电机保护器工作原理是什么？它有什么作用？
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电动机保护器是作为电机的供电电源系统中重要组成部分，对电动机的起动和运行中起着至关重要的保护控制作用。因此，分析了电动机保护器保护原理和构成，阐述了电动机保护器在发展过程中的应用及选择原则。
一.电动机是当前生产力应用不可缺少的传动设备，是其他机电设备的动力源泉，电动机正常的输出是其驱动的机电设备正常工作的前提，如今电机又广泛应用于工农业、国防、交通、矿山、化工、航天航空领域中。电动机所带的负荷种类繁多，且往往是整个设备中的关键部分，因而确保电动机的正常运行就显得十分重要性。电动机保护器(电机保护装置)是发电、供电、用电系统的重中之重元件，是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品。
电动机保护器是给电机起了全方位的保护控制作用，在电机基本常会出现过载(过流)、欠流(轻载)、断相、堵转、短路、漏电、三相不平衡、过热、过压、欠压、接地、功率、电量分析、绕组绝缘、轴承磨损、转子偏心、绕组老化予以报警提示后保护动作得到控制。如今电动机保护器几乎渗透到所有用电领域中，在国民经济和节能事业中有着不可替代的重要地位和作用。
二.电动机保护器的保护原理与构成
对电动机来说，其故障形式从机械角度可以分为绕组损坏和轴承损坏两方面。造成电机损坏的主要原因如下：1.电动机长时间的电量、热量、机械和化学作用下，绕组的绝缘老化损坏，定转子绕组匝间短路或是对地短路。2.电网供电质量差，电源电压三相不平衡、电压波动大、电网电夺波形畸变，高次谐波严重或者电动机断相运行。3.电源电压过低使得电动机启动转矩不够，电动机不能顺利启动或者是在短时间内重复启动，电动机长时间承受过大的启动电流导致电机过热。4.因机械故障或其它原因造成电动机转子阻堵。5.某些大型电机冷却系统故障或者是长时间工作在高温高湿条件下造成电机故障。
电动机保护原理的研究是保证电动机保护器性能高低的关键，根据三相对称分量法的理论，三个不对称的向量可以唯一分解成三组对称的向量，分别为正序分量、负序分量和零序分量。对称分量的计算公式如下：
根据(1)式，电动机在发生对称故障和不对称故障时，电动机三相电流都会发生变化。电动机故障电源流过绕组的电流过大，超过电动机的额定电流，因此可根据这一特征来对电动机过电流保护。电机过载、断相、欠压都会造成绕组电流超过额定电流值。电源电压欠压，运行电流上升的比例将等于电压下降的比例;电机过载时，常造成堵转，此时的运行电流会大大超过额定电流。针对以上情况，电动机保护器可通过对三相运行电流进行检测，根据运行电流的不同性质来确定不同的保护方式，从而对电机予以的断电保护。电动机的故障类型分为过流保护、负序电流保护、零序电流保护、电压保护和过热保护等几种。
通过对电动机保护器的保护原理上分析可以看出，理想的电动机保护器应满足可靠、经济、方便等要素，具有较高的性能价格比。经过发展和更新，如今电动机保护器一般由电流检测电路、绝缘检测电路、温度检测电路、基准电压电路、逻辑处理电路、时序处理电路、启动封锁及复位电路、故障记忆电路、驱动电路、工作电源电路、动作控制电路、参数显示电路、数字放大电路、信号采集电路组成。
三、电动机保护器的类型及应用分析
