠的三相过载保护时就不再设置断相保护。

本文介绍一款电压型电动机断相保护器, 它具有成本低、性能稳定、动作可靠等特点, 适用于星形联结和三角形联结的电动机。

电路工作原理

该电动机断相保护器电路由电源电路和断相检测保护电路组成, 如图所示。

电源电路由电源造压器T、整流二极管VD3、滤波电容器C2、限流电阻器R4和发光二极管VL组成。

断相检测保护电路由电容器Cl、二极管VDl、VD2、电位器RP、晶体管W、V2和继电器K等组成、按动起动按钮S2后, L2、L3两端的电压一路经停止按钮Sl、起动按钮S2、继电器K的常闭触点和热继电器KR的触点加至交流接触器KM两端, 使KM吸合, 电动机起动运转;另一路经T降压、VD3整流、C2滤波后, 为继电器驱动电路 (由Vl、V2、VD2和K组成) 提供l2V直流电压, 同时+l2V电压还将VL点亮。

在三相 (Ll、L2、L3) 交流电压正常时, VDl的证端 (星形联结的申点) 与零线N之间的电压为OV, Vl和V2不导通, K处于释放状态。

当三相交流电压中缺少某一相电压时, VDl的正端与N端之间将产生一个交流电压, 此电压经VDl整流及Cl滤波后, 使Vl和V2导通, K吸合, 其常闭触点断开, 使KM释放, 将电动机M的工作电源切断, 从而保护了电动机。

调节RP的阻值, 可以改变断相后保护电路动作的灵敏度。

元器件选择

RP选用合成膜电位器或可变电阻器。

Cl和C2均选用耐压值为16V的铝电解电容器。

VDl-VD3均选用1N4004或1N4007型硅整流二极管。

VL选用φ5mm的普通发光二极管。

Vl选用3DG6或3DG2O1、S9013型硅NPN晶体管;V2选用3DGl2或C8050型硅NPN晶体管。

K选用JRX-l3F型l2V直流继电器。

T选用3-5W、二次电压为l2V (380V/l2V) 的电源变压器。

FU、KR、Sl、S2和KM为电动机原控制电路的器件

摘要：工业生产中广泛应用电动机拖动生产机械, 而其中三相异步电动机的使用尤其广泛。我们在生产中经常会遇到因三相异步电动因使用不当而被烧毁, 不仅增加了生产成本, 而且影响到正常的生产。因此减少电动机烧毁故障、提高电动机的使用寿命显得尤其重要。弄清其故障发生的规律并采取相应的预防措施才是我们生产中应有的正确态度。

关键词：电动机,断相,保护

参考文献

[1]电机原理与维修中国劳动出版社凌德麟主编.

3.电动机保护器的创新设计 篇三

1创新设计方案

1．1 在电动机内部绕组线圈上设置温度取样传感器

合理而有效的保护方式是采取温度保护。对于三相异步电动机可采用三只温度传感器均匀地埋设在电动机绕组线圈中，通过绝缘引线引入发射器电路。当电动机某相绕组超温时，对应相序的传感器输出开关特性信号，用此特征信号来保护电动机。温度取样传感器可选择具有灵敏开关特性的正温度系数PTC热敏电阻作温度取样传感器。PTC热敏电阻的动作温度和余量的选择是根据国家或国际标准中对电动机绕组线圈的绝缘等级规定而对应选定的，保证了相同绝缘等级的电动机选用相同规格和参数的传感器。将它按照电动机绕组线圈相序对称嵌入在电动机绕组线圈端部，通过绝缘引线引出到发射器的接线端子，完成设定的电动机的保护极限温度的检测并输出开关控制信号。

电动机每相绕线圈至少要敷设一只热敏电阻，并且按照绕组相序对称分布。

1．2采取脉冲编码技术

每台电动机有一个编码，利用温度取样传感器输出开关特性信号来完成电动机编码的输出。

1．3进一步应用技术滚动码编码技术

由于普通脉冲编码技术编码组数少、编码容易冲突，故在电路的设计上率先采用了滚动码技术。利用的滚动码芯片是Microchip公司针对滚动码无线遥控安全系统开发的，采用了跳码加密原理。可以编入不同厂商的代码、可以编入同一厂商的不同序列码。如一块发射器HCS301通过编程器编程，而后与具体的滚动码接收器如HCS512配对通讯学习成功之后，即可使用。发射码长度达66位，编码组数达6万亿组，发射一组有效编码时间≤500ms，保证了安全。

1．4采取电力线载波技术

利用电力线载波，可使得产品的整体结构设计变得更加简洁，同时也为产品的应用带来了极大的方便。

2保护器的组成

保护器由温度传感器、发射器和接收器三部分组成。温度传感器检测绕组的温度保护信号；发射器完成脉冲编码，并将输出信号调制后输送到电力载波线路上。发射器的电路部分和绝缘壳体之间采用绝缘灌封料封装，可安装在电动机接线引线盒内；接收器从载波线路上接收相对应的信号并解码成功，其内部的继电器常闭触点动作，以控制和保护电动机的正常运转。温度保护也被称为“电动机全保护”。

3技术现状及应用效果

“载波式电动机报警保护器”已经获得实用新型专利，专利号：02206430．3。该项目2004年9月获得第五届中国国际发明展览会荣誉奖，2005年8月，获得中国国际专利技术与产品交易会金奖。

电动机保护器采用载波遥控技术，利用电力线路作为载波线路完成信号的传输，不架杆铺线，安装维护方便；采用了温度保护，只要是同一绝缘等级的电动机从零点几千瓦至几百千瓦只使用一种规格的保护器，不需要调整保护器的任何参数，安装使用方便；采用了编码技术，同一个网络内可以有多个控制系统单元，每个控制系统单元不局限于发射器与接收器必须一一对应，根据需要一个发射器可以控制多个接收器，多个发射器也可以控制同一个接收器。

