【非标自动化】2、认识元器件（电机保护器）

电机保护器

电机保护器不是某一种固定结构的元件，而是一类用于监测电机运行状态，并在电机出现过载、缺相、堵转、短路或其他异常时切断控制回路、发出报警的保护装置。

在非标自动化设备中，常见的“电机保护器”主要包括两类：

1. 电动机保护断路器，也叫电机保护开关、马达保护器、MPCB；

2. 电子式电机保护器，也叫电动机保护继电器、综合电机保护器。

可以先用一句话理解：

接触器负责让电机启动和停止，电机保护器负责监测电机是否运行异常；发现异常后，让接触器断开，防止电机继续发热或损坏。

典型控制关系如下：

主电路： 三相电源 ↓ 断路器或电机保护断路器 ↓ 接触器 ↓ 电流检测单元 ↓ 三相异步电机

控制电路： 启动条件满足 ↓ 接触器吸合 ↓ 电机运行 电机保护器检测到异常 ↓ 保护输出触点断开 ↓ 接触器线圈失电 ↓ 电机停止 ↓ PLC接收到故障信号并报警

一、电机保护器在设备中的作用是什么

三相异步电机在运行过程中，可能出现：

• 长时间过载

• 缺相

• 三相电流不平衡

• 堵转

• 启动时间过长

• 电机频繁启动

• 电机过热

• 电源电压异常

• 电机漏电或接地故障

• 轴承或机械机构卡死

• 冷却风扇损坏

• 电机绝缘老化

这些故障不一定会立即形成很大的短路电流。

例如，一台额定电流为5A的电机，因为机械卡顿，长期运行在7A。

此时：

• 普通上级断路器可能不会马上跳闸；

• 熔断器也可能不会熔断；

• 但电机绕组会持续发热；

• 最终可能烧毁绝缘层。

电机保护器就是用于识别这类异常运行状态。

它的主要作用包括：

• 过载保护

• 缺相保护

• 堵转保护

• 三相不平衡保护

• 启动超时保护

• 过流保护

• 欠流保护

• 短路保护

• 漏电或接地保护

• 电机温度保护

• 报警输出

• 故障记录

• 向PLC上传电流和运行状态

二、电机保护器与热继电器有什么关系

热继电器本身也是一种电机过载保护装置。

传统电机启动回路经常是：

断路器 ↓ 接触器 ↓ 热继电器 ↓ 电机

热继电器主要通过双金属片感受电流产生的热量，提供：

• 过载保护

• 一定程度的缺相保护

电子式电机保护器则使用：

• 电流互感器

• 霍尔传感器

• 电压采样

• 温度传感器

• 微处理器

对电机状态进行计算。

因此可以粗略理解为：

电子式电机保护器是功能更完整、参数更灵活、信息更丰富的热继电器。

两者区别如下：

三、电机保护器与电动机保护断路器的区别

这两个名称在现场容易混淆。

3.1 电动机保护断路器

电动机保护断路器常写作：

• MPCB

• Manual Motor Starter

• Motor Protection Circuit Breaker

• 电机保护开关

• 马达保护断路器

它通常具有一个旋钮，可以直接手动合闸、分闸。

主要具备：

• 短路保护

• 过载保护

• 缺相敏感保护

• 手动通断

• 隔离功能

典型结构：

三相电源 ↓ 电动机保护断路器 ↓ 接触器 ↓ 电机

有些小型设备也可以直接使用电动机保护断路器手动启停电机，但自动化控制中通常仍会配接触器。

3.2 电子式电机保护器

电子式电机保护器通常不会直接承载或切断电机主电流。

它主要负责：

• 检测电流

• 判断故障

• 输出报警触点

• 控制接触器断开

典型结构：

三相电源 ↓ 接触器 ↓ 三根电机线穿过保护器电流互感器 ↓ 电机

保护器常闭触点 ↓ 串入接触器线圈回路

所以：

电动机保护断路器既能检测故障，也能直接切断主电路；电子式电机保护器通常只输出控制信号，由接触器负责切断电机主电路。

四、电机保护器的输入是什么，输出是什么

需要区分：

1. 电流检测输入；

2. 电压检测输入；

3. 控制信号输入；

4. 继电器或通信输出。

4.1 电流检测输入

