馬達過熱保護標(biāo)準(zhǔn)及措施
本文就過熱危險討論一下馬達的過熱保護。馬達在日常生活以及各行各業(yè)工作中經(jīng)常使用,如果不對馬達采取保護措施,就會可能造成安全事故。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163007.htm馬達驅(qū)動的電器在使用中可能出現(xiàn)的危險有電擊危險、起火危險與過熱危險。馬達過熱的原因有很多,例如運行過載、選型不合適、冷卻故障、缺乏監(jiān)控和必要的維護導(dǎo)致絕緣過早老化等。馬達在運行時都會產(chǎn)生損耗,這些損耗一方面降低了馬達的效率,另一方面損耗轉(zhuǎn)變成馬達發(fā)熱,使馬達繞組的溫度升高。繞組絕緣材料的使用壽命,同它的工作溫度有關(guān),溫度過高,絕緣材料就會加速老化,使絕緣性能急劇降低,大幅縮短馬達的使用壽命,甚致出現(xiàn)火災(zāi)危險與觸電危險。
所以,馬達過熱保護的目的,主要是在馬達的設(shè)計、制造、安裝以及使用環(huán)節(jié)采用保護措施,當(dāng)馬達在一定的負載和散熱條件下工作時,繞組的溫度不超過標(biāo)準(zhǔn)的允許值。
馬達保護設(shè)備例圖
馬達過熱保護的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
每個國家或每個單獨的標(biāo)準(zhǔn)對馬達過熱保護的要求會有差異,我們以加拿大電氣法規(guī)(Canadian Electrical Code, Part I, Safety Standard for Electrical Installations)和加拿大國家標(biāo)準(zhǔn)之一(A National Standard of Canada)CAN/CSA-C22.2 NO.68 Motor-Operated Appliances(Household and Commercial)作為例子,簡單解讀一下標(biāo)準(zhǔn)要求。以上的兩本標(biāo)準(zhǔn)都是CSA(Canadian Standards Association)制定的標(biāo)準(zhǔn),由加拿大政府采納為國家標(biāo)準(zhǔn)。
主要的馬達保護器的分類與用法,如表-1:
表-1馬達保護措施的比較表
以加拿大國家標(biāo)準(zhǔn)/ CSA標(biāo)準(zhǔn)CAN/CSA-C22.2 NO.68作為例子,了解一下對于馬達驅(qū)動的電器如何實現(xiàn)馬達過熱保護以符合標(biāo)準(zhǔn)要求,標(biāo)準(zhǔn)列出了如下途徑或者可能情況:
(1) 使用馬達裝入式熱保護器,符合CSA標(biāo)準(zhǔn)C22.2 No.77 Motor with Inherent Overheating Protection。這些馬達過熱保護器如上表所列,使用時需要注意,保護器不能只響應(yīng)馬達的電流,還需要有適當(dāng)?shù)念~定工作電壓、電流值與溫度預(yù)定保護值,而且熱保護器需要適用于馬達。標(biāo)準(zhǔn)要求的測試有Running Heating Temperature test, Locked-Rotor Temperature testand Locked-Rotor Endurance test。如果馬達符合這本標(biāo)準(zhǔn),就可以標(biāo)上 “THERMALLY PROTECTED” (熱保護馬達)。也就是說,當(dāng)馬達符合整機電器的標(biāo)準(zhǔn)CSA68與馬達標(biāo)準(zhǔn)CSA77,馬達在正常工作額定負載(Rating),過載(Running Heating)以及堵轉(zhuǎn)(Locked-Rotor)的應(yīng)用條件下都符合標(biāo)準(zhǔn)要求,馬達得到了過熱保護。