该设计产品先后在大庆油田油井电机、锅炉系统的附机电机保护上应用，并取得了令人满意的效果，保证电动机有效的经济使用寿命。

4.电动机的控制电路实训教案 篇四

丁旺

2009-2-17

特点:接线简单,不能实现远方或自动控制.也不适合频繁操作和容量大的电动机.2、电动机的点动控制电路

特点:可实现远方控制和频繁操作.3、具有自锁的单方向旋转控制电

4、具有自锁的可逆方向旋转控制电路

特点:可实现远方控制和频繁操作,具有过载及欠压和失压保护.5、具有断相、堵转等保护功能的电动机控制接线

将三相交流电动机保护器继电器触点串于电动机控制接触器线圈回路中。

电动机控制回路接线工艺

一、选择合适的连接导线：

1、电动机主回路用2.5毫米平方的单股线。（实际中按额定电流选）

2、控制回路用1.0毫米平方的单股线。

二、合理布线

1、先接主回路，后接控制回路。

三、满足以上要求的前提下尽量省线。

5.电动机教案 篇五

教学目标：

1、知识和技能

了解磁场对通电导线的作用。初步认识科学与技术之间的关系。

2、过程和方法

经历制作模拟电动机的过程，了解直流电动机的结构和工作原理。

3、情感、态度、价值观

通过了解知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。重、难点：

磁场对电流的作用。

电动机的基本构造与原理。教学器材：

电脑平台、磁体、线圈、开关、电源、导线 教学课时：1时 教学过程：

一、前提测评：

评讲上一节的物理套餐的内容

二、导学达标：

引入课题：通电导体的周围有磁场，等效一磁体，把它放在另一磁场中，会不会发生作用？ 进行新课：

1、磁场对通电导线的作用： 实验：图示 结果： 结论：（学生分析，教师总结）

通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流方向、磁场方向有关。

2、磁场对通电线圈的作用： 实验：图示

结果：转动（左右）

结论：通电线圈在磁场中受力转动 学生探究：让线圈转动起来

（让学生按照课本步骤完成，并说明这就是一个小电动机）

3、电动机：

看录像、然后分析总结如下：（1）、结构：转子、定子、换向器（2）、原理：通电线圈在磁场中受力转动实质是机械电能转化为机械能（3）、重点分析，说明为什么要换向器。（4）、简述“生活中的电动机”

3、达标练习： 完成物理套餐中的本节内容。

小 结：根据板书，总结本节内容，明确重、难点。课后活动：

6.初中物理电动机教案 篇六

重点 难点

1.知道电动机的构造和工作原理。

2.理解电动机的工作过程及能量转化。

重点：知道电动机的构造和工作原理。

难点：理解电动机的工作过程及能量转化。

导学过程 一、情境导入 复习回顾： 通电导线在磁场会受到力的方向跟哪些因素有关?

二、明确目标 三、学习导航 扎根基础 1.按课本图 20.4-4，安装小电动机并实验， 学法指导 ⑴猜想小电动机的转动可能的特点? ⑵电动机两端的引线，期中一端全部刮去，为什么另一端只刮去半周?

(说明：没有条件的学校可以阅读课本实验，猜想实验现象并尝试性解释) 自主认真研读教材 通过独学、独学、群 2.电动机主要有哪两部分组成?电动机是根据什么原理工作的? 学完成扎根基础部 分内容， 解决不了的 3.生活中你见过哪些电器或机械用到电动机?工作时能量是怎样转化的? 问题做标记并上报 4.观察下图，结合课本回答： ⑴如图乙，导线 ab 和 cd 所受到的力方向相反吗?为什么?此时这样的力会使线圈转 动吗?说明：如图乙，线圈平面和磁感线垂直，此位置叫平衡位置。 ⑵当线圈处在甲图位置时，导线 ab 和 cd 所受到的力方向相反吗?线圈会怎样运动? ⑶当线圈转过平衡位置后，处在丙图位置时，导线 ab 和 cd 所受到的力会使线圈做什 么样的运动?线圈最终会停留在什么位置? 5.课本图 20.4-5 线圈不能持续转动的原因是什么?要使线圈的转动方向发生改变， 请 提出两个方案? 拓展提升

知识点一：电动机 1.如图所示，是某互助小组制作的一台简易电动机.用硬金属丝做两个支架，分别与电 池的两级相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴.用小刀刮去轴的一端全部 漆皮，另一端刮去半周漆皮将线圈放在支架上，磁体放在线圈下.接通电源并用手轻推一 下线圈，线圈就会不停的转动起来.请问： ⑴接通电源为什么要用手轻推一下线圈? ⑵线圈转动有什么特点?为什么? 合作探究时要全员 参与。 应用类问题要亲自 尝试应用 ⑶要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是什么?(写出两点) ⑷开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是什么?(写出两点) 2.观察教材图 20.4-6 换向器 ⑴换向器主要由 个 和 个 组成。 ⑵换向器的主要作用是：当线圈转动到 ___________时，换向器会自动改变线圈中的 _________方向，从而使线圈可以持续转动。

7.电动机综合保护的选型及操作方法 篇七

电动机综合保护器是采用微处理器及集成电路的新型保护器。目前, 我国的电动机综合保护器主要有三种类型:即电流检测型, 如JRD22型和YDB型等;温度检测型, 如GDBT6型等;智能型, 如DZJ型等。

2 电动机综合保护器的型号与选用

2.1 DZJ-A型电动机智能监控器为独立安装式, 可就地安装于现场或柜体内, 对电动机实现监测、监控、保护和就地显示。

2.2 DZJ-B型电动机智能保护器为分体安装式, 它是由主体单元及显示单元组成。该保护器的主体单元置于板后, 显示单元在面板上。适用于安装在低压配电屏内, 可完成对电动机的监测、监控、保护和就地显示。其主体单元与显示单元间的距离不大于5m。

2.3 DZJ-C型电动机智能保护器为一对一远程通信式, 它由主体单元及通信显示单元组成, 主体单元及通信显示单元均能进行设定、显示。其主体单元安装在低压配电屏内, 通信显示单元安装在集中控制室内。该保护器适用于远距离的监测、监控、保护和显示, 其主体单元与通信显示单元问的距离不大于1200m。

2.4 DZJ-D型电动机智能保护器为计算机通信方式, 主体单元除了具有DZJ-A型功能外, 还具有RS485通信接口, 可实现与计算机的远程通信。同时计算机可与多台 (≤256台) 电动机智能保护器进行通信, 并对任意一台电动机实现参数修改、起停、运行及保护监测等功能。

3 电动机综合保护器的应用原理

综合保护器内的电流互感器将电动机的电流变化情况, 线性地反映至前置放大, 经放大、整流、滤波后转换成与电动机实际电流成正比的直流电压, 再经A/D转换后进入CPU进行数据处理。微机处理器将处理结果同各种设定参数进行比较断定, 超过设定值及时间, CPU发出控制跳闸信号。通过键盘显示接口, 操作人员可以很方便地进行有关参数设定及修改, 同时可以随时观察有关参数, 故障类型也可以通过显示反映出来。

