【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電動(dòng)機(jī)的定子側(cè)線(xiàn)電壓 的是U1， r x1分別代表電動(dòng)機(jī)定子繞組電阻和電抗 ， r x2分別代表電動(dòng)機(jī)折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電阻以及電抗， 代表電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電抗 的是 Lm。 電動(dòng)機(jī)故障分析 一般的從 電動(dòng)機(jī) 的 機(jī)械角度可以 把電動(dòng)機(jī)的故障形式 分為繞組損壞 以及 軸承損壞。由于本論文主要研究的是通過(guò)電氣測(cè)量手段來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀 況，并根據(jù)實(shí)時(shí)采集到保護(hù)器的數(shù)據(jù)適時(shí)做出保護(hù)動(dòng)作， 實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的 短路、缺相、過(guò)載、欠壓、過(guò)壓保護(hù)。 因此論文主要分析解決繞組故障。 由前面的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)基本原理中所介紹的知識(shí)可以知道 繞組是電動(dòng)機(jī) 的重要組成部分。然而繞組是非常容易因?yàn)?受潮、受熱、 侵蝕、外力的沖擊 等等外部物理因素而老化損壞 ,而一些電路的故障例如 過(guò)載 、欠壓、過(guò) 壓 、 缺相 等等也會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)繞組的故障 。 以下是有關(guān)電動(dòng)機(jī)繞組 的常見(jiàn)故障的詳細(xì)介紹，介紹的主要內(nèi)容為故障外在現(xiàn)象，故障的產(chǎn)生原因兩個(gè)方面 。 第一種 繞組故障是 繞組接地 。該電動(dòng)機(jī) 故障 的 現(xiàn)象 為 繞組短路發(fā)熱 ，還有 機(jī)殼帶電 以及 控制線(xiàn)路失控 ,在這種情況下電動(dòng)機(jī)是無(wú)法征程運(yùn)行的 。 該電動(dòng)機(jī)的繞組 故障 產(chǎn)生 的主要 原因 是鐵心或者電機(jī)殼與繞組之間的絕緣層受到了損壞 ，造成了繞組接地。如果追溯繞組的絕緣擊穿的原因，那就涉及到電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境的問(wèn)題，比如潮濕，高溫，腐蝕，等等，而且還不排除人為因素導(dǎo)致的絕緣損壞。 第二種繞組故障是繞組的短路。繞組的短路有很多種，比如說(shuō)繞組與繞組之間可以產(chǎn)生短路、 繞組匝與繞組匝之間可以產(chǎn)生短路、繞組的相間可以產(chǎn)生短路短路以及繞組的各極間也可以短路。這種故障的主要外在表現(xiàn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，還有噪聲產(chǎn)生，這些都是由三相電流不能平衡導(dǎo)致的。另外還會(huì)第二章 電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理介紹 7 有線(xiàn)圈迅速發(fā)熱的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是線(xiàn)圈中有短路大電流。有的時(shí)候電動(dòng)機(jī)甚至不能啟動(dòng)，這些短路產(chǎn)生的原因是絕緣損壞造成的，而造成絕緣損壞的原因就和繞組接地時(shí)的絕緣損壞產(chǎn)生的原因基本相同。 第三種繞組故障當(dāng)然就是繞組的斷路。和繞組的短路相似，這種故障可以使電動(dòng)機(jī)的三線(xiàn)電流不能平衡，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)而產(chǎn)生振 動(dòng)和噪聲。還有可能使電動(dòng)機(jī)溫度過(guò)高而有冒煙的現(xiàn)象，有時(shí)甚至無(wú)法啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。產(chǎn)生這種故障的主要原因也應(yīng)該包括兩種方面，即人為因素和環(huán)境因素。人為因素主要有電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)載和維修過(guò)程中無(wú)意損壞，還有就是電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量太差。 而環(huán)境因素主要就是高溫高壓高潮濕使電動(dòng)機(jī)的接線(xiàn)接觸不良。 解決這些問(wèn)題的根源在于生產(chǎn)質(zhì)量，如果質(zhì)量好了，其他問(wèn)題就迎刃而解了。 第三種繞組故障就是繞組接錯(cuò)故障。這種故障的外在表現(xiàn)主要有電氣特性不平衡，致使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)，會(huì)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的震動(dòng)，還有噪聲的產(chǎn)生。另外，有時(shí)候還會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的溫度迅速升高， 甚至導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)等等現(xiàn)象。產(chǎn)生這一繞組故障的主要原因是繞組的鏈接方法錯(cuò)誤，例如經(jīng)常會(huì)有人把 “△” 型 電路 接成 “Y” 型 電路，還有就是在維修或者安裝的時(shí)候把三相繞組的首尾接反，總而言之，產(chǎn)生這種故障的只要原因就是人為因素導(dǎo)致的。 從以上的對(duì)電動(dòng)機(jī)的故障的分析可以知道電動(dòng)機(jī)的故障現(xiàn)象基本相同，但是產(chǎn)生故障的原因各不相同，因此要想檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)的故障原因是非常困難的。因此本論文主要 從電氣角度分析 電動(dòng)機(jī)的故障，從而對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)和做出相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。 