摘要：本文根據作者實際工作經驗對電氣控制線路中電流型保護與電流取樣型保護裝置
　　和電壓型保護與電壓取樣型保護裝置進行了論述。
　　關鍵詞：電流型；電壓型；保護裝置
　　1前言
　　生產機械的安全運行，要求電氣控制線路具有完善的保護，才能消除在其工作不正常或誤操作時所帶來的不利影響，避免事故的發生。電氣控制線路的保護常按電流型保護和電壓型保護來選擇配套的保護裝置。
　　2電流型保護與電流取樣型保護裝置
　　2．1電流型保護
　　(1)電氣控制線路的各種電器設備或電器元件的損壞主要是繞組過熱或絕緣性能降低引起的，而繞組的過熱往往是流經繞組的電流過大引起的。對電氣控制線路的各種電器設備或電器元件保護主要有電流型保護。電流型保護主要包括短路保護、過電流保護、過載保護、欠電流保護、斷相保護等。電流型保護的基本原理是：通過保護電器取樣電流信號，電流信號經過變換或放大后去控制被保護對象，當電流達到整定值時保護電器動作。
　　(2)電氣控制線路的保護往往還與其控制方式有一定關系，即保護中有控制，控制中有保護。如三相電動機直接起動時，往往產生4～7倍額定電流的起動電流。若由接觸器或斷路器來控制，則電器的觸頭應能承受起動電流的接通和分斷考核，即使是可頻繁操作的接觸器也會引起觸頭磨損加劇，以致損壞電器；對塑料外殼式斷路器，即使是不頻繁操作，也很難達到要求。因此，使用中往往與起動器串聯在主回路中一起使用，此時由起動器中的接觸器來承載接通起動電流的考核，而其他電器只承載通常運轉中出現的電動機過載電流分斷的考核，至于保護功能，由配套的保護裝置來完成。
　　此外，對電動機的控制還可以采用無觸點方式，即采用軟起動控制系統。電動機主回路由晶閘管來接通和分斷。有的為了避免在這些元件上的持續損耗，正常運行中采用真空接觸器承載主回路(并聯在晶閘管上)負載。這種控制有程控或非程控：近控或遠控；慢速起動或快速起動等多種方式。另外，依賴電子線路，很容易做到如電子式繼電器那樣的各種保護功能。
　　2.2電流取樣型保護裝置
　　(1)熱繼電器利用負載電流流過經校準的電阻元件，使雙金屬熱元件加熱后產生彎曲，從而使繼電器的觸點在電動機繞組燒壞以前動作。其動作特性與電動機繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖然動作時間準確性一般，但對電動機可以實現有效的過載保護。隨著結構設計的不斷完善和改進，除有溫度補償外，它還具有斷相保護及負載不平衡保護功能等。
　　⑵帶有熱——磁脫扣的電動機保護用熱式斷路器作過載保護用，結構及動作原理同熱繼電器，其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點接通，最后導致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時動作。其結構簡單、體積小、價格低、動作特性符合現行標準、保護可靠，故日前仍被大量采用，特別是小容量斷路器尤為顯著。
　　(3)電子式過電流繼電器通過內部各相電流互感器檢測故障電流信號，經電子電路處理后執行相應的動作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。其特點是：
　　①多種保護功能。主要有三種：過載保護，過載保護+斷相保護，過載保護+斷相保護+反相保護。
　　②動作時間可選擇(符合GB14048.4—93標準)。標準型(10級)：7.2In(In為電動機額定電流)，4～1Os動作，用于標準電動機過載保護，速動型(10A級)：7.2In時，2～10s動作，用于潛水電動機或壓縮電動機過載保護。慢動型(30級)：7．2In時，9～30s動作，用于如鼓風機電機等起動時間長的電動機過載保護。
　　③電流整定范圍廣。其最大值與最小值之比一般可達3～4倍，甚至更大倍數(熱繼電器為1.56倍)，特別適用于電動機容量經常變動的場合(例如礦井等)。
　　④有故障顯示。由發光二極管顯示故障類別，便于檢修。
　　(4)固態繼電器是一種從完成繼電器功能的簡單電子式裝置發展到具有各種功能的微處理器裝置。其成本和價格隨功能而異，最復雜的繼電器實際上只能用于較大型、較昂貴的電動機或重要場合。它監視、測量和保護的主要功能有：
　　①最大的起動；中擊電流和時間；
　　②熱記憶；大慣性負載的長時間加速：
　　③斷相或不平衡相電流：
　　④相序；
　　⑤欠電壓或過電壓；
　　⑥過電流(過載)運行；
　　⑦堵轉；
　　⑧失載(機軸斷裂，傳送帶斷開或泵空吸造成工作電流下跌)：
　　⑨電動機繞組溫度和負載的軸承溫度
　　⑩超速或失速。
　　上述每一種信息均可編程輸入微處理器，主要是加上需要的時限，以確保在電動機起動或運轉過程中產生損壞之前，將電源切斷。還可用發光二極管或數字顯示故障類別和原因，也可以對外向計算機輸出數據。