4 电动机综合保护器的应用性能

4.1 具有过电流保护

当电动机在负载变大、电源电压下降、频率太低、堵转等故障条件下, 均会出现过电流, 其特点是三相电流平衡增加, 并超过电动机的额定值, 因此电动机综合保护器应具备启动定时限保护和运行反时限过电流保护, 以满足不同情况下的要求。

4.2 具有断相保护

电动机在运行过程中, 如发生内部断相、配电变压器高压侧或低压侧断相、数台电动机共用母线断相等故障, 均会引起电动机主回路中的电流有很大差别, 从而造成电动机烧毁或损伤。为此, 电动机综合保护器应具有断相保护, 当发生上述故障时, 电动机综合保护器应能及时动作, 动作时间不大于2秒。

5 电动机综合保护器操作方法

5.1 基本型 (A)

5.1.1 过电流保护设定方法:

把面板上的拨动开关拨至设定位置, 调整电流调节电位器使电流显示器数字为该电动机的额定电流值, 再把开关拨到运行位置, 此时显示器上的数字为该电动机的工作电流。

5.1.2 启动延时设定方法:

全压启动可调至最小, 总之启动延时时间要根据用户设备需要自行调整。

5.1.3 复位方法:

当电机发生故障跳闸后, 故障指示灯亮, 保护装置处于记忆状态, 按下面板上复位健方可复。

5.2 基本智能型/豪华型 (B)

5.2.1 互感器固定在交流接触器下方为宜, 采用螺丝固定安装方式:

三相主线路分别穿过互感器的三个孔;按接线图接好线并检查无误后, 方可通电调式 (停机时才可修改参数) 。

5.2.2 按功能键一次。

显示设置菜单:显示器显示。表示进入修改功能参数设定。

5.2.3 按功能键二次。

显示过载电流设定:显示器右边显示烁按数据键选择设定的数字, 每按数据键一次数字递增“1”, 按移位键该位闪烁再按数据键改参数。

5.2.4 按功能键三次。

显示过载序号设定:显示器右边显示闪烁按数据键修改参数, 每按数据键一次数字递增“1”。

5.2.5 按功能键四次。

显示启动延时设定:显示器右边显示闪烁按数据键选择设定的数字, 每按数据键一次数字递增“1”, 按移位键该位闪烁再按数据键修改参数。

5.2.6 按功能键五次。

显示轻载电流设定: (预警电流值设定) 显示器右边显示闪烁按数据键选择设定的数字, 每按数据键一次数字递增“1”, 按移位键该位闪烁再按数据键修改参数。 (设为“0”时, 该功能关闭)

5.2.7 按功能键六次。

显示来电自启动延时设定:显示器右边显示闪烁按数据键选择设定的数字, 每按数据键一次数字递增“1”, 按移位键该位闪烁再按数据键修改参数。 (此项功能仅对来电自启动有效)

5.2.8 按功能键七次。

显示漏电保护设定:显示器右边显示闪烁再按数据键修改参数, 有关数字表示的漏电电流值 (1=500mA、2=1000mA、3=1500mA、4=2000mA、5=2500mA、6=3000mA、7=3500mA、0=关闭)

5.2.9 按功能键八次。

显示本机地址号设定:显示器右边显示闪烁按数据键选择设定的数字, 每按数据键一次数字递增“1”, 按移位键该位闪烁再按数据键修改地址号。 (设为“0”时, 该项功能为手动复位)

5.2.1 0 按功能键九次。

显示故障复位设定:显示器右边显示闪烁按数据键选择设定的数字, 每按数据键一次数字递增“1”, 按移位键该位闪烁再按数据键修改复位时间。 (设为“0”时, 该功能关闭为手动复位)

5.2.1 1

在工作停机后, 按移位键3秒显示循环故障记录, 3秒后自动复位, 按数据键查询电动机工作时间、运转时间统计。

5.2.1 2 摸拟量DC4-20mA接口:

20mA对应于保护监控器默认为规格电流值。

例:过电流设定值为30A时, 所对应的电流值30A*2=60A。

5.2.1 3 运运状态按数据键查看工作电压, 3秒后自动复位:

按复位键轮流查看A、B、C三相工作电流;3秒后回到A相电流;按功能键可查阅设置参数但不能修改参数。上位机对下位机监控时面板上的通讯指示灯亮。

5.2.1 4 故障状态:

面板上的对应指示灯被点亮, 显示器显示故障动作值记录, 按复位键保护器进入复位。

运行操作与故障指示:设置完毕或保护器再次接入工作电源后, 无自启动功能时, 显示整定电流值A, 按数据键显示电压U3秒种自动返回:有自启动功能时显示自启动时间倒计时。自启动时间过后进入电动机启动状态, 电机启动且显示启动时间倒计时。启动时间过后进入运行状态。

在运行过程中, 循环显示A、B、C相电流值, 每项显示停留时间为2秒。循环显示中, 按任何键一次则锁定显示该项值, 再按任何键一次则显示工作电压值, 再按任何键一次则返回循环显示。当电动机出现过流时, 过流指示等闪烁, 且过流倍数越大, 过流灯闪烁得越快, 直至跳闸。如电流恢复正常, 闪烁自动消失。

6 结束语

总之, 关于电动机在综合保护方面此保护装置是集各种保护装置的优势与一身, 是新时代的产品, 也是目前在国内甚至是国际上都很先进的设备, 是目前国内唯一能进行自动检测和保护以及进行实时监控的高科技产品, 在实际应用中它表现出来的故障判断能力以及在实际工作中的运算速度和精准反应都很强大, 尤其是对电动机的保护功能更是表现卓著, 性能也非常的可靠。业内更是对其简单易操作和维修安装以及使用方面给出来高度的评价, 值得我们推广应用。

摘要：随着工业生产的不断扩大, 电动机的应用种类也越来越多, 保证电动机的运行安全是确保生产顺利实施的关键, 电动机综合保护就是这样一种具有高性能的电动机安全保护器, 在实际的生产应用中发挥出巨大的作用。现本文主要通过分析电动机综合保护器的种类, 探讨了当前市场上常见的几种电动机综合保护器型号以及其选用方法。并从电动机综合保护器的应用原理以及应用性能等几方面指出了电动机综合保护器在应用中应当注意的问题。