目前我国普遍采用的电动机保护器主要有热继电器、温度继电器和电子式电动机保护器。热继电器是五十年代初引进苏联技术开发的金属片机械式电动机过载保护器，它在保护电动机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点。但存在功能少，无断相保护，对电机发生通风不畅、扫膛、堵转、长时间过载，频繁启动等故障不起保护作用。这主要是因为热继电器动作值和电动机实际保护值不一致，失去了保护作用，且重复性能差，大电流过载或短路故障后不能及时再次使用，设定误差大，易受环境温度的影响或拒动，功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。温度继电器是采用双金属片制成的盘式或其他形式的继电器，在电动机中埋入热元件，根据电动机的温度进行保护，但电动机容量较大时，需与电流监测型配合使用，避免电动机堵转时温度急剧上升，由于测温元件的滞后性，导致电动机绕组受损。温度继电器具有结构简单、动作可靠，保护范围广泛等优势，但动作缓慢，返回时间长，在大电流三角形接法电动机不宜使用。目前在排风扇、电冰箱等方面大量使用，电子式电动机保护器通过检测三相电流值和整定电流值，采用电位器旋钮或拔码开关操作来实现对电动机的保护，电路一般采用模拟式反时限或定时限工作特性，无法显示运行数据和设定参数，不能实现自动化管理平台。
除了上述三种常见的电机保护器，磁场温度检测型继电器和智能型电动机保护器也在电动机故障保护中得到普遍应用。磁场温度检测型保护器通过在电动机里埋入磁场检测线圈和温度探头，根据电动机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护，主要功能包括过载、过热、过欠压、堵转、短路、缺相、磨损监测，保护功能完善，缺点是需在电动机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。智能型电动机保护器能实现电动机智能化综合保护，采集保护、测量、通讯、显示机电一体化。整定参数采用数字设定，通过操作面板按钮来实现操作，用户可以根据现场实际使用要求和保护情况自行对各种参数作用修定，选择开放或关闭保护功能，还采用LCD大中英文显示窗口，LED指示故障，查询电动机运行时间和故障记忆功能，支持多种通讯协议，变送电流输出实际多方控制，目前高压电动机保护均采用格瑶防爆智能型。
四、电动机保护器应用选择原则
选用电动机保护器的目的，既能使电动机充分发挥过载能力，又绝免于损坏，而且还能提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。合理选用电机保护器装置，既能充分发挥电机过载能力，又能免于损坏，从而提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。具体的功能选 择综合考虑电机本身的价值、负载、使用环境，电动机主体设备的重要程度、电机退出运行是否对生产系统造成严重影响等因素，力争做到经济合理。在能满足保护要求的情况下首先考虑最简单保护装置，当简单的保护装置不能满足要求时，或对保护功能和特性提出更高要求时，才考虑应用复杂的保护装置，做到经济性和可靠性的统一。
如今电动机保护器已发展到了微电子智能型时代，电动机保护器也朝着多元化方向发展。这就需要我们的工作人员在选型时应充分考虑电动机保护实际要求，超前、准确及时判断电动机的故障，合理选择保护功能和保护方式，实现对电动机的良好保护，达到理想设备运行可靠性，减少非计划停车，减少事故损失的目的
电机保护器的用于给电机全面的保护，在电机出现过载、过流、缺相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、轴承磨损、定转子偏心时，予以报警或保护的装置。国内外广泛使用的压缩机电机保护器有大两类：双金属型和热敏电阻+电子模块型。它们的结构不同，作用也不同。
目前电动机保护器已由过去的机械式发展为电子式和智能型，灵敏度高，可靠性高，功能多，调试方便。可直接显示电动机的电流、电压、温度等参数，保护动作后故障种类一目了然，极大方便了故障的判断，有利于生产现场的故障处理和缩短恢复生产时间。另外，根据电动机气隙磁场进行电动机偏心检测技术使电动机磨损状态在线监测成为可能，通过曲线显示反映电动机偏心程度的值的变化趋势，记录两年时间该值的变化情况，可早期发现轴承故障，做到早发现，早处理，避免扫膛事故发生。
