技术交流-丹东科亮

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1、 电动机保护的种类及发展趋势电动机保护的种类及发展趋势 丹东科亮电子有限公司丹东科亮电子有限公司 前前 言言 丹东科亮电子有限公司是专业从事电动丹东科亮电子有限公司是专业从事电动机保护研发和生产的企业。其主要生产产品是机保护研发和生产的企业。其主要生产产品是为电动机、发电机、船舶发电机、风力发电机为电动机、发电机、船舶发电机、风力发电机等相关产业提供保护产品的。我公司生产的产等相关产业提供保护产品的。我公司生产的产品主要有品主要有PTC热敏电阻热敏电阻、热敏开关热敏开关、温度传感温度传感器类器类、防潮加热带防潮加热带、PTC温控模块温控模块、各种智能各种智能仪表仪表、各类温度变送器各类温度变送

2、器、各种、各种水泄漏检测控制水泄漏检测控制装置装置等，现开发出等，现开发出磁式磁式、旋变式旋变式编码器。现有编码器。现有生产厂房达七千多平方米面积，固定资产达八生产厂房达七千多平方米面积，固定资产达八百万，员工百万，员工170多人。技术人员多人。技术人员44名，中高级名，中高级技术人员技术人员17名。是国家高新技术企业。名。是国家高新技术企业。 一、电动机保护的发展史一、电动机保护的发展史 电动机的诞生，就是把人们从繁重的体力劳动中解脱出来。同时又由于使用的不慎而烧毁，给人们带来了烦恼。而电动机的保护又给人们留下了一个长时间难解的难题。电机保护也由最初利用铅丝过热熔断保护，到后来在供电电路中加

3、装双金属过热保护继电器，前前后后经历几十年。随着科学的进步和发展，时至今日采用各种方式对电动机加装的保护，解脱了因电动机烧毁带来的不便。 二、电动机保护的种类二、电动机保护的种类 目前电动机的保护可分为两种基本保护方式，一种是内置式控制保护；另一种是外置式控制保护。随着微电脑技术的发展可将内置式和外置式控制保护有机的结合起来，利用微电脑运算速度快、检测准确、控制方便，从而实现综合控制，达到综合保护目的。 1 1、电动机外置式保护、电动机外置式保护 外置式保护目前有，利用微电脑检测电动机运行电流、电压等参数作保护依据。将电动机的电流及各种参数设置输入微电脑中，运行时就依据设置的参数来检测判断电动

4、机运行情况。外置式电动机保护器工作原理： 2 2 、电动机内置式保护、电动机内置式保护 电动机内置式保护又分成：电动机内置式保护又分成： 定值式保护；定值式保护； 非定值式保护。非定值式保护。 a a、定值式保护、定值式保护 定值式保护是将要保护对象的控温点以固定形式制造出来。其特点是利用某些材料对温度敏感特性，制成固定温度点式的保护装置。目前有两种：1 1）PTCPTC热敏电阻热敏电阻 热敏电阻分为正温度系数和负温度系数两种。PTC是正温度系数热敏电阻英文缩写。原理是利用几种金属氧化物的合成，经高温工艺烧结制成半导体陶瓷，NTC是电阻值随温度减少。PTC是温度达到居里温度点后电阻值产生阶跃变

5、化的机理。利用这一特性制成保护装置。特点是： 在常温下（25）时是以低阻态存在，当温度上升达到一定值后，即电动机要求的温度保护点时（又称为Tk点）PTC热敏电阻阻值产生阶跃变化。在TK-5以下时温度上升而电阻却变化很小。当达到Tk点时其电阻值可达常温阻值的数倍以上，所以利用这一特性制成电动机保护用的感温原件（详见曲线图）。这种保护现作为国际上电动机保护通用方式。其特点：感温元件体积小，成本低、反应速度快，可靠性高。可作为电动电动机堵转、缺相、过载机堵转、缺相、过载的理想的保护元件。使用时需配专用的保护模块与之配套。PTC 结构图： 我公司生产的PTC结构是：基片是圆形的，其目的。1、便利基片生

6、产的自动化。2、基片在烧结过程中受热温度均匀，产品的一致性好。3、圆基片的尖端放电。 我公司的PTC由于采用圆片外表面无需加包封树脂，其耐电压远远满足客户的要求，尤其是ABB公司的技术要求比较高，都满足了要求。 由于没有包封树脂，减少了热响应时间，感温反映时间缩短。提高保护可靠性。工作原理工作原理 PTCPTC热敏电阻温度传感元件的结构分为两大类：一类是高分子热敏电阻温度传感元件的结构分为两大类：一类是高分子材料的材料的PTCPTC热敏电阻元件，它的结构是由聚乙烯掺入导电的石墨粉所热敏电阻元件，它的结构是由聚乙烯掺入导电的石墨粉所组成。其导电机理是高分子聚乙烯受热后膨胀，将导电的石墨粉拉开组成

