电气控制系统中电动机的保护环节探析
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摘 要：在一般的电气控制系统当中，电机是十分重要的电气运动输出设备。电气控制系统不仅需要控制电机正常的启动、运行、制动等动作，还要确保电机能持续可靠、安全的运行。首先介绍了电气控制系统，以及它的主要功能，并指出了几种常用的电机保护措施。
关键词：电气控制系统；电动机；保护环节
中图分类号：TB 文献标识码：A文章编号：16723198（2012）10019601
1 引言
在电气控制系统中，为了保护电动机正常运行，就必须要有相应的电动机保护，所谓的电动机保护就是要在电动机出现过载、短路、漏电、运行不平稳等各种不正常的运行情况下，能够做出相应预警提示，提醒工作人员，以保证电动机能够安全正常地运行。据官方数据统计，现今超过八成的电动机损坏都是由于电机过热造成的，如出现短路、过载、漏电、堵转等情况，就极易造成电动机发热，乃至烧毁，这样不仅仅损坏了电动机，有时甚至还会给企业带来更为严重的后果，如引起火灾。因此深入地探讨电气控制系统中的电动机保护对于现实社会具有重要的意义。
2 电气控制系统
电气控制系统的控制电路在不同的电器上是不同的，例如高压电气设备与低压电气设备它们采用的控制电路就是不同的。电气控制系统的控制电路称为电气设备二次控制回路，主要由电源供电回路、保护回路、信号回路、自动与手动回路、制动停车回路与自锁及闭锁回路部分组成。电气设备的正常运行，各个控制回路的协调工作是必不可少的，另外还需要很多的辅助电气设备，及保证电气设备顺利完成特定控制功能的各式电器组件组合，以上这些合在一起统称电气设备二次控制回路。下面从四个方面来介绍电气控制系统的功能：
（1）自动控制功能：电器设备都是通过电源来提供能源的，这通常都要涉及到高电压或者大电流等高危情况，因此在实际的设备操作时，是不能由人在进行操作，需要有一套自动控制系统来操作高电压大电流的分、合闸，尤其是当设备出现故障的情况下，要进行维修之前，要确保电路切断，这就要求电气控制系统中有套完整的供电控制系统；
（2）保护功能：电气设备的控制系统为了能达到自动控制和调节的作用，就必须要有一套监测和反馈系统，时刻对电气设备在运行过程中的各种参数进行监控，如发现超过允许范围或者出现故障，就要及时做出相应的措施来保护电气设备不被破坏。
（3）监视功能：工作人员在对电气设备进行操作时，很难判断设备是否已经处于断电状态，因此为了保证工作人员的人身安全，就需要一套监视系统，能将人眼难易辨别的电信号转换成易于接收的视听信号等，来协调帮助工作人员对电气设备进行监测。
（4）测量功能：为了便于工作人员也能时刻监测设备的工作状态，就需要将设备工作时的各种状态参数进行量化显示，如电压、电流、功率及频率等，都用各种仪表设备进行显示，以方便工作人员定量地监测电气设备的工作情况。
在现代的电器设备控制系统中，一些传统的电器控制系统组件，如操作组件、仪器仪表及控制电器等，都已经被电子计算机及相应的电子组件所代替，这是一种趋势，应用了新的组件，无论是在安全可靠性上，还是在控制的灵活性上，都有了很大的进步，不仅在控制电气设备的正常启动、运行、停机及供电控制等方面更出色了，还能有效地对电气设备的状态进行监测和保护。
电气设备的最主要构件就是电动机，电动机的正常运行与否将直接关系到整个电气设备的工作状态和运行情况，因此电气控制系统最主要的职责就是要对电动机进行全面控制和运行保护，这样能保证整个电气设备系统稳定运行，也能保障电气工作人员的人身安全。电气控制系统中的电动机保护环节主要由以下几个方面：
（1）短路保护环节。