分类(1)双金属型
双金属型保护器实际上是一种用双金属片制成的开关或继电器，由于价格低廉而得到广泛应用。双金属片由两层热膨胀系数不同的合金叠合而成，其中，膨胀系数较大的称为主动层;膨胀系数较小的称为被动层。由于两层材料膨胀系数不同，双金属片在温度升高时会弯曲变形，而温度降低后又会恢复原来的样子。人们利用这一现象，制作出能够在指定温度下闭合或断开的开关。
对于压缩机电机而言，当绕组温度升高到一定温度时(比如110℃)，需要及时断开电源，以防烧毁;而当温度降低到某个温度(比如60℃)后又可自动复位，压缩机恢复运转。这就是双金属片保护器的工作原理。
双金属型保护器可分为两种：热保护器和过载保护器。热保护器自身不发热，热量来自被保护部位的发热。过载保护器内有电热器(电热丝或电热盘)，当电流过大时，电热器的发热会引起双金属片变形。
热保护器外观像铅笔头，常捆绑或粘贴在定子绕组温度比较高的位置，绕组温度通过金属壳体传给双金属片。当绕组温度超过设定温度后，热保护器跳开，与热保护器相连的控制回路就断开，从而触发主回路接触器跳开，压缩机停止运转。热保护器的热响应时间是一个重要参数，一般都可以在到达设定温度后几秒内会动作。安装时一定要确保热接触良好，否则就无法及时动作，起不到热保护作用。
与热保护器不同，过载保护器内有一个或多个小电热器(电热丝或电热片)，电热器串联在单相或三相主回路中。当电机出现过载时，电流增大，电热器温度迅速升高并引起双金属片变形，连接主回路的触点分离，压缩机停机。
过载保护器也可以通过壳体传热，因此过载保护器本身也是一个热保护器。过载保护器体积大，热响应比较慢。此外，外置过载保护器不能当热保护器使用。
在安装方面，各有利弊。热保护器与主回路无关，因此对电机电流几乎没有限制，但需要串联在控制回路中，接线复杂。过载保护器直接串联在主回路，不需要额外接线，简单直观，但不适合电流很大的电器，以免触点拉弧或焊合。热保护器可以很好的应付电机过热，比如电压异常、相不平衡甚至缺相引起的过热，电机冷却不足(如制冷剂泄漏和回气压力过低)引起的过热，高低压串气(涡盘损坏、活塞环损坏、泄压阀打开等)引起的过热、润滑不良、抱轴甚至 堵转等引起的过热。热保护器不能很好应付大电流问题，因此往往还需要在主回路过载保护器或配置限流器等。过载保护器对大电流反应很快，引起大电流的常见现象包括：电源性相不平衡、缺相以及由接触器引起的缺相、冷凝压力过高、润滑不良引起的抱轴、连杆断裂或活塞咬缸引起的堵转、涡盘或十字滑环损坏等引起的堵转。15HP以下的商用压缩机普遍采用Klixon等品牌过载保护器。
(2)复合型
大压缩机的工作电流很大，过载保护器吸合时引会起电弧，无法使用。普遍采用的保护方式热敏电阻+电子模块的保护方式。在三相绕组中布置几个热敏电阻，并将热敏电阻串联(也有并联的)起来，与电子模块相应端子(如S1、S2)相连。当热敏电阻温度到达某个临界温度时，其阻值会从正常温度下的几百欧姆剧烈增大到几千欧姆甚至上万欧姆，触发电子模块内的控制回路(如M1、M2)断开，压缩机停机;而当温度降低到设定值后，模块内控制回路会自动闭合，电机恢复运转。
热敏电阻体积小，可以安置于绕组中，热响应很快。此外，热敏电阻价格低廉，因此可以多布置几个，大大增加监测范围。电子模块除监测热敏电阻的阻值外，还具有判断主回路缺相和相序错误等功能。对涡旋压缩机、螺杆压缩机和离心压缩机，相序错误是一个很大的错误，模块会自动锁定。
大型涡旋压缩机、多缸活塞压缩机、螺杆压缩机等普遍选用热敏电阻+电子模块这种热保护方式。
(3)智能型
电机智能保护器是设计用于工矿企业等380/660V低压配电网电动机的保护、测控，其具有实时测量、保护、监控、显示、通讯等功能。