　　(5)帶有電子式脫扣的電動機保護用斷路器其動作原理類同上述電子式過電流繼電器或固態繼電器。功能主要有：電路參量顯示《電流、電壓、功率、功率因數等)，負載監控(按規定切除或投入負載)，多種保護特性，故障報警，試驗功能，自診斷功能，通信功能等。產品如施耐德電氣公司生產的M系列低壓斷路器。
　　(6)軟起動器的主電路采用晶閘管，控制其分斷或接通的保護裝置一般做成故障檢測模塊，用來完成對電動機起動前后的異常故障檢測，如斷相、過熱、短路、漏電和不平衡負載等故障，并發出相應的動作指令。其特點是系統結構簡單，采用單片機即可完成，適用于工業控制。
　　2．3保護裝置與異步電動機的協調配合
　　為了確保異步電動機的正常運行及對其進行有效的保護，必須考慮異步電動機與保護裝置之間的協調配合。特別是大容量電網中使用小容量異步電動機時，保護的協調配合更為突出。
　　2．3.1過載保護裝置與電動機的協調配合
　　⑴過載保護裝置的動作時間應比電動機起動時間略長一點。電動機過載保護裝置的特性只有躲開電動機起動電流的特性，才能確保其正常運轉；但其動作時間又不能太長，其特性只能在電動機熱特性之下才能起到過載保護作用。
　　(2)過載保護裝置瞬時動作電流應比電動機起動；中擊電流略大一點。如有的保護裝置帶過載瞬時動作功能，則其動作電流應比起動電流的峰值大一些，才能使電動機正常起動。
　　(3)過載保護裝置的動作時間應比導線熱特性小一點，才能起到供電線路后備保護的功能。
　　2.3．2過載保護裝置與短路保護裝置的協調配合
　　一般過載保護裝置不具有分斷短路電流的能力。一旦在運行中發生短路，需要由串聯在主電路中的短路保護裝置(如斷路器或熔斷器等)來切斷電路。若故障電流較小，屬于過載范圍，則仍應由過載保護裝置切斷電路。故兩者的動作之間應有選擇性。
　　短路保護裝置特性是以熔斷器作代表說明的，與過載保護特性曲線的交點電流為Lj若考慮熔斷器特性的分散性，則交點電流有Is及lB兩個，此時就要求ls及以下的過電流應由過載保護裝置來切斷電路，IB及以上直到允許的極限短路電流則由短路保護裝置來切斷電路，以滿足選擇性要求。顯然，在Is～IB范圍內就很難確保有選擇性．因此要求該范圍應盡量小。從現行IEC標準規定來看，極限值為Is=O．75Ljlb=1.25IJ。目前過載保護裝置的額定接通和分斷能力均按0.75IJ考核，顯然偏低一些，從IEC標準修改的動向，今后有可能按IJ考核，以提高其可靠性。因此上述的協調配合應既考慮其選擇性，又考慮其額定接通和分斷能力。
　　3電壓型保護與電壓取樣型保護裝置
　　3．1電壓型保護
　　電動機或電器元件都是在一定的額定電壓下正常工作，電壓過高、過低或者工作過程中非人為因素的突然斷電，都可能造成生產機械的損壞或人身事故，因此在電氣控制線路中，應根據要求設置失壓保護、過電壓保護及欠電壓保護。
　　3．2電壓取樣型保護裝置
　　(1)在三相交流電動機的使用中，越來越多的用于三相不可逆轉的傳動設備(如水泵、風機、空壓機、電梯電機等)。為使電機能在斷相、相序、過壓、欠壓情況下及時得以保護，相應保護器應有上述保護功能，以保證電機和設備正常安全工作。選用電壓取樣型電機保護器保護，該保護器能對電機工作電壓進行監測，判斷其電壓狀態(如過壓、欠壓、相序、錯相，并在保護器面板上呈現上述故障指示)，如有故障，保護器則對三相供電電路中的控制電器(如交流接觸器)進行控制，分斷主回路電源，從而對電機和傳動設備進行有效的保護。
　　電壓取樣型保護器與電流取樣型保護器比較其最大特點是：它與被保護電器設備的功率大小無關，而只根據電網電源質量的情況來進行保護，使被保護電器避免因電源質量不良造成損壞。特別是在三相不可逆轉設備或饋電線路中，待確定相序后，因維修或更改供電線路與原認定相序錯相相接時，保護器可鑒別其原定相序，從而對電機和相應設備進行保護。
　　(2)通常電壓取樣型保護器，主要對電機缺相和相序進行保護，而對電機在實際運行中，工作電壓常處于欠壓或過壓卻很難起到有效保護，而電壓取樣電機保護器工作范圍寬是其保護器新穎之處；在此工作范圍內(交流三相300～460V)，保護器實現其欠壓及過壓保護動作特性。另外在上述保護功能基礎上，保護器還可根據需求，不僅對過壓保護(380～460V可調)和欠壓保護(300～380V可調)電壓值設置，而且其保護延時也可調(過壓保護：延時0．5～5s可調；欠壓保護：延時1～1Os可調)，這為電壓取樣型保護器保護功能和使用拓展了使用空間。
　　4結論
　　電壓取樣電機保護器在過壓、欠壓兩種情況下，因保護電壓范圍寬，且電壓保護參數值以及保護時間可設置，這為用戶在使用上提供了極大的方便。另外對電動機最常見的斷相故障和相序進行保護，又不受電機設備功率大小限制，是電壓取樣型保護器最大特點，現已被廣泛使用。