本文引言中介绍了八成以上的电动机事故都是由于电动机发热引起的，而在这些之中，电动机的线路绝缘皮破坏，形成短路是造成这种事故的常见原因，在电动机的工作回路中，若有短路现象发生，那样就会产生一个瞬间大电流，而这个大电流足以将电动机等电气设备全部烧毁，因此在电气设备的控制系统中，对于短路情况的保护是非常重要的。现在常用的短路保护措施就是在电路中加入熔断器、过流继电器和自动开关等，这些短路保护环节的工作原理都是在出现短路，产生瞬间大电流的时候，让工作回路断路，保护回路中的各电器设备不被烧坏。上面介绍的三种短路保护环节，只有过流继电器和自动开关得到了广泛应用，而熔断器由于可靠性不高，熔丝不易熔断，未得到广泛应用。
（2）过电流保护环节。
电气设备在刚开始启动的时候，由于需要带动的外载过大，因此就容易产生一个瞬时的电流，这个瞬时电流不是很大，不过极易在电气控制回路中造成短路，这就会给电气设备带来很大的威胁，因此对于这种情况要引起足够的重视。对于这种情况，现阶段的主要预防和保护措施也是通过加装过流继电器和自动开关，过流继电器是串联在电气控制回路中，当瞬时电流造成回路短路时，便提供相应的保护。不过有一种情况是不需要进行过流保护的，那就是三相鼠笼式异步电动机，此类电动机对于瞬时过电流有自我保护，因此在三相鼠笼式异步电动机的电器控制回路中不需要安装过电流保护环节。
（3）过载保护环节。
造成电动机发热的情况除了短路情况会造成比较严重的后果外，还有一种情况就是过载的情况下，也是很容易造
成比较严重的后果。当电动机在负载比较大的状态下进行运行，此时的运行状态是一种超载状态，电动机的绕组线圈会产生很多多余的热量而无法散去，这样余热就会使绝缘材料等慢慢地被损坏，降低寿命。此种情况积累到一定程度的时候就会导致电动机烧毁，损坏整个电气设备，因此对于过载情况的保护也是非常必要的，现在常用的过载保护主要使用的是热继电器，时刻监测电动机的热量情况，超过范围就断路来保护控制回路。包括过载保护在内，上面介绍的三种电动机保护环节都属于电流保护，但是对于不同的环节，各种保护设备是不用相互替代使用的。
（4）欠电压保护环节。
根据物理知识可知，在外载不被的情况下，即输出功率不变的情况下，当电压降低，那相应的电流就要增大，这样才能保证输出功率不变，因此这种情况下，很容易造成电动机在电流值过大的情况下运行，产生大量的热量而无法排出，最终造成电气设备被烧毁。因此在输电网的电压降低超过允许的范围值的情况下，就必须要采取欠电压保护措施，主要包括欠电压继电器和自动开关两种方式来进行欠电压保护。
（5）零电压保护环节。
当电气设备的运行电网突然断电的情况下，为了保护设备不在电源突然恢复的时候自动启动，造成过大的瞬时电流对本身造成损坏，以及对当时的检修人员造成人身事故；另外在一个电气系统中，包括多个电动机的情况，当这些电动机同时启动的时候，会导致整个电网的电压大幅降低，这样就会引起电流过大。因此综合上面的两种情况，在电网断电再恢复供电的时候采取相应的零电压保护是非常必要的。
（6）零励磁保护环节。
直流并励电动机在负载运行时，若励磁电流减小很多或消失，则电枢电流将迅速增加，使电枢绕组的绝缘因过热而损坏；而在轻载运行时，若励磁电流减弱很多或消失，电动机将超速运行甚至“飞车”，将严重损坏设备。针对上面所说情况就必须要采用零励磁保护，所谓零励磁保护就是通过在电动机励磁回路串入欠电流继电器来实现的。如果励磁电流降低太多或消失，欠电流继电器就会释放，其常开触点断开接触器KM线圈使电动机断电停车。
4 总结
保证电动机的稳定运行对于整个电气设备来说是至关重要的，因此电气控制系统对于容易造成电动机损坏的各个情况都做了针对性的保护措施，以确保电动机在各种情况下都能安全可靠的运行。本文分析了电气控制系统对于电气设备的重要性，分析了电气控制系统的功能，对电气控制系统中的电动机保护分六种情况进行了深入研究。
参考文献
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