保护器给予现金的集成电路及微机技术，采用微处理芯片作为核心运算单元，运作速度快。可靠性高，并具有完善的通讯功能和模拟变送输出能力。对电机提供多方面完善的综合保护，性能可靠，操作方便，却便于安装维护等优点。保护范围和灵敏度都比热继电器高，可以有效避免以往常常是电机烧坏，热继电器却不动作的情况，是热继电器的理想升级产品。
使用环境温度：-20°~55°C，相对湿度：《90%，无腐蚀气体、无剧烈震动，冲击的场所。
智能电机保护器的分为常规型和纯保护型，常规继电器装置K1出口机电为常闭点，保护动作打开，节点可手动自动复归莫邪可以做自动复归，直接替代热继电器使用。纯保护型K1出口为常开点。
矛盾：
1.采用继电器的常开触点实行保护方案，其特点主回路不工作时触点常开，所以其触点必须串接于接触器的自保回路，这样即使用户感到安装不便，又无法用于自动控制的电路;
2.、用继电器的常闭触点动作实行保护方案，虽然其控制触点可象热继电器一样直接串接于控制回路，但由于其自动复位，同样也无法适用于自动控制系统。这大大限制了电子式电机保护器的使用范围。一方面替代热继电器时需改变控制线路，另一方面不能使用于因无人看守，长期工作，故障率相对较高的需自动控制的设备如水泵、压缩机等。
电机保护器是一种用于电动机保护的电器装置，主要作用是监测电动机的工作状态，并在出现过载、短路、接地等异常情况时，通过切断电源或给出警告信号来避免电机损坏，从而保证电气设备的安全和稳定运行。
电机保护器通常由过载保护、短路保护、接地保护等基本保护功能和电气隔离、操作控制、信号输出等附加功能组成。过载保护是通过监测电机工作电流，当电机工作电流超过额定电流时，保护器自动切断电源，以防止电机因过载而受损;短路保护是通过监测电缆的短路电流，当电缆短路时，保护器自动切断电源，以避免电缆烧毁和电动机损坏;接地保护是监测电设备是否接地，当设备接地时，保护器也会自动切断电源，以免电气事故发生。
电机保护器在电气设备中广泛应用，特别是在大型电动机以及高负载设备中起着至关重要的作用，不仅能保护电机本身，也能保护与之相关的设备和人员。随着科技的发展，新型电机保护器不断涌现，已经具备了时延调节、频率响应等功能，成为电气控制系统中不可缺少的一部分。
其主要工作原理如下：
1. 过载保护原理：当电动机运行时，如果负载过大，导致电动机电流超过额定电流，则保护器会通过测量电动机的电流大小，判断电动机是否在过载状态下运行，并在一定时间内切断电路，以保护电动机不受过载运行的损害。
2. 短路保护原理：电动机线路短路可能会引起电机变压器的保护器短路保护动作。当电动机出现线路短路时，电动机吸收的电流会瞬间变大，保护器会通过测量电流和时间，判断是短路故障，切断电路，以保护电路的安全。
3. 欠流保护原理：当电动机运行时，如果电动机的电流异常地低，如电动机出现故障或者断线，保护器会通过测量电流并判断是否在额定电流下运行，如果电流较低，则保护器会切断电路以保护电动机的安全运行。
4. 过温保护原理：保护器还可以通过测量电动机的温度来判断电动机是否发生过热，如果电动机温度过高，超过一定的安全范围，保护器会及时切断电路，以保护电动机不受损害。
总的来说，电机保护器是一种重要的电气保护设备，我们需要了解其工作原理，才能更好地使用、调试和维护，以确保设备的正常运行和安全性。
其特点主要包括以下几个方面：
1. 过流保护：电机保护器能够检测电机运行时的负荷电流，一旦负荷电流过大时，电机保护器会及时切断电路，以保护电机和整个电气系统免受损坏。
2. 过载保护：在电机运行时，如果负荷的额定电流过大，电机保护器会及时切断电路，避免因负荷过载而对电机造成损坏。
3. 短路保护：电机保护器能够检测电路的短路情况，如果发现电路短路，电机保护器会立即切断电路，以避免危险和损坏。
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