7、。其导电机理是高分子聚乙烯受热后膨胀，将导电的石墨粉拉开间距从而阻值变大，其缺点是居里点温度不可调整（居里温度为间距从而阻值变大，其缺点是居里点温度不可调整（居里温度为2 2倍倍的常温阻值所对应的温度）且仅为的常温阻值所对应的温度）且仅为8080左右。它主要用于过电流（通左右。它主要用于过电流（通常称为不熔断保险丝）保护。另一类为半导体陶瓷的常称为不熔断保险丝）保护。另一类为半导体陶瓷的PTCPTC热敏电阻元热敏电阻元件，它的主体结构是钛酸钡（件，它的主体结构是钛酸钡（BaTiOBaTiO3 3）陶瓷（也称为半导体陶瓷），）陶瓷（也称为半导体陶瓷），即是由掺入不同量的锶和铅来改变不同的居里点所

8、组成。它的导电机即是由掺入不同量的锶和铅来改变不同的居里点所组成。它的导电机理是在小于居里温度时，它的分子结构晶格不是正六方体，掺杂的（理是在小于居里温度时，它的分子结构晶格不是正六方体，掺杂的（例如钇）自由电子移动阻力较小（阻值很小），所以可以导电；而当例如钇）自由电子移动阻力较小（阻值很小），所以可以导电；而当温度为居里点温度时，它的分子结构晶格为正立方体，所以自由电子温度为居里点温度时，它的分子结构晶格为正立方体，所以自由电子移动阻力增大（阻值很大）。它主要用于温度控制、彩电消磁及单相移动阻力增大（阻值很大）。它主要用于温度控制、彩电消磁及单相电动机起动等。用于电动机保护的电动机起动等。

9、用于电动机保护的PTCPTC热敏电阻属于这种钛酸钡（热敏电阻属于这种钛酸钡（BaTiOBaTiO3 3）陶瓷结构，其特征可以从）陶瓷结构，其特征可以从MZ6MZ6型单支热敏电阻的阻温曲线中看型单支热敏电阻的阻温曲线中看出，如下图所示。出，如下图所示。热敏电阻的选型： 根据电动机的绝缘等级的不同，选择热敏电阻的Tk点比绝缘等级低510（如下表）。控制原理图：控制原理图：PTCPTC串联式串联式 M:电机电机Q:电磁开关电磁开关U:PTC温控模块温控模块H:故障指示灯故障指示灯TA:停止按钮停止按钮QA:启动按钮启动按钮R1、R2、R3:热敏电阻热敏电阻 PTC星联式保护： M:电机电机 Q:电磁

10、开关电磁开关U:PTC温控模块温控模块TA:停止按钮停止按钮QA:启动按钮启动按钮T1、T2、T3:热敏电阻热敏电阻样品照片： 安装注意事项：安装注意事项： 2）热敏开关 热敏开关是利用两种膨胀系数不同的金属材料通过碾压使彼此牢固结合在一起，其中膨胀系数较高的一层为主动层，膨胀系数低的一层为被动层（如下图1）。将双金属片在常温下压成要求的碟片，见（图2中的a）。当该碟片在规定的温度下被动层受主动层拉伸产生向内的压力，而主动层产生向外拉力从而使得蝶形双金属片翻转，见（图2中的b ）.当环境温度下降时双金属片又回到常温状态。 双金属开关式温度传感元件（以下简称热敏开关）广泛应用于机械设备、家用电器

11、、电子、电路中，以及电动机过热保护等。它属于定值式的非线性温度传感元件，其特点是结构简单、成本低廉、性能可靠。该MK1热敏开关主要适应于三相电机。对于电机的欠压、过压、过载等反映在线圈上的温度，传导到热敏开关使其发生形变断开。 此开关特点是：当电动机由于缺相、堵转时，温度升高的特别快。热敏开关外壳是金属的热熔性比较大，吸热时间长，反应较迟钝。不适用电动机的堵转、缺相保护，只适用于电动机过载保护时的超温保护不适用电动机的堵转、缺相保护，只适用于电动机过载保护时的超温保护。 用理论分析热敏开关吸热容量为： Q=s(T2-T1) Q=s(T2-T1) ：材料导热系数 W/m2 （黄铜的导热系数为12