电子式电机保护器最重要的输入是三相电流。

常见检测方式有三种。

方式一：电机线直接穿过保护器

保护器本体中有三个穿线孔。

电机U相线 → 穿过第一个孔 电机V相线 → 穿过第二个孔 电机W相线 → 穿过第三个孔

相线只是从孔中穿过，不直接接在保护器端子上。

保护器内部通过电流互感器检测三相电流。

这种方式常见于：

• 几安培

• 几十安培

• 中小功率电机

方式二：通过外部电流互感器检测

对于大电流电机，会使用外部CT。

例如：

电机主线 ↓ 电流互感器CT ↓ CT二次侧信号 ↓ 电机保护器

电流互感器可能是：

100A / 5A 200A / 5A 300A / 1A

例如使用100/5A电流互感器：

主回路实际电流100A CT二次侧输出5A

电机保护器根据CT变比换算实际电流。

方式三：主电流直接经过端子

部分小型电机保护器或电动机保护断路器，主电流直接从端子流过。

例如：

输入端：1/L1、3/L2、5/L3 输出端：2/T1、4/T2、6/T3

电流直接经过内部检测和脱扣机构。

4.2 电压检测输入

部分综合电机保护器还会连接三相电压：

L1 L2 L3 N

用于检测：

• 过电压

• 欠电压

• 缺相

• 相序错误

• 电压不平衡

• 频率异常

不是所有电机保护器都检测电压。

很多基础型号只检测三相电流。

4.3 启停或复位输入

电子式保护器可能具有：

• 启动输入

• 停止输入

• 外部复位输入

• 远程复位输入

• 急停输入

• 外部温度输入

• PTC输入

例如电机内部装有PTC热敏电阻，保护器可以直接检测电机绕组温度。

4.4 输出触点

最常见的是继电器输出触点。

常见端子：

95 96 97 98

传统热继电器通常是：

95-96：常闭触点 97-98：常开触点

正常状态：

95-96导通 97-98断开

故障动作后：

95-96断开 97-98导通

常闭触点串入接触器线圈回路：

控制电源 ↓ 急停 ↓ 停止按钮 ↓ 电机保护器95-96 ↓ 接触器线圈A1

保护器动作后，95-96断开，接触器线圈失电，电机停止。

4.5 报警输出

电子式保护器可能设置多个输出：

• 总故障

• 过载报警

• 缺相报警

• 堵转报警

• 启动超时

• 欠载报警

• 预报警

• 运行状态

部分输出为：

• 继电器无源触点

• 晶体管开关量

• 通信数据

4.6 通信输出

智能电机保护器可能支持：

• RS-485

• Modbus RTU

• PROFIBUS

• PROFINET

• EtherNet/IP

• Modbus TCP

• CANopen

PLC可以读取：

• A相电流

• B相电流

• C相电流

• 平均电流

• 电流不平衡率

• 电压

• 功率

• 功率因数

• 电能

• 电机热容量

• 故障代码

• 启动次数

• 运行时间

• 历史报警记录

五、电机保护器使用什么电压和电流

需要区分：

1. 保护器辅助电源；

2. 检测电流范围；

3. 输出触点容量；

4. 被保护电机额定电流。

5.1 辅助电源

电子式电机保护器本身通常需要供电。

常见规格包括：

• DC 24V

• AC 24V

• AC 110V

• AC 220V

• AC/DC 85～265V

• AC 380V

例如：

辅助电源：AC/DC 85～265V

表示保护器可以在较宽范围内供电。

电动机保护断路器通常不需要独立辅助电源，因为它使用机械和热磁脱扣结构。

5.2 电流检测范围

常见保护器电流范围包括：

• 0.1～1A

• 1～5A

• 2～10A

• 5～25A

• 20～100A

• 50～200A

选择时需要覆盖电机铭牌额定电流。

例如电机铭牌为：

额定电流：8.2A

可以选择：