非對(duì)稱(chēng)故障和 對(duì)稱(chēng)故障 是從電氣角度劃分的兩大類(lèi)故障 。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生匝問(wèn)短 路 、 接地短路等 情況時(shí)就是 電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組發(fā)生非對(duì)稱(chēng)故障 了。這種非對(duì)稱(chēng)故障在初期的時(shí)候并不會(huì)出現(xiàn)一些個(gè)明顯的外在現(xiàn)象 ，但是如果不能及時(shí)作出相應(yīng)的保護(hù)措施的話(huà)就會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的溫度過(guò)熱，出力變小，從而影響電動(dòng)機(jī)的正常工作，甚至?xí)率闺妱?dòng)機(jī)的永久性的損壞。因此非常有必要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的不間斷的檢測(cè)，一旦電動(dòng)機(jī)發(fā)生異常，就可以及時(shí)的采取措施對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù) 。 表 21 電動(dòng)機(jī)對(duì)稱(chēng)故障 第二章 電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理介紹 8 對(duì)于電動(dòng)機(jī)的對(duì)稱(chēng)故障，顧名思義，這類(lèi)故障時(shí)電動(dòng)機(jī)的三相電氣特征基本平衡，他的故障表現(xiàn)形式主要有電流過(guò)流，過(guò)流的程度不同電動(dòng)機(jī)的溫 度和性能的異常程度也不同。和非對(duì)稱(chēng)故障一樣，我們依然要對(duì)這種故障進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，一邊快速及時(shí)的排除電動(dòng)機(jī)的故障，減少經(jīng)濟(jì)損失 。 有關(guān)電動(dòng)機(jī)的對(duì)稱(chēng)故障的 詳細(xì)情況如表 2l所示。 電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理分析 三個(gè)不對(duì)稱(chēng)的向量可以分解成三組對(duì)稱(chēng)的向量 :負(fù)序分量、正序分量以及零序分量，各序分量獨(dú)立存在，就是說(shuō)是唯一的，在不同分量的作用下系統(tǒng)的各個(gè)與案件呈現(xiàn)出不同的特性，這是根據(jù)三項(xiàng)對(duì)稱(chēng)分量法的理論得出的結(jié)論。對(duì)稱(chēng)分量的計(jì)算公式如下（以 A項(xiàng)為例）： （ ） 式中 1AI 2AI 0AI 分別是 A相電流用對(duì)稱(chēng)分量法分解所得的正序電流，負(fù)序電流和零序電流，算子： 120jea? 。 由式 可以知道，當(dāng)三相電電流之以及不等等于零的時(shí)候才有零序電流分量，如果系統(tǒng)采用 中性點(diǎn)不 引出的星形接法 或是 三角形接法 就沒(méi)有零序電流分量，因?yàn)?三相電電線(xiàn)電流之 和 總 是 為零， 論文對(duì)電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障的保護(hù)措施進(jìn)行了分析，因?yàn)?根據(jù)前面對(duì)故障的分析，電動(dòng)機(jī)在發(fā)生對(duì)稱(chēng)故障以及不對(duì)稱(chēng)故障的時(shí)候電動(dòng)機(jī)的三相電電流會(huì)發(fā)生變化。 過(guò)流保護(hù) 電動(dòng)機(jī)損壞的一些個(gè)主要的外在變現(xiàn)就是過(guò)熱燒毀，其原因就是堵轉(zhuǎn)、三相電電流過(guò)大、三相電電負(fù)荷過(guò)大以及啟動(dòng)的時(shí)候間過(guò)長(zhǎng)等等，而不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷、定子繞組一相斷線(xiàn)、三相電電源電壓不對(duì)稱(chēng)、不對(duì)稱(chēng)短路等等均可造成電流過(guò)大的現(xiàn)象，因此電動(dòng)機(jī)就是故障率較高的一種設(shè)備 定子繞組通過(guò)三項(xiàng)對(duì)稱(chēng)電 流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子本身來(lái)說(shuō)為同步，對(duì)于正常運(yùn)行的電機(jī)的轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)，二者轉(zhuǎn)速相差不大。一旦三相電流不對(duì)稱(chēng)，則可將三相電流分解成正序電流、零序電流和負(fù)序電流，此時(shí)負(fù)序電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以接近兩倍的同步相對(duì)于轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。 假設(shè)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子正序電流近似為直流電阻 R1，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子負(fù)序電阻為交流第二章 電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理介紹 9 電阻 R2，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)有： )6~(1 ??RKRR () 與正序電流相同的負(fù)序 電流產(chǎn)生的損耗為正序電流損耗的 RK 倍。所以當(dāng) 三相電流不對(duì)稱(chēng)時(shí)，就會(huì)有負(fù)序電流產(chǎn)生，轉(zhuǎn)子損耗將顯著增加。特別是在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生倍頻電流流過(guò)轉(zhuǎn)子表面，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子局部過(guò)熱而燒毀。