8.汽车发动机的保护神 篇八

我们知道，脾脏是人体血液循环中重要的过滤器，其里面含有大量的淋巴细胞和巨嗜细胞，能清除血液中的异物、病菌以及衰老死亡的细胞，特别是红细胞和血小板。因此，心脏所需要清洁干净的血液去循环，靠的就是脾脏的过滤功能，而脾脏也成了人体细胞免疫和体液免疫的中心，对于延长人的寿命起到了重要的作用。

在爱车的身体里，担负着相同作用的就是机由滤清器。它将发动机工作过程中产生并混入机油的金属铁屑、燃烧不完全产生的炭粒，以及机油本身因为受热与空气氧化而产生的胶质等杂质过滤掉，使循环流动的机油在送到运动部件表面前得到净化处理，保证摩擦表面有良好的润滑，从而延长发动机的使用寿命。

如果人体的脾脏出现了问题，就会导致人体抵抗力降低，新陈代谢减弱，并从而导致许多问题的出现。同样的，如果爱车的机油滤清器不好，将这些含有杂质的机油直接送到运动部件表面，不仅加速零部件的磨损，还能造成油路的堵塞，严重的话还会造成发动机拉瓦、拉缸。

所以，选择一款好的机油滤清器产品，就能间接延长发动机的寿命。作为2010年度中国方程式大奖赛指定专用产品——DENSO机油滤清器就是这样的好产品。

介绍一下DENSO机油滤清器的性能及其卓越之处。

作为一家从60多年前就着手为汽车厂商提供原车配套机油滤清器的厂商，电装公司(DENSO)生产的机油滤清器目前在汽车厂主机配套市场占有最高市场份额，其制造的机油滤清器以高品质、离性能等特点享誉全球。

首先让我们再认识一下DENSO品牌机油滤清器的性能优势：

A.过滤(杂质过滤率)

相比其他品牌品具有优质的过滤性能。

防止发动机机油污染。

供给洁净的机油，保证发动机各部件

润滑的运转，减少发动机的损伤。

滤眼不易堵塞。几乎不会发生因

滤眼堵塞而产生的机油供给恶化现象。

充足供给机油，保证发动机各部件润滑的运转，

减少发动机的损伤。

B.供给机油(机由的流动)

保障发动机内机油良好的流动性。

保证向发动机内的机油供给。

保证发动机各部件的润滑运车专。(安全阀的性能)

合理适时地开闭安全阀。

确保机油的正常过滤作业。

防止机油滤清器破损。

C.油密

采用了耐高压、耐高温的密封圈。

适合发动机的使用条件，防止在使用寿命内发生机油泄漏。

D.机油的逆流

为防止发动机机油出现逆流现象，采用了逆止阀。

E.耐高压

保证耐高压性。

能够承受低温启动、滤眼堵塞时机滤内部产生的高压。

保证在严酷的使用条件下能够正常运转。

9.第4节 电动机 教学设计 教案 篇九

1.教学目标

1.1 知识与技能：

①了解磁场对通电导体的作用；

②初步认识直流电动机的构造、原理、应用。1.2过程与方法：

通过演示，提高学生分析概括物理规律的能力。通过制作模拟电动机的过程，锻炼学生的动手能力。1.3 情感态度与价值观 ：

通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识的兴趣。

2.教学重点/难点

2.1 教学重点 磁场对电流的作用。2.2 教学难点

分析概括通电导体在磁场中的受力方向跟哪两个因素有关。理解通电线圈在磁场里为什么会转动。

3.教学用具

多媒体设备

4.标签

教学过程

6.1 引入新课

【师】老师在你们这个年纪的时候，最爱玩的一种玩具是四驱赛车，也是以前的孩子们都很喜欢的，现在也有很多小孩喜欢，这个四驱赛车在跑道里面跑得非常非常快，为什么能这么快呢，主要是因为小赛车里面装有了能提供强动力的马达，也就是我们这节课要来学习的——电动机。

【师】很多同学可能会有疑问，这个电动机嘛，顾名思义，肯定是用电就能动的一个机器，那这个和我们学的内容——磁，有啥样的关系呀。好，那么接下来我们来做一个简单的实验，大家一起来见证一下电和磁的进一步关系。

【师】在之前我们通过奥斯特实验已经知道：通电导体旁边的小磁针会发生偏转，所以电流所引发的磁场，是可以和磁铁的磁场一起做点事的。我们接下来的实验就是要进一步探究其中的关系。

【实验】

1、把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab,观察它的运动，说出观察到的现象，讨论得出它的结论。

【实验现象】接通电源，导线ab向外（或向里）运动。【实验结论】通电导体在磁场中受到力的作用。

2、把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线ab的电流方向与原来相反，观察导线ab的运动方向。

【实验现象】合上开关，导线ab向里（或向外）运动，与刚才运动方向相反。【实验结论】这说明通电导体在磁场中受到的力的方向与电流通过导体的方向有关。

3、保持导线ab中的电流方向不变，但把蹄形磁体上下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导线ab的运动方向。

【实验现象】磁极调换后观察到导线ab的运动方向改变。

【实验结论】这表明通电导体在磁场中运动方向与磁感线方向有关。实验表明：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系，当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。

【师】那么刚刚这个小实验，充分表现了通电导线在磁场中的运动情况，这个就是电动机运动的工作原理。

6.2 新知介绍

1、磁场对电流的作用

通电导体在磁场里受到力的作用,所受力的方向跟磁感线的方向和电流的方向有关,它们之间的关系可用左手定则来判定。

左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都根手掌在一个平面内,让磁感线垂直进入手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在的平面跟磁感线垂直,拇指所指方向就是通电导线在磁场中的受力方向。

如上图所示，电流从电池正极出，流过金属棒，根据上述的左手定则，张开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都根手掌在一个平面内,让磁感线垂直进入手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在的平面跟磁感线垂直,拇指所指方向就是通电导线在磁场中的受力方向。（详见下图）。