保护范围：2～10A

或：

保护范围：5～25A

但优先选择能够让8.2A位于调节范围中间附近的型号。

如果使用范围5～100A的保护器检测8.2A，可能存在：

• 分辨率较低

• 调节不够精细

• 小电流故障检测不灵敏

5.3 输出触点容量

保护器输出触点通常只控制：

• 接触器线圈

• PLC输入

• 报警灯

• 蜂鸣器

不能直接用保护触点切断大功率电机主电流。

例如触点标记：

AC 250V 5A DC 30V 5A

这是触点允许控制的负载能力，不是保护器能够直接控制5A电机的意思。

对于接触器线圈等感性负载，还需要考虑触点的感性负载能力。

六、PLC怎样与电机保护器连接

最常见的方式有：

1. 保护器常闭触点串入接触器线圈回路；

2. 保护器报警触点接PLC输入；

3. PLC通过通信读取保护器状态。

6.1 常闭触点切断接触器

这是最基本也最可靠的控制方式。

DC 24V或AC控制电源 ↓ 急停和安全回路 ↓ 停止控制 ↓ 保护器常闭触点 ↓ PLC输出或启动触点 ↓ 接触器线圈

电机发生故障后：

保护器常闭触点断开 ↓ 无论PLC是否继续输出 ↓ 接触器线圈都会失电 ↓ 电机停止

这种接法的优点是：

即使PLC程序出现异常，保护器也可以通过硬件触点直接切断接触器。

6.2 报警触点接PLC输入

例如：

+24V ↓ 保护器报警常开触点 ↓ PLC输入X0 ↓ PLC输入公共端0V

保护器故障动作后，PLC输入X0有效。

PLC程序可以：

• 停止设备

• 禁止再次启动

• HMI显示故障

• 记录报警时间

• 提示检查电机

• 等待人工复位

实际设计中，常见做法是同时使用：

保护器常闭触点 → 硬件切断接触器 保护器报警触点 → PLC读取故障状态

6.3 通信连接

例如通过RS-485 Modbus RTU：

PLC RS-485 A → 保护器A PLC RS-485 B → 保护器B

还需要设置：

• 站号

• 波特率

• 数据位

• 校验位

• 停止位

• 通信超时时间

通信可以提供更多信息，但不建议只依赖通信软件指令完成电机过载切断。

关键保护功能通常仍应由保护器内部独立完成。

七、电机保护器是PNP还是NPN，是源型还是漏型

电机保护器本身通常不能简单称为PNP或NPN。

要看具体接口类型。

7.1 继电器触点输出

如果保护器输出是：

COM NO NC

这种属于无源继电器触点。

它没有固定PNP或NPN属性。

可以根据PLC输入类型接成：

• 源型信号

• 漏型信号

例如PLC输入公共端为0V时，可以让保护器触点向PLC输入提供+24V。

7.2 晶体管输出

如果保护器输出是晶体管输出，就可能分为：

• PNP源型输出

• NPN漏型输出

此时必须确认PLC输入类型是否兼容。

7.3 数字输入

保护器的外部复位、启动、停止等输入，也可能分为：

• 源型输入

• 漏型输入

• 干接点输入

具体必须查看说明书。

所以判断步骤应是：

接口是继电器触点还是晶体管？ ↓ 如果是晶体管，是PNP还是NPN？ ↓ PLC输入公共端如何连接？ ↓ 动作时是否形成完整电流回路？

八、电机保护器的重要保护功能

8.1 过载保护

过载表示电机电流超过额定值，但未必达到短路程度。

例如：

电机额定电流：5A 实际运行电流：6.5A

保护器通常不会立即跳闸，而是根据电流大小和持续时间判断。

过载越严重，动作越快。

这叫反时限特性：

电流稍微超过额定值 → 允许持续较长时间 电流严重超过额定值 → 快速动作

原因是电机短时间过载不一定会损坏，但长期过载会使绕组温度持续上升。

8.2 缺相保护

三相电机缺少一相时，可能出现：

• 电机无法启动

• 电机只有嗡鸣

• 剩余两相电流明显增大

• 电机转矩下降

• 电机快速发热

• 绕组烧毁

保护器可以通过：

• 某相电流接近0