英國(guó) CEO公司提出了一個(gè)反應(yīng)上述熱效應(yīng)的等效電流，叼的概念，定義為： 222212eq IKII ?? (2． 3) 式中： K：為負(fù)序電流發(fā)熱等效系數(shù)，取值在 36； 21I 是電動(dòng)機(jī)電流正序分量； 22I為電動(dòng)機(jī)電流負(fù)序分量。根據(jù)等效電流，叼將過(guò)流保護(hù)分為三段： (1)neqII 8時(shí)設(shè)置電流速斷保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)的主保護(hù)用于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部定子繞組以及進(jìn)線(xiàn)所發(fā)生的相間短路故障。 (2)neqII =5～ 8時(shí)設(shè)置定時(shí)限過(guò)流保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中短路保護(hù) 的后備保護(hù)主要針對(duì)各類(lèi)堵轉(zhuǎn)故障。 (3)neqII =1． 15～ 5時(shí)設(shè)置反時(shí)限過(guò)流保護(hù)來(lái)防止電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷運(yùn)行定子部 分過(guò)熱而引起的損壞。 負(fù)序電流保護(hù) 電源電壓不對(duì)稱(chēng)、斷相、逆相等故障均會(huì)引起負(fù)序電流，這將會(huì)在繞組上產(chǎn)生大量熱量，使電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，產(chǎn)生不對(duì)稱(chēng)故障。本論文采用兩段定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)作為電動(dòng)機(jī)不對(duì)稱(chēng)故障的主保護(hù)。 零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)即接地保護(hù)，當(dāng)neqII 大于保護(hù)動(dòng)作電流時(shí)，經(jīng)短路延時(shí) t保護(hù)出口動(dòng)作，依據(jù)用戶(hù)要求執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作。 電壓保護(hù) 之所以說(shuō)有必要對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行檢測(cè)，就是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的正常運(yùn)行守著電網(wǎng)電壓的質(zhì)量的嚴(yán)重影響，電網(wǎng)電壓波形畸變、電壓的波動(dòng)等等都會(huì)給電動(dòng)機(jī)的正第二章 電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理介紹 10 常工作帶來(lái)重大影響，瞬間電壓尖峰或就是電壓跌落甚至可以造成電動(dòng)機(jī)永久損壞，電壓保護(hù)主要有以下兩種情況： (1)首先是欠壓的情況，當(dāng)檢測(cè)到電壓值小于一定值時(shí)就應(yīng)該果斷的把電動(dòng)機(jī)從電路中斷開(kāi)。 (2)其次就是過(guò)壓的情況 ， 與前壓的情況有所不同，過(guò)壓應(yīng)該分為兩類(lèi)情況來(lái)處理，根據(jù)檢測(cè) 到的電壓值，把過(guò)壓分為輕微過(guò)壓和嚴(yán)重過(guò)壓 ，嚴(yán)重過(guò)壓的時(shí)候 很明確， 應(yīng)立即跳閘以防止 高壓擊穿；輕微過(guò)壓應(yīng)該延時(shí)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間之后再跳閘。 過(guò)熱保護(hù) 溫度過(guò)高必定影響到電動(dòng)機(jī)的絕緣性能，如果電動(dòng)機(jī)的絕緣性沒(méi)有了，那么就意味著電動(dòng)機(jī)要面臨著大修的厄運(yùn)，甚至是永久性的損毀。因此，可以說(shuō)溫度是決定電動(dòng)機(jī)的壽命的重要因素，絕對(duì)不能讓電動(dòng)機(jī)的溫度超過(guò)額定溫度。所以，無(wú)論是電動(dòng)機(jī)的故障引起的，還是由于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的，都應(yīng)該實(shí)時(shí)的對(duì)電動(dòng)機(jī)的溫度進(jìn)行檢測(cè)，一旦電動(dòng)機(jī)的溫度超過(guò)一定值就采取相應(yīng)的保護(hù)措施， 保證電動(dòng)機(jī)在合理的正常的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。 否則應(yīng)立即采取保護(hù)措施保證電動(dòng)機(jī)工作在正常的溫升范圍之內(nèi)。 通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的溫度監(jiān)控，可以更為全面的掌握電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，從而做到對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)沒(méi)有任何疏漏之處。 小結(jié) 本章首先介紹了電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理，然后介紹了電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障，這樣我們就對(duì)電動(dòng)機(jī)有了初步的了解，知道了關(guān)于電動(dòng)機(jī)比較全面的知識(shí)，為下一步工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而我們的下一步工作就是對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)原理進(jìn)行深入的剖析，這正是本章節(jié)的重點(diǎn)和精華。要想設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)系統(tǒng)首先必須清楚以上的相關(guān)知識(shí)，因此本章接 時(shí)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 11 第三章 硬件電路設(shè)計(jì)