所以拇指指向右边，也就是金属棒的移动方向。

【例题】如图所示的装置中，当闭合开关、导体ab中有电流通过时，导体ab就会运动起来，关于这一现象的说法，正确的是（）

A．此现象说明磁可以生电

B．导体ab运动方向与电流方向和磁场方向有关

C．发电机是利用这一现象来工作的

D．在该现象中，机械能转化为电能

【分析】

A、当闭合开关、导体ab中有电流通过时，导体ab就会运动起来，此现象说明电能生磁，故A错误；

B、当电流方向和磁场方向有一个方向发生改变时，导体ab的运动方向就发生改变，说明导体ab运动方向与两者方向有关，故B正确；

C、力是改变运动状态的原因，物体运动说明它受到了力，而这力只能是磁场提供，因为导体棒受到力的作用，我们可以让线圈不停地转下去，这就是电动机原理，故C错误；

D、在该现象中是电能转化为机械能，故D错误． 故答案选B

【例题】如图所示，当开关S闭合，原本静止的轻质硬直导线AB会水平向右运动．要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是（）

A．将导线A、B两端对调

B．将蹄形磁体的N、S极对调

C．换用磁性更强的蹄形磁体

D．将滑动变阻器的滑片P向左移动

【分析】

知识点：通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向．如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变．此实验是电能转化为机械能。

A、将A、B两端对调，受力运动方向不变，故A错．

B、将蹄形磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素（磁场方向），受力运动方向改变，故B正确；

C、换用磁性更强的蹄形磁体，将增大导线的运动速度，不会改变运动方向，故C错； D、将滑动变阻器的滑片P向左移动，增大电路中的电流，增大导线的运动速度，不会改变运动方向，故D错；

故选B。

2、电动机

电动机的原理:通电导体在磁场中受力而运动(磁场对电流的作用)； 导体受力方向随磁感线方向和电流方向的变化而变化； 【电动机组成】 电动机由两部分组成：转子和定子。电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子；

【电动机能量转化】

电能转化为机械能，通电导体在磁场中运动消耗了电能，得到了机械能。

【电动机的工作原理】

上图，根据所学内容，左上图，线圈开始顺时针转动。

上2图，线圈达到如图所示位置，受力通过左手判断，上端铁棒受力向上，下端铁棒受力向下，所以处于平衡位置，线圈由于受到惯性继续转动，通过平衡位置后，两电刷恰好接触半环间绝缘部分，在换向器作用下，电流改变方向。

下左图，电流方向改变后，通过判断，线圈仍顺时针转动。下右图，线圈又到平衡位置，换向器自动改变电流方向。上述就是电动机的整个工作过程及原理。

电流是因,运动是果(因为有电流而运动)；

通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。【例题】线圈abcd转动过程中经过图甲、乙位置时，导线ab所受磁场力的方向（）

A．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变

B．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了

C．相反，是由于流过ab的电流方向相反了

D．相反，是由于磁场方向相反了

【分析】

电动机的原理是：通电导线在磁场中受力的作用，其受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，即只要改变一个量，其受力的方向就会改变一次。

由于电流从电源的正极出发，故此时图甲中ab的电流方向是由b到a；在图乙中，由于磁场的方向没有改变，电流的方向是由a到b，故此时线圈受力的方向改变。

故选C。

【例题】小明用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如图所示，闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动．为使线圈持续转动，下列措施中可行的是（）

A．换用电压更大的电源

B．换用磁性更强的磁体

C．重新制作匝数更多的线圈，将线圈两端的漆全部刮去

D．在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈 【分析】

知识点：直流电动机中的换向器可以在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，改变线圈的受力方向，使线圈持续转动下去。将线圈两端的漆全部刮去后，没有了换向器，不能改变线圈中的电流方向，就不能改变线的受力方向，所以闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动，要想让线圈持续转动，需增加换向器，即在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈，相当于添加一个换向器，使线圈能够持续转动，故D符合要求；

换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈不能改变 线圈的受力方向，仍然不能持续转动，故ABC不符合要求．

故选D。

课堂小结

知识点总结：

1．通电导体在磁场里会受到力的作用。2．通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。3．通电线圈在磁场中受力转动，在平衡位置时静止。4．通电导体在磁场中运动消耗了电能，得到了机械能。

课后习题

[1]课堂练习

1、电动机是一种高效率、低污染的设备,广泛应用于日常生活和生产实践中,下列家用电器中应用了电动机的是(B)A.电饭锅 B.洗衣机 C.电热水壶 D.电热毯

2、小红安装好直流电动机模型,通电后电动机正常运转,她还想使电动机的转速加快,可采用的方法是(A)

A.增大电流 B.减小电流

C.对调电源正负两极 D.对调磁体南北两极

3、关于通电导体在磁场中的受力方向,下列说法中正确的是(D)A.受力方向与电流方向一致 B.受力方向与磁感线方向一致

C.受力方向与电流方向和磁感线方向平行 D.受力方向与电流方向和磁感线方向互相垂直

4、关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系，下列说法中错误的是（C）

A．电流方向改变时，导体受力方向改变 B．磁场方向改变时，导体受力方向改变

C．电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力方向改变 D．电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力方向不变

板书

第二十章电与磁 第四节 电动机

通电导体在磁场里受到力的作用,所受力的方向跟磁感线的方向和电流的方向有关,它们之间的关系可用左手定则来判定.左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都根手掌在一个平面内,让磁感线垂直进入手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在的平面跟磁感线垂直,拇指所指方向就是通电导线在磁场中的受力方向.电动机工作特点

1．通电导体在磁场里会受到力的作用。

10.电动机的保护教案 篇十

市面上的机油林林总总，概念亦是满天飞。有国外大品牌，本土名牌，无不称“名牌机油”；有原厂机油，亦有非原厂机油，都声称更“贴心”。

“钛流体强化技术”“未启动，先保护”“出色抗磨保护”“抗磨损，耐高温”……宣称口号一个比一个响亮，一个比一个悬乎；标签上，“API”（美国石油协会），“ACEA”（欧洲汽车制造商协会），“SAE”（美国汽车工程师学会）……一个个都是权威。

普通的消费者如何去挑选一款适合自己的机油，恐怕也不是一件简单的事情。

为此，继2013年12月对5款机油进行抗油泥性能对比测评之后，2015年12月，《消费者报道》再次委托第三方权威检测机构，对现时市场上主流的11个品牌20款机油进行了对比测试，既包括美孚、嘉实多、壳牌、长城、昆仑天润等知名品牌，也包括丰田、本田、大众、宝马、日产、现代等原厂机油，样品选择5W-30及0W-40两个黏度等级。

