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教学设备.浅谈电气控制系统的保护环节

概况:电动机在运行的过程中,除按生产机械的工艺要求完成各种正常运转外,还必须在线路出现短路、过载、欠压、失压等现象时,能自动切断电源停止转动,以防止和避免电气设备和机械设备的损坏事故,保证操作人员的人身安全。常用的电动机的保护有短路保护、过载保护、欠压保护、失压保护等。
一、短路保护:当电动机绕组和导线的绝缘损坏时,或者控制电器及线路损坏发生故障时,线路将出现短路现象,产生很大的短路电流,使
电动机、电器、导线等电器设备严重损坏。因此,在发生短路故障时,保护电器必须立即动作,迅速将电源切断。
常用的短路保护电器是熔断器和自动空气断路器。熔断器的熔体与被保护的电路串联,当电路正常工作时,熔断器的熔体不起作用,相当于一根导线,其上面的压降很小,可忽略不计。当电路短路时,很大的短路电流流过熔体,使熔体立即熔断,切断电动机电源,电动机停转。同样若电路中接入自动空气断路器,当出现短路时,自动空气断路器会立即动作,切断电源使电动机停转。
二、过载保护:当电动机负载过大,启动操作频繁或缺相运行时,会使电动机的工作电流长时间超过其额定电流,电动机绕组过热,温升超过其允许值,导致电动机的绝缘材料变脆,寿命缩短,严重时会使电动机损坏。因此,当电动机过载时,保护电器应动作切断电源,使电动机停转,避免
电动机在过载下运行。
常用过载保护电器是热继电器。当电动机的工作电流等于额定电流时,热继电器不动作,电动机正常工作;当电动机短时过载或过载电流较小时,热继电器不动作,或经过较长时间才动作;当电动机过载电流较大时,串接在主电路中的热元件会在较短时内发热弯曲,使串接在控制电路中的常闭触点断开,先后切断控制电路和主电路的电源,使电动机停转。
三、欠压保护:当电网电压降低,电动机便在欠压下运行。由于
电动机负载没有改变,所以欠压下电动机转速下降,定子绕组中的电流增加。因此电流增加的幅度尚不足以使熔断器和热继电器动作,所以这两种电器起不到保护作用。如不采取保护措施,时间一长将会使电动机过热损坏。另外,欠压将引起一些电器释放,使电路不能正常工作,也可能导致人身伤害和设备损坏事故。因此,应避免电动机欠压下运行。
实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。在机床电气控制线路中,只有少数线路专门装设了电磁式电压继电器起欠压保护作用;而大多数控制线路,由于接触器已兼有欠压保护功能,所以不必再加设欠压保护电器。一般当电网电压降低到额定电压的85%以下时,接触器(电压继电器)线圈产生的电磁吸力减小到复位弹簧的拉力,动铁心被释放,其主触点和自锁触点同时断开,切断主电路和控制电路电源,使电动机停转。
四、失压保护(零压保护):生产机械在工作时,由于某种原因发生电网突然停电,这时电源电压下降为零,电动机停转,生产机械的运动部件随之停止转动。一般情况下,操作人员不可能及时拉开电源开关,如不采取措施,当电源恢复正常时,电动机会自行启动运转,很可能造成人身伤害和设备损坏事故,并引起电网过电流和瞬间网络电压下降。因此,必须采取失压保护措施。
在电气控制线路中,起失压保护作用的电器是接触器和中间继电器。当电网停电时,接触器和中间继电器线圈中的电流消失,电磁吸力减小为零,动铁心释放,触点复位,切断了主电路和控制电路电源。当电网恢复供电时,若不重新按下启动按钮,则
电动机就不会自行启动,实现了失压保护。

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