JL系列电机保护器的应用
1、引言
电机作为拖动系统中的重要组成部分在国民经济中占有举足轻重的地位，几乎渗透到了各行各业。因此，电机系统节能潜力巨大，国家相关部门把它列为“十一五”十大节能工程之一。 作为电机系统的重要组成部分，高效节能的电动机保护装置将在我国的节能事业中发挥着不可或缺的重要作用。
集国家实用新型专利和外观设计型专利于一身的JL系列电机保护器是国家节能产品推广项目，具有保护功能全面、节能环保、动作灵敏、精确度高、耐冲击振动、重复性好和寿命长等诸多优点。中科院和科技部等12个科研单位的专家鉴定认为：JL系列电机保护器“性能稳定，工作可靠，动作准确”、“有分级设定的反时限和定时限等功能”、“能对电动机发生的断相启动、断相运行、相不平衡、过载、堵转等各类故障实现全面可靠保护”、“在国内处领先水平”。
2、工作原理
JL系列电机保护器的工作原理如图1所示。它通过电磁感应取样电机运行信号，同时获得工作电源。因此，它无需外接工作电源、节能环保。JL系列电机保护器的信号处理电路采用独制的厚膜集成电路。通过与互感器相互配合，它能灵敏地感测出电机在启动和运行过程中可能发生的断相、相不平衡、过载、堵转、过电压和欠电压等各类故障的电磁信号。哪怕电机电流出现0.1A的变化，这种专用的厚膜集成电路模块也能做出相应的反应，从而可靠地保证了JL系列电机保护器的动作准确性和灵敏性。
信号处理电路模块通过分析电磁信号，对电机可能出现的故障类型进行辨识分析，根据每种故障可能对电机造成的不同危害，分别加以处理。例如，当电机出现缺相故障时，JL系列电机保护器能在3秒钟之内做出保护动作。而电机出现过载时，JL系列电机保护器可以提供良好的反时限保护特性。此外，还可根据客户要求增设“电机空载判断”模块。当电机空载运行一段时间后，电机保护器输出动作信号、切断工作电源。
十几年的实际使用经验证明，以专用厚膜集成块为核心的信号处理电路具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。因此，JL系列电机保护器很好地解决了同行业产品普遍存在的“电流整定线性不稳定”、“整定位置漂移”等问题。

图1   工作原理方框图（虚线部分为可选择功能块）
3、应用实例
3.1 取代金属热继电器
目前，热继电器在工矿企业应用还普遍，但电机烧毁现象也普遍存在。据不完全统计，每100次电动机快要烧毁时，热继电器能起作用的不到30次，其中近60％是因断相故障引起。这说明了热继电器对电机的保护作用十分有限，特别是作为断相保护相当不可靠。热继电器因电机起动电流的冲击，引起自身的断相也偶有发生。实践证明，无论从经济性、使用寿命和效益的角度，还是从电机保护功能的全面性、可靠性和稳定性等方面来看，电机保护器都优于热继电器。特别是在一些电机运行条件比较恶劣的环境，如环境温度变化较大、多粉尘、潮湿、连续生产和振动等，电机保护器的优势尤为明显。

图2   QJL系列电机保护起动器

JL系列电机保护器的外形、安装尺寸和电路接口都和传统的热继电器一样。用户在不改变原有电机控制系统的基础上，就可以响应国家号召，对原有的热继电器直接进行升级换代。这对目前仍然使用热继电器进行电机保护的企业来说，无疑是个极大的方便。如图2，核心部件以JL系列电机保护器取代热继电器的QJL系列电机保护起动器，外型和电气接口与传统的磁力起动器一样，但电机保护功能更全面、寿命也更长。