(2) 如果馬達驅(qū)動的電器裝有過載保護器(Overload Protection device),就不一定需要過熱保護。這種情況就須要符合CEC Part I的要求,該種過載保護器與前面所講的過熱保護器不同,它只依靠響應(yīng)馬達的電流來實現(xiàn)保護,可以單獨于馬達也可以附裝于馬達。對于脫扣電流的選擇,保護器的脫扣電流與馬達額定電流之比一般不超過1.15。如果選擇用Fuses(熔斷器)作為單獨于馬達的過載保護器,這種Fuse就須要用Time-delay fuse of the type(“D” Fuse)。
(3) 對于一些商用的電器,需要永久連接(Permanent Connection)到建筑物的配電線路的情況,不一定需要在電器內(nèi)裝有過載保護器,但必須在電器安裝連接時確保配電線路提供過載保護,而且電器需要有警告語標(biāo)簽(CAUTION)。
(4) 對于一些特定電器,標(biāo)準(zhǔn)豁免馬達過熱保護器。例如,使用瞬時接觸開關(guān)(Momentary Contact Switch)控制馬達的電器、手持式電器和有人值守間斷工作制而且內(nèi)裝熔斷器的家用電器。另外,對于有人值守間斷工作制的家用電器,如果通過堵轉(zhuǎn)測試評估,亦可以豁免馬達過熱保護器。
案例
例如,某廠家生產(chǎn)空氣壓縮機,銷售市場在北美(加拿大與美國),申請CSA產(chǎn)品安全認證以符合北美標(biāo)準(zhǔn)。這類產(chǎn)品適用的標(biāo)準(zhǔn)是CAN/CSA-C22.2 NO.68,其中空壓機使用的馬達銘牌信息摘錄如下:馬達使用CSA認證的裝入式熱保護器,類型是自動復(fù)位馬達熱保護器(Motor thermal automatic reset protector)。如上述的熱保護方法,適用方法(1),馬達須要符合CSA標(biāo)準(zhǔn)C22.2 No.77. 以下將會舉例介紹這本標(biāo)準(zhǔn)其中要求的馬達堵轉(zhuǎn)溫度測試 :馬達堵轉(zhuǎn)溫度測試(LOCKED ROTOR TEMPERATURE)
表-2 馬達銘牌信息
1. 測試目的堵轉(zhuǎn)溫度測試的目的主要是評價馬達運行在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下,繞組的溫度不超過標(biāo)準(zhǔn)允許值,過熱保護器能起到保護馬達避免過熱的作用。
2. 測試方法
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,測量馬達堵轉(zhuǎn)溫度適用電阻法或熱電偶法。一般情況下,要根據(jù)馬達的類型或?qū)嶒炇业那闆r選用合適的測試方法。
表-3電阻法與熱電偶法對比
◆標(biāo)準(zhǔn)要求的是型式測試,選取有代表的樣品(馬達與保護器的組合)進行測試。
◆馬達樣品需要用木材或其他隔熱材料作為夾具固定馬達,以及堵轉(zhuǎn)馬達軸。
◆除非有特別說明,馬達的安裝位置必須使保護器最大程度置于下方,稱為“Worst Case”,因為按照熱傳導(dǎo)的對流原理,繞組的上方通常比下方的溫度要高,當(dāng)保護器在下方脫扣時,繞組上方的溫度將會最高。
◆為了確定繞組溫度最熱點,需要把熱電偶布在實際工作的繞組上,例子中電容運轉(zhuǎn)單相異步馬達,就要布在實際工作的主繞組上,一般最少布4點熱電偶,例如布在繞組上面前后,下面前后各一點。
◆馬達測試電壓,基于馬達銘牌的額定電壓,一般選用標(biāo)準(zhǔn)指定對應(yīng)的市電標(biāo)稱電壓,例如銘牌電壓110-120 V,測試電壓則為120 V。本例子中,馬達銘牌電壓115 V,那么測試電壓就用120 V。
◆馬達的金屬外殼串聯(lián)一個3 A 保險絲接到電源地線。如果3 A保險絲熔斷,就能檢查出馬達絕緣損壞外殼帶電。
◆需要準(zhǔn)備記錄的數(shù)據(jù)有電壓、頻率、堵轉(zhuǎn)電流、環(huán)境溫度和連續(xù)繞組溫度。
4. 測試程序與結(jié)果判定
圖-1 時間與堵轉(zhuǎn)繞組溫度的曲線
(舉例單相馬達與自動復(fù)位熱保護器組合)
表-4 繞組最高堵轉(zhuǎn)溫度限值
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