• 三相电流严重不平衡

• 某相电压缺失

判断缺相。

8.3 三相不平衡保护

三相电流理论上应比较接近。

不平衡率过大可能说明：

• 电源电压不平衡

• 接触器某相触点接触不良

• 电机绕组异常

• 线路接触不良

• 某相电缆阻抗异常

• 电机内部匝间故障

保护器可以设置允许不平衡比例，例如：

10% 20% 30%

超过设定值并持续一定时间后报警或跳闸。

8.4 堵转保护

电机轴因为机械卡死不能旋转，但电源仍然接通，这种情况叫堵转。

堵转时通常表现为：

• 电流很大

• 转速接近0

• 电机不转

• 电机快速发热

• 接触器持续吸合

堵转保护动作时间通常比普通过载保护更快。

常见堵转原因：

• 输送带卡死

• 齿轮箱卡死

• 轴承损坏

• 泵叶轮堵塞

• 工件卡住

• 联轴器锁死

• 电机抱闸未释放

8.5 启动超时保护

电机启动时电流通常高于额定电流。

因此保护器会设置一个启动允许时间，例如：

启动时间：5秒

在这5秒内，允许电流暂时较大。

如果5秒后电流仍然很高，可能说明：

• 负载太重

• 电机无法加速

• 机械卡住

• 电源电压过低

• 星三角切换异常

• 电机选型过小

保护器随后动作。

8.6 短路保护

并非所有电子式电机保护器都能直接承担短路保护。

电子式保护器可能检测到大电流并输出跳闸，但其触点和接触器未必能安全切断严重短路电流。

因此电机回路通常仍需要：

• 断路器

• 熔断器

• 电动机保护断路器

用于短路保护。

不能认为安装了电子式电机保护器，就可以取消上级短路保护装置。

8.7 欠载或欠流保护

电机运行电流突然明显降低，也可能是故障。

例如：

• 水泵空转

• 皮带断裂

• 联轴器脱落

• 输送带断开

• 风机叶轮脱落

• 负载没有投入

• 电机与机械机构脱开

保护器可以设置最小工作电流。

例如：

正常运行电流：8A 欠载阈值：3A

当电流低于3A并持续一定时间，保护器报警或停机。

8.8 漏电或接地保护

部分综合保护器带零序电流互感器。

三相导线同时穿过零序互感器：

L1、L2、L3同时穿过同一个互感器

正常情况下：

三相电流矢量和接近0

发生漏电时，部分电流通过PE或设备外壳返回，零序电流不再为0。

保护器可以检测：

• 接地故障

• 绝缘下降

• 漏电流异常

但是否能够用于人员触电保护，需要看产品的认证、动作电流和用途，不能默认普通电机保护器可以替代漏电保护器。

8.9 温度保护

部分电机内部埋有：

• PTC热敏电阻

• PT100

• PT1000

• 温度开关

保护器可以读取电机绕组或轴承温度。

与只看电流相比，温度检测可以识别：

• 散热风扇损坏

• 环境温度过高

• 长期低速散热不足

• 电机内部局部过热

• 轴承发热

• 频繁启动造成热积累

8.10 相序保护

部分电机或泵对旋转方向有要求。

保护器可以判断三相相序：

L1-L2-L3

如果变成：

L1-L3-L2

则可能禁止启动或报警。

但需要注意：

只检测电流的保护器，通常不能在电机启动前判断相序；带电压采样的保护器才更适合进行相序判断。

九、额定电流应该如何设置

额定电流通常根据电机铭牌设置。

例如电机铭牌：

额定功率：2.2kW 额定电压：380V 额定电流：4.8A 额定频率：50Hz

保护器额定电流一般以：

4.8A

为基础设置。

不能只根据电机功率猜测电流。

同样是2.2kW电机，受到以下因素影响，额定电流可能不同：

• 电压等级

• 效率等级

• 功率因数

• 电机结构

• 极数

• 厂家设计

9.1 是否需要设置得比铭牌大一些

不应为了防止误动作而随意调大。

例如：

电机额定电流4.8A 保护器设置8A

这样可能导致电机长时间在严重过载状态下运行，而保护器仍不动作。

一般应：

• 按铭牌额定电流设置；

