自制电动机温度保护控制器

伴随着电动机故障的产生，一般会出现电动机过热现象，过热对电动机的绝缘是很不利的。电动机对发热反应最敏感的部位就是定子绕组绝缘，每种绝缘材料只能承受一定的温度，超过自身允许的温度，就会加速绝缘的老化，缩短电动机使用寿命，而且还可能因绝缘损坏引发各种事故。因此，电动机过热故障的检查、检测和防护，对于降低事故率和减少事故损失及提高企业的经济效益是非常重要的。 一 问题的提出 一般的电动机保护电路有：短路、过载、欠压和断相保护等线路。本文所介绍的是温度保护控制器，可以和以上几种保护电路配合使用，也可单独使用，以达到更好地保护电动机的目的。 二 故障现象： 电动机要发生故障之前，首先是电动机本身发热，发热到它的最高极限温度之后使之烧坏。 三 故障分析： 电动机的堵转、断相、过载、频繁起动、欠压运行、环境温度升高、通风受阻、负荷变化大、匝间短路或绕组绝缘受潮、三相电压不平衡等原因均可产生电动机的温升。 四 电动机的温升 大家都知道衡量电动机发热程度是用“温升”而不是用“温度”。温升是电动机与环境的温度差，是由电动机发热引起的。运行中的电动机铁心处在交变磁场中会产生铁损。绕组通电后会产生铜损。还有其他杂散损耗等。这些都会使电动机温度升高。另一方面电动机也会散热，当发热与散热相等时即达到平衡状态，温度不再上升而稳定在一个水平上。当发热增加或散热减少时就会破坏平衡，使温度继续上升，扩大温差 ，则增加散热，在另一个较高的温度下达到新的平衡。但这时的温差即温升已比前增大了。 所以说温升是电动机设计及运行中的一项重要指标，标志着电动机的发热程度。在运行中， 如电动机温升突然增大，说明电动机已经存在着故障了。 根据维修经验列出电动机机壳表面温度与手感关系（表1），以及电动机温升与绝缘等级的关系（表2）。 表1 电动机机壳表面温度与手感关系 表2 电动机温升与绝缘等级的关系 五 采取自制保护控制器 1 工作原理 用热敏元件直接对电动机的温度进行监测，可在电动机温度达到危险值之前就切断电源，起到保护电动机的作用。 温度保护电路原理如图一所示。BG1、BG2组成开关电路，R3为限流电阻，5G24为电压放大器。负温度系数热敏电阻Rt1、Rt2与R1、R2组成电压比较器，Rt1、Rt2分压后接到5G24的同相端，R1、R2分压后接到5G24的反相端。Rt1阻值随电机温变化而变化。当电机温度低于控制温度时，Rt1阻值大，△V<0（△V为2、3脚之间的电压，）经5G24比较放大，输出低电平，BG1、BG2截止，继电器KA不动作。当电机温度高于控制温度时，Rt1阻值小，△V>0经5G24的比较放大，输出高电压，BG1、BG2饱和导通，KA得电吸合，报警指示灯HL亮。Rt1主要是由电动机的允许温升而定，允许温升又与电动机和绝缘等级有直接的联系。由于常用的三相异步电动机的绝缘等级多为E级（80ºC），所以我们以E级绝缘为标准进行调整。 2 元器件的选用 集成运算放大器5G24，是一种高电压放大倍数、低零点漂移的双输入单输出的差动放大器，它有两个输入端和一个输出端元件。Rt1可选用RRC2—12K—±10%。Rt2可选用RRC2—10K—±10%的负温度系数热敏电阻，也可用10千欧电阻。BG1、BG2的Iceo尽量小，BVceo应大于30伏，BG2的ICM应大于继电器KA的工作电流。变压器选用14x12毫米铁心，初级用直径0.12毫米的漆包线绕，匝数为7600。次级用0.31毫米的漆包线绕，匝数为500。KA选用DC24V小型继电器。 3 制作调试过程 用万能电路板将上述选定的元件，根据图一电路原理图安装在电路板上，要做到元器件安放位置整齐、合理，跨接线不重叠，并且有输入输出端子。安装制作完毕后要认真检查控制线路，做到准确无误。 调试时，将Rt1放入油中加热，加到设定的温度（即E级绝缘允许温升加环境温度）时，继电器KA就应动作。如不动作，可调整W使之动作。如将电位器调到最大位置还不动作，可用万用表测量一下△V。如果是负值，表明Rt1阻值太大，应换阻值小一些再试一试；如电压为正值，要检查一下集成运放是否有电压输出。检查方法是用万用表测量6脚对地电压。如有电压表示集成运放工作正常，这时可检查BG1、BG2是否正常，如不正常排除即可。如6脚对地无电压，则说明集成运放已坏，不能使用，须更换。 调试完毕后就将继电器KA的触点接入电动机的控制回路（图2），并将Rt1用环氧树脂粘附在电动机定子铁心上。 六 保护控制器的工作过程 合上空气开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM吸合并自锁，电动机运行。当电动机温度升高到控制温度时，KA动作，切断了KM电源，KM断电释放，电动机停止运行。从而达到保护电动机的目的。 七 改进后的效果 本人从2000年以来对20台电动机进行改进，自投入使用后，至今还没出现过电动机因温升而烧毁电动机。相反，报警系统却提示了我们的维修人员及时准确进行处理。作为维修电工应该把这种可能预期发生的故障消灭在维护期，它体现了维修人员的“维”重于“修”这一职业水准。当然，这种保护控制器带来的经济效益也是不言而喻的。这种改进后的保护控制器线路特别适用于无人职守的机房，如：抽水泵房、冷却系统、污水处理系统、循环风机。 八 改进后的总结 本人通过对电动机频繁故障现象的分析，总结出一点小经验，在实际工作中去解决问题。但也存在着一些不尽完美的地方，例如：热敏元件粘附在定子上，如果用在酸雾或碱雾较多的地方或易腐蚀的场所引起元件开路，则即使电动机温升，系统仍无法报警。 电动机的保护是涉及电气装置和机械设备可靠、正常运转的关键之一。直接检测电动机的温度来保护电动机是一种很有效的保护方式，必须考虑与其他保护装置的协调配合，才会体现出它的完美性。