3.2 电机故障保护和空载自停控制
带有“电机空载判断”功能的电机保护器除了能全面保护电机在起动和运行过程中可能发生的各类故障外，当电机出现空载运行时，电机保护器将适时切断电机工作电源、防止能源浪费。选配这种电机保护器后，用户无需改动电机的电气控制系统就能够同时实现电机的故障保护和空载自停控制。这种电机保护器已经广泛应用于供水排污系统、冶金建筑行业的输送系统等无法实现人员“时时值守”的电机运行场所。也有些厂家用于对现有设备的“防呆”改造，防止发生因操作人员忘了关机而出现设备长时间空转的现象。
3.3变频器 - 多台电机控制系统
在某些行业（如化纤、棉纺和恒压供水泵站等），生产线是由多台相同的设备/工位构成的。为了减少设备的投入、提高控制系统的经济性，很多用户考虑使用一台变频器集中控制多台电机（设备）的控制方式。实践证明，只要选对变频器，这种控制方式是切实可行的。在这种情况下，变频器的过电流保护必须设定为所有电机额定电流的总和，因此无法对单台电机起保护作用。一旦某台电机出现故障，变频器不可能跳闸保护，这样电机就会烧毁。为了避免单台电机的烧毁影响到整个控制系统的正常工作，每台电机都需要配置单独的电机保护器，进行全面保护。
3.4 软起动器-旁路保护
软起动器作为一种新型电机控制装置，能够很好地解决大功率电机启动过程中给电网造成的大电流冲击现象。它主要由串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路构成。通常在软起动器的晶闸管两侧都装有旁路接触器。软起动器收到起动命令后，便按所设定的起动方式进行有关计算，确定晶闸管的触发输出电压信号，以控制电动机的起动过程。起动完成后，旁路交流接触器吸合，软起动器退出运行、电机转为直接投网运行。这样既可延长了软起动器的寿命，又能使电网避免了谐波污染，还可减少不必要的晶闸管发热损耗。
电机切换到直接投网运行后，同样需要全面的保护，以避免运行过程中可能出现的缺相、过载、堵转、相不平衡、过电压和欠电压等故障造成的损害。这时，选配性能稳定、精确度高的JL系列电机保护器无疑是一个很好的选择。
3.5 单相电机保护
随着国民经济的快速发展和电网的普及，单相交流电机在生产和生活中的应用越来越广泛。在广大农村地区大量存在的抽水泵、潜水泵、粉碎机、铡草机和脱粒机，木工行业用的电刨床，钢材行业用的切割机，食品行业用的豆浆加工机、和面机和绞肉机，和修理行业用的气泵，和家用的空调等都是单相电机拖动的。这些电机大都仅用一个刀闸或空气开关或倒顺开关进行控制，几乎没有任何的保护功能。电机运行条件也差，过载时常发生。由于缺乏主动性的维护保养，电机烧毁现象经常发生。JL系列单相电机保护器能够对这些单相电机进行全面保护。
3.6 兼作电机负载继电器
对其内部时间电路作适当调整之后，JL系列电机保护器在保留电机保护功能的同时，还可以兼作负载继电器，与其他元件组成自动控制系统，应用于各种专用设备。当电机的负载超过设定值后，保护器即时（或延时）输出动作信号。而当负载低于设定值后，保护器即时（或延时）输出复位信号。某清洗设备公司选用JL系列电机保护器作为电机负载继电器，开发生产的全自动电脑洗车机能够根据被洗车辆的各个侧面、轮胎的状况及时调整各个洗刷头的动作顺序和运动方式，深受市场欢迎。
3.7 温度保护加强型电机保护器
常规的电机保护器是根据电机运行电磁信号的变化来决定是否需要实施保护。然而，电机是否烧毁的根本判断依据是电机绕组温度是否超过其绝缘等级温度。据调查，交流电机的故障中90％以上是定子绕组因过热损坏。在相同的电机运行条件下，环境温度高的电机烧毁的可能性显然要大于环境温度低的电机。如果能综合考虑环境温度对电机的影响，就能实现对电机在各种条件下的完全保护。JL系列温度保护加强型电机保护器同时采集电机绕组温度和运行电磁变化信号，对电机的保护更加可靠、准确。即使是频繁启动、通风不良、高温条件下运行的电机也能得到有效保护。目前，这种温度加强电机保护器在大功率电机（100KW以上）控制系统中已得到普遍运用。
3.8 其他
在JL系列电机保护器的基础上，还可以开发许多其他派生产品，例如过电压保护器、欠电压保护器、过电流保护器和欠电流保护器等。根据电机保护器的工作原理，用户也可开发出许多其他用途。例如取代电动阀门的力矩开关、对机械设备的过力矩保护、以及对空压机失油、水泵抽空等机械故障的保护。
4 结束语
JL系列电机保护器已广泛应用于各类机床、机械设备和开关控制柜，遍及各行各业，深受广大用户好评。厦门造纸有限公司和厦门兴厦塑料有限公司在上个世纪九十年代，响应国家的号召，决定以电机保护器对原有设备的电机保护装置进行升级换代。通过试用比对，他们最后全面推广应用JL系列电机保护器。十多年来，这些电机保护器性能稳定，没有出现过故障，忠实地履行着保护电动机的使命。统计数据表明，配备了JL系列电机保护器的设备都没有出现过电机烧毁的现象。设备维修人员深切体会推广应用JL系列电机保护器给企业带来了巨大的经济效益：不但节省了大量的电能、电机维修费用和相关的人工处理成本，而且停工损失也少了，交货也更加准时了。为此，这两家公司的设备工程师先后在专业杂志上发表技术文章，和同行分享经验，对JL系列电机保护器深表赞赏。

参考文献：

• JL系列电机保护器被列为国家节能产品·厦门商报，1998.2.26
• JL系列电机保护器被列为国家火炬计划项目·电机工业报，1997.6.26
• 陈清育.JL系列电机保护器的实际应用[J] ·福建能源开发与节约，1999（3）：40-41
• 汪东芳.用电机保护器取代热继电器以实现节能[J] ·电工技术，2008（8）：56，66
• 卢炫清.JL系列电机保护器[J] ·机床电器，2008（5）：62-63