• 根据负载、环境温度和启动特性合理调整；

• 结合保护器说明书和电机服务系数；

• 确认实际正常运行电流；

• 不超过电机允许长期电流。

十、什么是脱扣等级

电机保护器或热继电器可能标记：

• Class 5

• Class 10

• Class 10A

• Class 20

• Class 30

脱扣等级表示在规定过载条件下，保护器允许的启动或过载时间。

可以简单理解为：

Class 5 → 动作较快 Class 10 → 普通启动负载 Class 20 → 启动时间较长 Class 30 → 重载、长时间启动负载

例如：

• 普通风机、泵、输送带可能使用Class 10；

• 大惯量风机、粉碎机、重载输送设备可能需要Class 20或Class 30。

但脱扣等级设置太高，会降低保护灵敏度。

必须结合：

• 电机允许堵转时间

• 实际启动时间

• 负载惯量

• 启动方式

• 电机温升能力

进行选择。

十一、电机保护器正常工作时是什么状态

正常状态通常包括：

• 辅助电源正常；

• 显示屏或电源指示灯正常；

• 无故障代码；

• 三相电流显示接近；

• 运行电流小于允许值；

• 常闭保护触点导通；

• 接触器可以正常吸合；

• PLC没有收到报警；

• 电机启动时间正常；

• 电机运行声音正常；

• 电机外壳温度正常；

• 三相电流没有明显波动；

• 保护器热容量没有持续上升；

• 通信状态正常。

例如显示：

Ia = 4.6A Ib = 4.7A Ic = 4.5A 状态：RUN

通常说明三相电流较为平衡。

十二、常见故障现象

12.1 保护器完全不上电

可能原因：

• 辅助电源未接；

• 辅助电压等级错误；

• 上级保险损坏；

• 端子松动；

• AC与DC电源接错；

• 电源正负极接反；

• 保护器内部损坏。

12.2 电机一启动，保护器立即跳闸

可能原因：

• 额定电流设置太小；

• 启动延时设置太短；

• 堵转阈值设置过低；

• 电机机械卡死；

• 电机缺相；

• 电机接法错误；

• 星形、三角形接线错误；

• 电流互感器变比设置错误；

• 电机线穿孔方向或匝数错误；

• 实际电机启动电流过大；

• 电机与负载选型不合理。

12.3 电机运行几分钟后过载报警

可能原因：

• 实际负载过重；

• 电机选型偏小；

• 机械阻力过大；

• 电机轴承损坏；

• 输送带过紧；

• 泵或风机堵塞；

• 电源电压偏低；

• 三相电压不平衡；

• 电机散热不良；

• 电机频繁启停；

• 保护器额定电流设置偏小。

这类故障不能只复位保护器，应测量三相电流并检查机械负载。

12.4 保护器报缺相，但三相电源都有电

可能原因：

• 接触器某一相触点烧蚀；

• 热继电器或端子接触不良；

• 某相电机线断开；

• 电机某相绕组断路；

• 电流互感器某一路故障；

• 某一根线没有正确穿过检测孔；

• 保护器电流检测通道损坏；

• 电机负载太轻，某相电流低于检测下限。

所以检查缺相不能只测上级电源，还要测：

接触器输入侧 接触器输出侧 电机接线端 三相实际电流

12.5 保护器报三相不平衡

可能原因：

• 三相电源电压不平衡；

• 接触器触点接触电阻不同；

• 电机绕组异常；

• 线路端子松动；

• 电缆线径或长度差异较大；

• 电流传感器误差；

• 变频器输出波形影响检测；

• 参数阈值设置过小。

12.6 电机明显过热，但保护器不报警

可能原因：

• 额定电流设置过大；

• 电机实际电流没有超过阈值；

• 电机散热风扇损坏；

• 环境温度过高；

• 电机长期低速运行；

• 电机内部局部短路；

• 保护器没有温度检测；

• CT变比设置错误；

• 电流线穿孔匝数错误；

• 保护器动作等级设置太慢。

这说明：

电流保护不能识别所有过热原因。

