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上世紀(jì)八十年代之前，電子技術(shù)的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)任務(wù)多由熱繼電器承擔(dān)，國(guó)內(nèi)型號(hào)為JR20-XX系列、JR36-XX系列等。其保護(hù)機(jī)理如下：熱繼電器由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套傳動(dòng)和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的主電路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金屬片輾壓而成。當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，通過(guò)發(fā)熱元件的電流超過(guò)整定電流，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制（常閉）觸點(diǎn)斷開(kāi)，進(jìn)而控制主電路接觸器因線圈失電而釋放，斷開(kāi)主電路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)。熱繼電器以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。但同時(shí)存在不易克服的下述缺點(diǎn)：雙金屬片受熱彎曲過(guò)程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作過(guò)載保護(hù)。對(duì)電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，通常采用在電源回路中串接熔斷器的方法來(lái)實(shí)施；熱繼電器依賴(lài)于機(jī)械結(jié)構(gòu)所形成的機(jī)械動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)停機(jī)保護(hù)，當(dāng)動(dòng)作結(jié)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械疲勞（老化）、機(jī)型形變時(shí)，會(huì)使動(dòng)作閥值偏離設(shè)定值，造成誤動(dòng)作或保護(hù)失效；普通的熱繼電器，不具備斷相保護(hù)功能。用熱繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)的典型電路見(jiàn)下圖：

用熱繼電器組成的電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)電路熱繼電器FR1串接于主電路中，FR1的常閉觸點(diǎn)串接于控制回路，過(guò)載故障發(fā)生時(shí)，FR1控制觸點(diǎn)斷開(kāi)，交流接觸器KM1線圈失電，KM1開(kāi)斷，起到過(guò)載停機(jī)保護(hù)作用。

1、電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生的故障和保護(hù)特點(diǎn)：

1）

電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)反限保護(hù)特性曲線過(guò)載保護(hù)運(yùn)行閥值的整定點(diǎn)在電動(dòng)機(jī)額定電流的0.95～1.05左右，即運(yùn)行電流在額定電流的1.1倍以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)能長(zhǎng)期運(yùn)行不應(yīng)該產(chǎn)生保護(hù)停機(jī)動(dòng)作；過(guò)載程度繼續(xù)加大時(shí)，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)隨過(guò)流程度而縮短。一般認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的4～7倍，保護(hù)動(dòng)作應(yīng)該既能避開(kāi)正常的起動(dòng)電流，又能在過(guò)載時(shí)，實(shí)施有效的停機(jī)保護(hù)（比如在4倍額定電流時(shí)，延時(shí)10s產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，在7倍額定電流時(shí)，延時(shí)2s即應(yīng)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作）。對(duì)運(yùn)行中的短時(shí)過(guò)載，有一定的時(shí)間延時(shí)處理，不會(huì)產(chǎn)生誤保護(hù)動(dòng)作，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載，則能作出有效的反應(yīng)。

2）電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)是過(guò)載保護(hù)的一個(gè)極限情況。三相交流電動(dòng)機(jī)的短路故障，有單相接地短路故障、相間短路故障等，當(dāng)電纜短路時(shí)，更直接造成對(duì)三相電源的短路。電機(jī)內(nèi)部短路大都是電機(jī)絕緣損壞引起的，表現(xiàn)為線圈匝間短路、層間短路、相間短路和對(duì)地(電機(jī)外殼、轉(zhuǎn)子)短路等。單相對(duì)地短路，一般不會(huì)燒毀電機(jī)，據(jù)外殼接地電阻的不同，形成大小不同的接地電流;(兩相或三相)相間短路時(shí)，會(huì)形成較大的短路電流，通常會(huì)使電機(jī)嚴(yán)重?zé)龤АＲ话?，將大于電?dòng)機(jī)8倍額定電流，視為短路電流。對(duì)電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，要求實(shí)施速斷保護(hù)，時(shí)間常數(shù)越小越好(動(dòng)作越快越好).另外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行中因機(jī)械原因出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)時(shí)，其堵轉(zhuǎn)電流有可能達(dá)到額定電流的5～8倍，在運(yùn)行中出現(xiàn)5倍以上額定電流時(shí)，視為電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)故障，也應(yīng)實(shí)施相應(yīng)的反時(shí)限保護(hù)。

3）電機(jī)機(jī)的斷相電動(dòng)機(jī)的斷相運(yùn)行，可分為以下幾種情況：

a、供電電源缺相。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前斷相，會(huì)造成起動(dòng)困難或無(wú)法起動(dòng)，起動(dòng)聲音異常，無(wú)保護(hù)時(shí)電機(jī)因堵轉(zhuǎn)極易燒毀；在運(yùn)行中斷相，輕載時(shí)尚能運(yùn)轉(zhuǎn)，但運(yùn)行電流嚴(yán)重不平衡，可能出現(xiàn)過(guò)流運(yùn)行。重載時(shí)易發(fā)生堵轉(zhuǎn)、嚴(yán)重過(guò)載而損壞。

b、電動(dòng)機(jī)繞組斷路故障。供電電源正常，因電動(dòng)機(jī)繞組斷路故障出現(xiàn)斷相運(yùn)行，運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)力，電動(dòng)機(jī)振動(dòng)大，故障現(xiàn)象同a；

c、電動(dòng)機(jī)電纜斷路故障。故障現(xiàn)象同供電電源缺相。電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的出現(xiàn)，為完善地實(shí)施電動(dòng)機(jī)的過(guò)載、短路和斷相保護(hù)提供了可能，一定程度上取代了熱繼電器，提升了控制功能和保護(hù)效果。本章內(nèi)容的重點(diǎn)是對(duì)各種電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器電路的原理分析和故障維修指導(dǎo)，對(duì)電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器以下簡(jiǎn)稱(chēng)為電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。

