電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的歷史及現(xiàn)狀

    電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)系統(tǒng)中的重要組成部分在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，它的使用幾乎滲透到了各行各業(yè)，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防建設(shè)及人民生活正常進(jìn)行的重要保證，因而確保電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行就顯得十分重要，而在使用中造成電機(jī)燒毀甚至引發(fā)重大**事故的事件屢見(jiàn)不鮮，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)每年僅因電動(dòng)機(jī)燒毀所消耗的電量就達(dá)數(shù)千萬(wàn)度，電動(dòng)機(jī)燒毀的數(shù)量達(dá)20萬(wàn)臺(tái)次以上，容量約0.4億千瓦，因維修所耗的電磁線約5000萬(wàn)公斤，修理費(fèi)達(dá)20億元，而因停工停產(chǎn)所造成的損失更是一個(gè)無(wú)法估量的巨大數(shù)目。因此做好電動(dòng)機(jī)的保護(hù)具有節(jié)能顯著、提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益及保證**生產(chǎn)的重要意義。

    我國(guó)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置大約經(jīng)歷了**仿蘇、自行設(shè)計(jì)、更新?lián)Q代、智能化發(fā)展等幾個(gè)階段。值得一提的是由于近年來(lái)微處理器技術(shù)的發(fā)展，給電動(dòng)機(jī)保護(hù)器向智能化、多功能化方向發(fā)展提供了硬件平臺(tái)，使得電機(jī)保護(hù)進(jìn)入了一個(gè)飛速發(fā)展的階段。

(一)熱繼電器、熔斷器和電磁式電流繼電器 

    在建國(guó)初期，我們引進(jìn)了蘇聯(lián)的JR系列熱繼電器，從而開(kāi)始了其在中國(guó)電機(jī)保護(hù)行業(yè)中長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的生涯，直到1996年國(guó)家八部委聯(lián)合發(fā)文強(qiáng)制將其淘汰。熱繼電器在電子業(yè)尚不發(fā)達(dá)的時(shí)代曾是電機(jī)過(guò)載保護(hù)的優(yōu)選產(chǎn)品，它是利用雙金屬片熱效應(yīng)工作的，雙金屬片是由不同膨脹系數(shù)的兩片金屬鉚合而成，當(dāng)電流通過(guò)時(shí)它將產(chǎn)生熱量，并向膨脹系數(shù)小的一邊彎曲，電流的大小和彎曲的程度成正比，當(dāng)電流超過(guò)熱繼電器整定電流的一定倍數(shù)時(shí)就會(huì)啟動(dòng)其中的脫扣裝置從而切斷主回路達(dá)到保護(hù)的目的。但熱繼電器存在致命的缺陷，包括整定粗糙、受環(huán)境影響大、重復(fù)性差、誤差大及功能單一等，已無(wú)法滿足越來(lái)越高的要求，因而也就無(wú)法避免被淘汰的命運(yùn)。

    很多人把熔斷器作為電機(jī)的過(guò)載保護(hù)，其實(shí)這是一種不科學(xué)的做法。因?yàn)槭紫仁芷湟?guī)格限制無(wú)法按電機(jī)額定電流進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)定，況且如果熔斷器規(guī)格選得太小容易造成斷路，使電機(jī)單相運(yùn)行，如果熔斷器規(guī)格選得太大，則達(dá)不到過(guò)載保護(hù)的效果。

    電磁式電流繼電器具有過(guò)載、堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能，有的還有缺相保護(hù)，其過(guò)載保護(hù)具有反時(shí)限特性，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械制造精度高，價(jià)格高且體積龐大，因而目前已被基本淘汰。      

二）模擬電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）

     在上個(gè)世紀(jì)七八十年代，隨著半導(dǎo)體模擬器件的興起及普及，涌現(xiàn)出了一批性能比較可靠、功能多樣化的電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器），為電機(jī)的可靠運(yùn)行提供了較可靠的保障，其中得到公眾認(rèn)可且具有自己品牌特色的以韓國(guó)三和技研株式會(huì)社的產(chǎn)品為代表，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)具有一定影響，他們的產(chǎn)品品種多樣，規(guī)格齊全，主要功能包括：缺相，過(guò)載，欠流，相失衡，相序，接地，短路，過(guò)欠壓，電流顯示，聲光報(bào)警及變送輸出等，但這類產(chǎn)品仍存在一些無(wú)法克服的缺陷，包括如下幾個(gè)方面：

    1.整定精度不高，模擬電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）均采用電位器進(jìn)行額定電流的整定，然而要使電位器滑動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)角度與其阻值成較好的線形關(guān)系比較困難，特別是在大批量生產(chǎn)中更是難以做到，另外，操作者的整定誤差也是難以避免的，特別是對(duì)于那些沒(méi)有設(shè)定值顯示的產(chǎn)品。