重要电机还需要结合：

• 绕组温度；

• 轴承温度；

• 环境温度；

• 冷却风扇状态。

12.7 保护器动作后接触器仍然吸合

可能原因：

• 常闭保护触点没有串入线圈回路；

• PLC程序仍直接控制接触器；

• 保护器只给PLC报警，没有硬件切断；

• 保护输出触点接错；

• 使用了常开触点；

• 保护触点粘连；

• 接触器本身机械粘连；

• 线路被旁路。

这是较危险的接线问题。

正确设计应确保：

保护器触点动作 → 接触器线圈物理失电

而不只是让PLC看到一个报警。

12.8 保护器没有报警，但PLC一直显示故障

可能原因：

• PLC输入逻辑取反；

• 常开和常闭触点使用错误；

• PLC输入公共端接错；

• 线路断开；

• 保护器输出触点定义错误；

• PLC输入点损坏；

• 程序保持了历史报警；

• 报警复位条件没有满足。

十三、如何通过万用表或PLC定位故障

13.1 先看保护器故障代码

电子式保护器通常会显示：

• OL：过载；

• PH：缺相；

• UB：不平衡；

• ST：堵转；

• UL：欠载；

• OC：过流；

• GF：接地故障；

• OT：过温。

不同品牌代码不同，必须查看对应说明书。

还应读取：

• 故障发生时三相电流；

• 故障持续时间；

• 启动时间；

• 热容量；

• 历史报警记录。

13.2 监控三相电流

通过保护器显示、PLC通信数据或钳形电流表观察：

Ia Ib Ic

例如：

Ia = 6.2A Ib = 6.0A Ic = 0.1A

明显表明C相异常。

如果：

Ia = 8.5A Ib = 8.7A Ic = 8.4A

三相均明显超过额定值，则更可能是：

• 负载过重；

• 机械卡顿；

• 电机选型偏小；

• 电源电压过低。

13.3 用钳形电流表交叉验证

如果保护器显示电流异常，应使用钳形电流表分别测量三根电机线。

例如保护器显示：

Ia = 10A

钳形表实际只有：

5A

可能是：

• CT变比设置错误；

• 电机线穿了两圈；

• 保护器电流量程错误；

• 检测模块故障。

13.4 检查穿线方向和匝数

电机线穿过电流互感器时，一般每相穿一次。

如果同一根线绕过检测孔两圈：

实际电流5A 保护器可能检测为约10A

因为电流互感器检测的是安匝数：

检测量 ∝ 电流 × 穿孔匝数

有些小电流场合会故意多穿几圈提高检测灵敏度，但此时参数必须同步换算。

13.5 测量保护器常闭触点

断电后，可用万用表蜂鸣档检查：

95-96

正常未报警时通常应导通。

报警动作后通常应断开。

如果保护器显示故障，但95-96仍然导通，可能是：

• 输出功能没有配置为跳闸；

• 使用了错误触点；

• 触点粘连；

• 保护器输出继电器损坏。

13.6 检查接触器线圈电压

保护器报警后，测量接触器：

A1-A2

如果线圈电压已经消失，但接触器仍保持吸合，可能是：

• 接触器机械卡死；

• 主触点焊死；

• 线圈或机械机构异常。

如果报警后A1-A2仍然有正常电压，则说明：

• 保护触点没有切断线圈回路；

• 线路被旁路；

• 接线错误；

• PLC另外一路仍在供电。

13.7 检查三相电压

在具备电气操作能力和安全防护的前提下，测量：

L1-L2 L2-L3 L1-L3

还应分别检查：

• 接触器输入侧；

• 接触器输出侧；

• 电机接线端。

如果接触器输入三相正常，但输出某相无电，接触器触点可能损坏。

13.8 检查机械负载

电机过流不一定是电气问题。

应检查：

• 轴承是否卡滞；

• 输送带是否过紧；

• 齿轮箱是否缺油；

• 泵是否堵塞；

• 风机叶轮是否摩擦；

• 工件是否卡住；

• 抱闸是否释放；

• 联轴器是否偏心；

• 负载是否超重。

必要时可以将电机与负载脱开进行空载测试。