2、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)故障信號(hào)的采樣方法：

1）對(duì)過(guò)載、短路故障信號(hào)的采樣。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行中的過(guò)載和短路故障，體現(xiàn)在流經(jīng)電動(dòng)機(jī)繞組的異常增大的電流值上，一般電動(dòng)機(jī)保護(hù)器電路是采用3只電流互感器采樣運(yùn)行電流信號(hào)，將采樣信號(hào)與電流基準(zhǔn)信號(hào)相比較，判斷是否處于過(guò)載或短路故障狀態(tài)，故障時(shí)輸出停機(jī)信號(hào)。電路采集處理的為模擬電壓信號(hào)——電流互感器輸出的電流信號(hào)經(jīng)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)電壓，送入電壓比較器電路，得到故障信號(hào)輸出。當(dāng)產(chǎn)生單相對(duì)地短路故障信號(hào)的采樣，可通過(guò)零序電流互感器取得，原理同漏電保安器?；虿蓸与姍C(jī)外殼電壓，取得漏電信號(hào)。

2）對(duì)斷相故障信號(hào)的采樣。如上所述，電動(dòng)機(jī)的斷相故障表現(xiàn)為電源缺相、電動(dòng)機(jī)電纜斷路、電動(dòng)機(jī)繞組斷路等不同故障內(nèi)容，若采用對(duì)三相電源電壓進(jìn)行采樣的方法，僅能對(duì)電源缺相故障進(jìn)行保護(hù)，無(wú)法完成對(duì)后兩種缺相故障的檢測(cè)，是不究竟的一個(gè)方法。根本的方法，是采用對(duì)三相電流進(jìn)行采樣來(lái)判斷缺相故障的方法，對(duì)三種缺相故障都能做出準(zhǔn)確反應(yīng)，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，還能對(duì)三相電流不平衡作出判斷。一般對(duì)缺相運(yùn)行的判斷，不是著眼于電流信號(hào)幅度的大小，而是著重于三相電流信號(hào)的有無(wú)，比較三相電流信號(hào)的有無(wú)，得到斷相故障信號(hào)。因而通常是將電流檢測(cè)信號(hào)處理為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)邏輯運(yùn)算，得到斷相故障保護(hù)信號(hào)。

3、電動(dòng)機(jī)的保護(hù)器的典型電路結(jié)構(gòu)：

電動(dòng)機(jī)保護(hù)電路的典型結(jié)構(gòu) 從上圖可以看到，3只電流互感器LH1～LH3，將電動(dòng)機(jī)的三相運(yùn)行電流信號(hào)取出，分別送入后級(jí)過(guò)載、短路信號(hào)采樣處理電路和斷相信號(hào)采樣處理電路，處理成開(kāi)關(guān)量信號(hào)再送入信號(hào)輸出電路和故障信號(hào)指示電路，輸出電路的形式也有多種，一般為繼電器接點(diǎn)信號(hào)輸出，或晶閘管器件開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出，或晶體管開(kāi)路集電極信號(hào)輸出等。需要說(shuō)明的是：部分電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，采用微控制器處理電流采樣和電壓采樣信號(hào)（但電流信號(hào)采樣電路的前級(jí)電路同本章所述電路相似），可從操作顯示面板設(shè)置故障動(dòng)作電流值，并可以監(jiān)看運(yùn)行電流值、電壓電壓值等，其功能更為強(qiáng)大，智能化程度更高，但應(yīng)用面不夠廣泛。另外有的產(chǎn)品，如變頻器，軟起動(dòng)器等產(chǎn)品，其過(guò)載、短路及斷相保護(hù)電路作為控制電路的一個(gè)有機(jī)組成部分。本章所述電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，系全部采用模擬或數(shù)字電路硬件電路的，作為一個(gè)獨(dú)立部件被應(yīng)用的保護(hù)裝置（產(chǎn)品）。這類(lèi)保護(hù)器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)柜的生產(chǎn)和組裝中得到了廣泛的應(yīng)用。但缺點(diǎn)是該類(lèi)產(chǎn)品的控制接線稍嫌復(fù)雜。在停機(jī)狀態(tài)，顯示斷相故障，處于斷相保護(hù)中。輸出控制接點(diǎn)為常閉型觸點(diǎn)，過(guò)載或斷相故障發(fā)生時(shí)動(dòng)作，觸點(diǎn)開(kāi)斷，送出停機(jī)信號(hào)。從各個(gè)工控網(wǎng)站眾多網(wǎng)友的發(fā)帖中，可以得知，不少人對(duì)這類(lèi)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的接線和控制原理不甚了解，故據(jù)手頭所繪（實(shí)物）電路圖，對(duì)其電路原理和控制特點(diǎn)，做一個(gè)較為深入的分析，希望能對(duì)大家提供一點(diǎn)有益的參考。