本次测试包括低温动力粘度，倾点及泡沫性三个指标，针对的是消费者日常使用机油过程中容易出现问题的几个指标。

拨开宣传的迷雾，看见性能的本质。这份测试报告，期望能为你保护爱车发动机有所帮助。

11.电动机的保护教案 篇十一

大功率 (一般指超过200Kw) 电动机、风机、泵等这类大功率电动机基本上都采用高压电动机 (国内多为6KV, 个别为10KV) , 对这种电动机的调速系统现一般采用的就是直接高压变频调速控制系统, 就是用额定电压为6KV的高压变频器直接驱动6KV的电动机, 实现变频调速, 这样节能效果显著, 还可以有效的抑制谐波、提高功率因数和总效率, 稳定性也较好, 因而得到了广泛的应用。

火电厂频繁的调峰任务使高压电机的启停次数增加, 在启动过程中因受冲击而造成过热、绝缘损坏以至烧坏电机的情况逐年增加, 严重影响电动机的机械寿命;另一方面, 采用调整挡板、阀门的开度或空放回流的办法进行输出量的调节, 导致辅机和驱动电动机长期运行在低效率工作区, 造成大量节流损失, 能源浪费严重。为降低厂用电率, 对发电厂机组进行高压变频技术改造的更是非常的普遍。

本文以发电厂用的高压变频系统为例, 谈谈高压电动机变频运行方式下保护问题。

对于高压变频电动机的保护措施, 分为两个层面的:一是变频器自带的保护功能, 二是综合的保护措施。

2 变频器一般都带有常规的保护功能

变频器生产厂家较多, 且每个厂家的型号不同, 造成不同的变频器在保护配置上有一些区别。一般来说, 每种变频器都有以下几种保护功能:过流保护、欠压保护、过压保护和过载保护。

2.1 过流保护

变频器过流保护的对象主是变频器自身。控制电路、驱动回路误动作或误配线, 都会造成逆变器上、下桥臂直通等短路事故。短路电流流过逆变器的开关元件会造成元件烧毁, 因此必须在极短时间内封锁PWM驱动信号输出, 使逆变器停止工作, 同时还应使输入侧电源开关跳闸。短路电流的整定值一般设置为逆变器输出额定电流的2到3倍。超过逆变器额定电流2倍以上的电流, 应立即采取保护措施。当逆变器发生内部短路时, 电流变化非常快, 必须快速检测出过流信号。一般采用霍尔元件快速检测电流, 其检测点可设置在中间直流母线、逆变器输出电路、或IGBT元件上。

2.2 过载保护

变频器的过载保护是指由于电动机过载, 逆变器的电流达到逆变器额定输出电流150%以上时, 采取相应措施对IGBT施加的保护。一般情况下, 过载保护具有反时限特性。过载电流越大, 允许继续运行的时间越短, 保护动作的时间也越短。过载保护按反时限特性整定:1到1.1倍额定电流下允许长期工作:1.1倍以上额定电流, 动作延时时间按反比例变化。过载信号采用霍尔电流检测元件检测, 信号数值取自中间直流母线。另外, 电动机根据其发热情况是允许短时间过载的。由于发热时间常数较长, 所以, 电动机的所谓短时间过载, 一般都在数分钟以上:而变频器所允许的过载能力, 通常只有1分钟 (过载150%) 。因此当电动机过载时, 变频器的过载保护先于电动机过载保护动作, 即变频器可以对过载电动机进行保护, 因此改造后不再考虑电动机的过载保护功能。

2.3 过压保护

过电压产生的原因主要有: (1) 电网输入电压长时间过高; (2) 减速太快, 引起泵升电压过高。当电压超过IGBT的安全工作电压时, 就可能造成IGBT的损坏, 应关闭逆变器。过压信号采样点与欠压采样点相同。过电压保护的整定值为逆变器开关元件IGBT值1.7倍左右。

2.4 欠压保护

欠压产生的原因主要有: (1) 输入交流电压长期低于标准值的90%以下, 或发生缺相断相; (2) 电容不足或电容损坏。从IGBT的特性可知, 当电源电压较低时, 会因其驱动功率不足而造成元件损坏。另外, 当逆变器直流侧大电容两端出现欠压时, 也应立即关闭逆变器, 否则也会导致IGBT永久损坏。欠压保护整定值为逆变器开关元件IGBT值的90%。电压源型变频器采用大容量的高压电容器作为整流滤波环节。由于该电容具有一定的储能作用, 因此变频器在电压降低情况下仍然具备一定的带载能力, 而且在装置内滤波电容越大、负荷运行频率越低、输出功率越小, 则可维持的时间越长。所以, 欠压检测应该采用中间直流采样, 即在大电容两端采样。这样既能在真正欠压缺相时, 检出信号进行保护, 又不至于因短时间欠压并未构成危险时而保护误动作, 提高了变频器的抗干扰能力和运转的可靠性。

3 对于高压电机必须采用综合保护措施

对于低压电机而言, 使用变频器自身的保护一般就够用了, 可是对于高压电机和系统而言, 安装综合保护是必须的。

3.1 变频器出现严重故障时, 工频旁路可以使机组不停机

高压变频系统通常由6KV电源进线开关、移相变压器、高压变频器、6KV输出接触器和电动机构成。虽然火电厂重要辅机采用高压变频调速系统能节能降耗、实现软启动和减少磨损, 但对于发电厂而言, 设备运行的可靠性是绝对第一位的, 高压变频器节能降耗所产生的效益与因厂用辅机故障停机而导致发电机组减负荷甚至非正常停机、锅炉熄火等事故所造成的损失是无法相提并论的。所以作为一种万全措施, 变频器在发电厂应用中, 还要配备工频旁路, 一旦变频器出现严重故障或正常情况下例行检修维护时, 通过旁路断路器, 电动机可以直接挂在电网上运行, 不影响机组的正常发电。

(1) 高压电动机工频旁路的实现

高压电动机工频旁路原理是在变频器输入侧、工频旁路采用真空断路器小车, 变频器输出侧采用高压限流熔断器+真空接触器, 旁路控制方式为手/自动旁路。如下图

当电机功率较大 (一般100kW以上) , 尤其是高压变频器切换时, 切换过程不仅要求变频器输出的电压和频率与电网一致, 而且两者的相位也必须相同。如果相位相差较大, 会造成对电网和变频器双方的冲击, 不仅达不到软启动的效果, 还会影响电网上其他设备的正常工作并损坏变频器。同步切换是指在检测电压的幅值、频率和相位后, 控制高压变频器输出同频、同相、幅值可控的电压, 实现变频器与电网之间相互平稳切换的方式。