    2.采樣精度不高，模擬線路對(duì)電流互感器的非線性問(wèn)題束手無(wú)策，即使可以校正也會(huì)使線路變得非常復(fù)雜，甚至無(wú)法實(shí)際使用，因而大部分廠家只好將非線性問(wèn)題依賴于提高電流互感器的線性，而實(shí)際上要想由矽鋼片做成的電流互感器在很寬的范圍內(nèi)保持線性是非常困難的，行內(nèi)人士知道用于電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）采樣的電流互感器需考慮的*大使用范圍至少為被保護(hù)電機(jī)額定電流的7倍，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)情況下會(huì)達(dá)到5-7倍的額定電流；另外，采樣線路本身也存在非線性問(wèn)題?；谶@些技術(shù)難題，要實(shí)現(xiàn)高精度的采樣自然就成了一句空話。

    3.無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有多種保護(hù)功能于一體的全保護(hù)，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電機(jī)保護(hù)的要求也越來(lái)越高，希望電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）的功能多樣化，性能可靠，接線簡(jiǎn)單，界面直觀且體積要小，這些都是純粹的模擬線路根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

    鑒于以上原因，純粹模擬線路的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）正逐漸被其它一些更先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品所代替。

（三） 數(shù)字電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）

    這類電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）主要以單片機(jī)作為控制器，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能化綜合保護(hù)，有的還具有遠(yuǎn)程通訊功能，可在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)多達(dá)256臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)在線綜合監(jiān)視與控制，在采樣和整定精度方面有質(zhì)的飛躍，可對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行軟件非線性校正，并可實(shí)現(xiàn)真有效值計(jì)算，從而極大地降低了被測(cè)信號(hào)波形畸變的影響，真正實(shí)現(xiàn)了高精度采樣，在整定方面采用數(shù)字設(shè)定，通過(guò)鍵盤(pán)由用戶自行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定，不存在誤差，還可為過(guò)載保護(hù)設(shè)置多條更科學(xué)的反時(shí)限曲線。因?yàn)椴捎昧藛纹瑱C(jī)就使得在相同硬件條件下集多種功能與一體的綜合保護(hù)器的出現(xiàn)成為可能，例如，上海萬(wàn)譜*近研制成功的SWJ2系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）就具有遠(yuǎn)程通訊、聲光報(bào)警、過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、短路、漏電、欠流、故障記憶等多種功能，它采用交流采樣技術(shù)、多點(diǎn)線性校正技術(shù)、量程自動(dòng)切換技術(shù)，使其在1A-100A或10A-1000A的測(cè)量范圍內(nèi)都能保持很高的采樣精度，在國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品中處于**地位。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）正朝著智能化，綜合化，高精度，高可靠方向發(fā)展。

    目前的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）普遍是根據(jù)電流的大小來(lái)決定是否需要保護(hù)，這顯然沒(méi)有考慮到環(huán)境因素對(duì)電機(jī)的影響。電機(jī)是否需要保護(hù)其根本的判斷依據(jù)應(yīng)該是電機(jī)繞組溫度是否超過(guò)其絕緣等級(jí)溫度，在相同電流的情況下，對(duì)于環(huán)境溫度高的電機(jī)其燒毀的可能性顯然要大于環(huán)境低的電機(jī)，這就說(shuō)明單純通過(guò)電流的大小來(lái)判斷電機(jī)是否需要保護(hù)并不是十分科學(xué)的，不能達(dá)到對(duì)電機(jī)在各種環(huán)境下的完全保護(hù)。基于這些原因，對(duì)電機(jī)繞組的溫升特性實(shí)行數(shù)學(xué)建模，仿真出電機(jī)繞組的溫度，從而決定電機(jī)是否需要保護(hù)將是一個(gè)必要的研究課題，值得慶幸的是已有這樣的產(chǎn)品研制成功。

    另外還有一類采用直接測(cè)量電機(jī)繞組溫度的溫度型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器），該系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）是通過(guò)在繞組中埋入溫度傳感器而實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量的，它具有溫度測(cè)量準(zhǔn)確，對(duì)頻繁啟動(dòng)、通風(fēng)**、環(huán)溫過(guò)高等情況下的電機(jī)都能可靠保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。但這類電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（電機(jī)保護(hù)器）的使用前提是必須在電動(dòng)機(jī)制造過(guò)程中將傳感器裝入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，因而對(duì)于現(xiàn)有的沒(méi)裝傳感器的電動(dòng)機(jī)就無(wú)能為力。