如果空载电流正常，带载电流异常，问题通常在机械侧或选型侧。

十四、电机保护器安装位置和结构要求

14.1 检测位置应在接触器之后

电子式电机保护器的电流检测通常安装在：

接触器之后 电机之前

这样可以检测实际进入电机的三相电流。

如果检测位置在接触器之前，接触器某相触点损坏时，保护器可能不能正确反映电机侧缺相情况。

14.2 三根相线必须对应正确

三相线应分别穿过：

L1 L2 L3

或：

A B C

对应检测孔。

不能：

• 一根线漏穿；

• 两根线穿同一个孔；

• 零线随意穿入；

• PE保护地穿入相电流检测孔。

14.3 零序漏电检测需三相一起穿

如果是零序电流互感器，三相线必须一起穿过同一个互感器。

L1 + L2 + L3 ↓ 同一个零序CT

PE线不能穿入。

如果是三相四线负载，是否需要N线一起穿过，要根据实际电流回路和说明书确定。

14.4 与强干扰元件保持距离

电子式保护器应避免紧贴：

• 变频器；

• 伺服驱动器；

• 大功率接触器；

• 制动电阻；

• 高频电源；

• 大电流母排。

RS-485和温度传感器线应与动力线分开敷设。

14.5 电流互感器二次侧不能开路

传统电流互感器工作时，二次侧不能随意开路。

因为一次侧有电流时，二次侧开路可能产生较高电压，造成：

• 绝缘损坏；

• CT过热；

• 人员触电；

• 测量异常。

检修外置CT回路时，需要按照说明书短接二次侧或断开主电流。

十五、电机保护器与接触器是什么关系

两者功能不同：

接触器： 负责频繁接通和断开电机主电路 电机保护器： 负责判断电机是否发生异常

典型配合：

PLC发出启动命令 ↓ 接触器吸合 ↓ 电机运行 ↓ 保护器持续检测电流

发生故障：

保护器输出触点动作 ↓ 接触器线圈失电 ↓ 接触器主触点断开 ↓ 电机停止

所以电机保护器通常不能替代接触器，接触器也不能替代电机保护器。

十六、电机保护器与断路器是什么关系

断路器主要负责：

• 短路保护；

• 线路保护；

• 隔离；

• 部分过载保护。

电机保护器主要负责：

• 电机长期过载；

• 缺相；

• 不平衡；

• 堵转；

• 欠载；

• 温度；

• 启动异常。

典型配置：

上级断路器 ↓ 接触器 ↓ 电机保护器 ↓ 电机

或者：

电动机保护断路器 ↓ 接触器 ↓ 电机

是否还需要额外热继电器或电子保护器，要根据电动机保护断路器的功能和设备保护要求决定。

十七、电机保护器与变频器的关系

变频器通常自身已经具备：

• 输出过流；

• 过载；

• 缺相；

• 堵转；

• 过压；

• 欠压；

• 过热；

• 电机热模型。

因此使用变频器驱动电机时，是否还需要额外电机保护器，要结合具体设计判断。

典型关系：

三相电源 ↓ 断路器 ↓ 变频器 ↓ 电机

一般不建议在变频器输出端随意串接传统热继电器或普通电机保护器，因为变频器输出是PWM波形，可能导致：

• 电流测量不准确；

• 保护器误动作；

• 缺相判断异常；

• 热模型不匹配。

如果确实需要额外保护，应选择明确支持变频器输出的产品，或者使用：

• 电机PTC；

• PT100；

• 变频器内部电子热保护；

• 外部温度保护；

• 专用变频电机保护器。

同时，变频器的电机额定电流参数必须按电机铭牌正确设置，否则其过载保护可能不准确。

十八、电机保护器能不能直接控制电机

需要看具体类型。

电动机保护断路器

可以直接通过主触点接通或断开小型电机，但通常不适合频繁自动启停。

电子式电机保护器

一般不能直接控制电机主电流，只负责输出保护触点，再控制接触器。

因此自动化设备中常见结构是：

电机保护器判断故障 ↓ 接触器执行断电

十九、故障复位方式

保护器动作后，通常有两种复位方式。

19.1 手动复位

需要人员检查故障并按下复位按钮。

优点：

• 防止故障未排除就自动重启；