发电厂中使用的各种电机容量较大, 而且许多风机、水泵在生产过程中是不允许停机的, 一旦发生故障会造成严重后果, 所以在切换时多采用同步切换方式。

(2) 高压电动机在工频方式下的保护配置方案

另外要注意当切换供电方式时, 保护装置也要及时地切换保护配置和整定值选取。例如, 假设变频供电时保护装置使用采样值差动保护, 当切换到工频供电时, 保护装置也需要停止采样值差动保护的运算, 而将此采样电流值投入到工频供电时的常规电流差动保护的运算中。工频运行方式下, 电动机的故障形式主要分为绕组损坏和轴承损坏两方面。由于电动机的微机保护主要通过测量电量 (电流、电压以及开关状态等) 来监测电动机的运行状况, 因此面对的主要是绕组故障, 绕组保护有:电流速断保护和纵联差动保护、零序电流保护、低电压保护、温度保护、过电流保护、长启动保护等实现电动机综合保护。

3.2 变频方式下电动机保护

(1) 变频方式下电动机保护面临的问题

变频运行方式下电动机运行有以下几个方面区别于工频:

采用变频装置后, 电动机实现了软启动, 启动电流从零开始平滑上升, 启动电流显著减小, 只有额定电流的1.2～1.5倍 (工频可达5倍左右) , 电动机可以在较小的电流下实现加速、减速, 发热较小。但是, 同时启动时间却有所延长。这对按照躲过启动电流整定的保护和按启动时间整定的保护会带来一定的影响。

目前主流的高压变频器为电压型, 而电压型高压变频器一般都装设有移相变压器。在高压变频器、电动机组启动瞬间, 根据实验实测, 移相变压器将会产生5-7倍励磁涌流。

变频器输出侧频率将根据现场运行情况不断调整和变化, 输出侧电流的频率可在0.2～400Hz内变化, 同时变频器输出侧电流存在一定谐波分量, 尤其当电动机在低频段工作时, 谐波分量更高。由于谐波电流的影响, 电动机的发热量较工频运行方式下有所增加, 这对电动机的温度保护会产生一定的影响。

对于变频调速系统, 由于附加了变频器装置, 变频器的输入电流和输出电流在频率和相位上没有必然的联系。这是影响电动机继续使用相量差动保护的最大障碍;电动机相量差动保护的工作原理是基于比较电动机两端电流的大小与相位的。然而变频器输入输出侧的电流在相位上不一致, 在工频运行方式下的差动保护中, 即使电动机在正常工作情况下也会有相当数量的差流出现。但是, 对于电动机的输入和输出电流, 它们的频率和相位是一致的, 因此可以考虑对电动机单独进行差动保护, 差动保护所需电流取自电动机的输入侧和输出侧。

综合以上各方面可知, 变频方式下电动机保护的装设位置、配置形式等都会不同于工频运行方式。

(2) 变频方式下电动机应设置如下综合保护措施

当前, 我国变频电机保护的配置方案通常是:根据高压电机的容量、用途和负荷特性, 选择差动保护或电流速断保护作为主保护, 以长启动保护、低电压保护、过电流保护、接地保护等保护作为后备保护。

因高压变频器输出电流的频率会根据实际运行需要不断调整。在电流中含高次谐波成分的干扰下, 使用傅氏算法并不能得到准确的电流值。因此, 电流速断保护、过负荷保护、过电流保护等保护所需的电流应取自变频器输入侧。类似于工频方式下电动机的保护配置, 对于三相异步电动机, 应装设电动机综合保护测控装置, 电动机综合保护测控装置装设在母线出口断路器QF的开关柜中;对于大型 (2MW及以上, 或主保护灵敏度校验不合格) 三相异步电动机, 还应装设电动机差动保护装置。

(1) 长启动保护:根据前面分析, 电动机在变频运行方式下, 启动时间应适当延长。实测的电动机启动时间tqd是指当电动机的最大相电流从零突变到时开始计时, 直到启动电流过峰值后下降到的时间。取电机启动的前时间作为观测时间段, 如果, 则电动机正常启动, 长启动保护不动作;否则, 说明电动机未能正常启动, 长启动保护动作。

(2) 电流速断保护:对于高压来讲, 电流速断保护用以作电机的相间短路保护, 多数为瞬时动作。采用变频器供电后, 启动时基本没有冲击, 最大启动电流仅略高于电动机的额定电流。出口的冲击电流主要是高压变频器投入时, 移相变压器的空载合闸时的励磁冲击电流。高压变频器中移相变压器的低压侧直接带功率单元, 功率单元中含有大容量电容, 移相变压器带功率单元合闸时, 励磁涌流将比空载投入时小, 且移相变压器采用的特殊结构大大抑制了励磁涌流。变频器高压充电时, 移相变压器励磁涌流还是可以达到变压器额定电流的5～6倍, 有时更大一点, 在4个周波内电流降至额定电流左右。

正因为电流速断保护整定值往往较大, 所以运行时灵敏度不太理想。为此, 国内的一些厂家将电流速断动作电流在电动机启动过程和运行过程按不同的方式整定:在规定的启动时问内取高整定值, 以躲开大的启动电流;启动结束后取低整定值, 此时只需考虑躲开正常运行时最大的负荷电流, 这样既可以避开电动机启动开始瞬间的暂态峰值电流, 又提高了电流速断保护在正常运行状态下的灵敏度, 金智WDZ-400EX系列微机厂用电综台保护制控装置年和南自凌伊的DGR2342电动机综合保护测控装置都是这种原理的产品。

(3) 采样值差动保护:常规电流差动保护, 差动量和制动量反应的是电流的有效值或平均值, 再通过数字滤波等办法消除非周期分量和谐波影响。但在故障时, 一个周期内开始采样值中含较高的非基波分量, 则将影响计算的准确性, 如果为保证动作的可靠, 延长周期时间, 则不能保证动作的速度。

采样值差动保护对每一个时刻的采样值进行差动判别, 在连续R次判别中如有S次满足判据, 则输出动作信号。在遇到一个甚至几个坏数据时, 只要坏数据的个数小于S, 保护均不会误判。从CT特性看, 即使CT饱和比较严重, 在过零点附近也会有一段线性传变区, 只要合理地选择S、R值, 就可保证外部故障时满足动作判据的点数不足S点。因此, 采样值差动保护动作的可靠性将高于有效值差动保护。此外, 采样值差动保护最快动作时间为故障后的S个采样点发跳闸指令, S的取值小于一个周波采样点数, 所以其动作速度一般快于常规相量差动保护。