• 更适合存在机械危险的设备；

• 便于确认故障原因。

19.2 自动复位

故障条件消失后，保护器自动恢复。

风险是：

电机过载停止 ↓ 电机冷却 ↓ 保护器自动复位 ↓ 如果启动命令仍存在 ↓ 电机可能突然重新启动

因此自动复位必须结合PLC程序和安全逻辑设计。

一般不应让电机在无人确认的情况下自动突然启动。

二十、一个典型控制案例

假设设备使用：

• 三相AC 380V电机；

• 电机额定功率2.2kW；

• 电机额定电流4.8A；

• 接触器线圈DC 24V；

• 电子式电机保护器；

• PLC控制启动；

• 保护器继电器输出报警。

主电路：

三相AC 380V ↓ 断路器 ↓ 接触器 ↓ 三根电机线穿过保护器 ↓ 三相异步电机

控制电路：

+24V ↓ 急停与安全回路 ↓ 电机保护器常闭触点 ↓ PLC启动输出 ↓ 接触器线圈A1 接触器A2 ↓ 0V

报警回路：

+24V ↓ 保护器报警常开触点 ↓ PLC输入X0

保护参数可以按实际设备设置为：

额定电流：4.8A 启动时间：5秒 过载保护：启用 缺相保护：启用 不平衡保护：启用 堵转保护：启用 欠载保护：根据负载决定 复位方式：手动

工作过程：

PLC输出启动 ↓ 接触器吸合 ↓ 电机运行 ↓ 保护器检测三相电流

如果机械卡死：

三相电流快速上升 ↓ 保护器判断堵转 ↓ 常闭保护触点断开 ↓ 接触器线圈失电 ↓ 电机停止 ↓ 报警触点动作 ↓ PLC和HMI显示“电机堵转”

二十一、同类电机保护器为什么有几十种型号

不同型号的差异包括：

• 机械式或电子式；

• 是否直接承载主电流；

• 保护电流范围；

• 是否需要外部CT；

• CT输入为1A还是5A；

• 是否检测电压；

• 是否支持缺相保护；

• 是否支持不平衡保护；

• 是否支持堵转保护；

• 是否支持欠载保护；

• 是否支持漏电保护；

• 是否支持PTC；

• 是否支持PT100；

• 是否带显示屏；

• 是否带历史故障记录；

• 是否支持RS-485；

• 是否支持PROFINET；

• 是否支持远程复位；

• 输出触点数量；

• 辅助电源电压；

• 安装方式；

• 是否适用于变频电机；

• 脱扣等级；

• 防护等级；

• 额定短路分断能力。

所以不能只说：

需要一个电机保护器

还需要明确：

• 电机额定电流；

• 电机启动电流；

• 正常启动时间；

• 直接启动还是星三角启动；

• 接触器控制电压；

• 是否使用变频器；

• 是否需要漏电保护；

• 是否需要欠载保护；

• 是否需要温度检测；

• 是否需要通信；

• 是否需要显示三相电流；

• 是否需要故障记录。

二十二、认识电机保护器时最重要的主线

看到一个电机保护器，可以按以下顺序分析：

它是电动机保护断路器 还是电子式保护继电器？ ↓ 是否直接承载电机主电流？ ↓ 保护器的电流范围是多少？ ↓ 电机铭牌额定电流是多少？ ↓ 是直接检测还是通过外部CT检测？ ↓ CT变比和穿线匝数是否正确？ ↓ 保护器需要什么辅助电源？ ↓ 保护器能检测哪些故障？ ↓ 保护常闭触点是否串入接触器线圈？ ↓ 报警信号如何反馈给PLC？ ↓ 正常启动时间和脱扣等级是否匹配？ ↓ 保护器动作后是手动还是自动复位？ ↓ 使用变频器时是否适用？

电机保护回路最核心的关系是：

断路器负责短路和线路保护 接触器负责频繁启停 电机保护器负责判断电机运行异常 保护器动作后让接触器断开 PLC负责设备逻辑和报警显示

排查电机保护器报警时，应沿着下面的路径逐步确认：

故障代码是什么？ ↓ 三相电流分别是多少？ ↓ 保护器显示值是否与钳形表一致？ ↓ 三相电压是否正常？ ↓ 接触器三相触点是否正常？ ↓ 电机线和绕组是否正常？ ↓ 机械负载是否卡死或过重？ ↓ 保护参数是否按照电机铭牌设置？

不能只按下复位按钮后继续运行，否则可能反复触发保护，甚至最终烧毁电机。