在实际运用中, S、R的取值除满足上述基本条件外, 还应根据被保护对象的特点进行选取。对于母线和短输电线保护, 其CT饱和问题比较突出, 而对于变压器保护, 空投时的励磁涌流则是应重点考虑的。一般的取法有:N=12时, 对于母线保护, 可取S=4, R=6;对于短输电线保护, 可取S=6, R=8;对于变压器保护, 可取S=8, R=10。N=20时, 对于短输电线保护, 可取S=12, R=14;对于变压器保护, 可取S=13, R=16。

另外, 应用了变频器, 不光是产生了谐波电流, 而且变频器的输入和输出电流在相位上没有必然的联系, 所以不能将其纳入差动保护的范围, 而是在电机的输入和输出两侧。

和相量差动保护一样, 采样值差动保护的判据一般由折线式制动特性曲线构成, 以二段折线为例, 动作特性如下图所示。采样值的动作判据一般为:, 式中K为采样时刻, 为最小动作电流, K为制动系数, 为制动电流。

为保证动作的准确性, 通常采用重复多判别方法, 即在连续R次采样中判别中如有S次及以上符合动作判据, 则输出动作信号。

(4) 低压保护:当供电网络电压降低时, 异步电动机的转速都要下降, 而当供电母线电压又恢复时, 大量电动机自启动, 吸收较其额定电流大好几倍的起动电流, 致使电压恢复时间拖长。为防止电动机自起支时使电网电压长时间严重降低, 通常要在次要电动机上装设低电压保护, 当供电母线电压降低到一定值时, 延时将次要电动机切除, 使供电母线有足够的电压, 以保证重要电动机自启动。低电压保护的动作时限分为两级:一级是为保证重要电动机的自动起动, 在其他不重要的电机上设0.5到1秒的低电压保护, 动作于断路器跳闸;另一级是当电源电压长时间降低或消失时, 为了人身和设备安全等, 在不允许自动重起的电动机上, 设低电压保护, 经5到10秒, 动作于断路器跳闸。

对于重要辅机, 为确保在母线电动机成组自启动时能够持续运行, 低电压动作定值一般不大于65%Un, 对电压源型变频器而言, 它有大容量的高压电容器作为整流滤波环节, 由于该电容具有一定的储能作用, 因此变频器在电压降低情况下仍然具备一定的带载能力, 所以对于功率不太大的电机, 保护动作时间的设置应该比工频运行时长, 这样才能保证在系统外部故障导致瞬时暂态欠压时电动机不会造成跳闸停机。在动作电流的整定上可以等同于工频运行方式下;而在动作时间上应有适当的延时。对于有中间煤仓制粉系统的磨煤机和灰渣泵、灰浆泵、碎煤机等的电动机, 低电压保护的动作电压为:

动作时限为1.5秒。

对于具有自动投入备用机械的给水泵和凝结水泵以及循环水泵的电动机、送风机和直吹炉制粉系统磨煤机的电动机, 低电压保护的动作电压为:

动作时限为lO秒。

(5) 过电流保护:当变频器的输出侧发生短路或电动机堵转、输出侧电容超过限定值、或变频器加减速参数设置不合理时, 变频器都将出现过电流, 造成损坏。为了防止过电流, 应设置过电流保护。变频器的过电流保护, 可以参考电机的过电流继电保护算法, 按躲过保护安装处的最大负载电流来整定。但变频器过载能力很差, 不能按照电机的启动时间来整定, 应该只按照移相变压器的过电流时间来整定, 是一个反时限曲线:即电流超过越多则产生保护时间越短, 电流超过越少, 产生保护需要的时间越长。

(6) 接地保护:电动机的单相接地是较为常见的故障, 但由于高压变频器主流的是电压型, 均有移相变压器, 将电动机与系统电网隔离, 在变频器输出电缆或电动机发生单相接地短路时对厂用电母线系统侧基本没有多大影响, 再加之变频器与电动机间电缆短, 电容电流小。使用传统的零序CT方法来检测电动机或电缆单相接地故障变得非常困难, 所以在使用变频器后, 电动机一般没有配置接地保护。

不过电机绕组单相接地后易导致绝缘损坏, 对火电厂的重要风机和水泵电动机, 极有可能扩大为相间短路时, 可能造成严重的经济和社会影响。

故单机容量在300MW及以上机组的高压厂用系统, 为保证单相接地时零序过电流保护同时满足选择性和灵敏性的要求, 既防止误动, 又防止不动。采用变压器中性点经小电阻接地方式, 可以实现接地保护。

由于零序保护采样电阻远大于中性点接地电阻, 并联后阻值接近于接地电阻, 正常运行中的共模电流不易造成接地保护的误动作。其接地电阻遵循各级零序过电流保护, 既有选择性又有足够的灵敏度, 同时单相接地电流在短时间 (通常在0～1秒时间) 内不致加重一次设备破坏程度的原则。基本不会加重接地短路点的损坏程度。发生单相接地时, 接地电压随着输出频率的变化而变化。如果通过对中性点接地采样电阻压降或接地电流进行采样以判断是否接地, 保护有死区。输出频率较低时, 特别是在0到变频器最低频率围间, 接地保护有可能无法动作。不能实现全工况下从变频器中性点到电机定子绕组百分之百范围内的接地故障保护。

为实现接地保护除了以上方法, 还可以考虑变频系统发生单相接地后, 输出电压、电流等电气参数也将有相应的变化, 通过合理地设计也可以检测出单相接地的发生。

(7) 温升保护:电动机变频运行方式下, 由于谐波影响, 发热多于工频方式, 电机温度升高, 缩短了使用寿命。因此, 只有利用移相变压器, 通常一次侧为Y接, 二次侧为三角接法;通过二次侧三角形的延边差异实现移相, 以减少变频器的输入谐波, 使这种情况可以得到改善。

摘要：文章通过高压电动机变频调速中保护问题分析, 指出高压电动机的综合保护的必要性, 并对比了工频与变频运行下的不动情形, 提出了合理的综合保护方案。

关键词：高压电动机,变频,调速,保护

参考文献

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