實(shí)用可靠的電動(dòng)機保護控制器的應用

摘要：介紹了一種新型電動(dòng)機保護器，兼有電流、電壓、過(guò)載、短路保護功能。它集電流型和電壓型電動(dòng)機保護器點(diǎn)于一身，對電源欠電壓、過(guò)電壓、斷相起閉鎖作用，它結構簡(jiǎn)單，性能可靠，操作使用方便。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機，電壓，電流，過(guò)載，速斷，反時(shí)限

        目，常見(jiàn)的電動(dòng)機保護器多為電流型的，近期也有電壓型的問(wèn)世但以上兩種保護器在使用過(guò)程中均存在不同的缺點(diǎn)，如電流型只反應電流增加，這樣在電動(dòng)機啟動(dòng)過(guò)程中就須躲過(guò)電動(dòng)機的啟動(dòng)電流，在正常運行中仍存在躲過(guò)啟動(dòng)時(shí)間的問(wèn)題，因此對電動(dòng)機局部短路或保護器到電動(dòng)機的線(xiàn)路出現短路就達不到迅速切斷電源的作用。電壓型的，在保護器以后部分斷相亦起不到保護作用。鑒于以上兩種保護器存在的缺點(diǎn)，設計了一種可靠的新型電動(dòng)機保護器，該保護器集過(guò)電壓、欠電壓、斷相、過(guò)載、短路保護于一體，在電動(dòng)機運行的全過(guò)程中均有保護作用，對各種故障情況均能達到理想的保護，并通過(guò)兩種顯示，起到對斷線(xiàn)相的記憶作用。

1 工作原理

        主控制電路原理圖如圖。所示。啟動(dòng)電動(dòng)機，先合上刀閘開(kāi)關(guān)QS，而后按啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器線(xiàn)圈KM得電，其主回路中的觸點(diǎn)接通電動(dòng)機電源而啟動(dòng)。其輔助觸點(diǎn)KM并聯(lián)于啟動(dòng)按鈕，當SB2松開(kāi)后，KM線(xiàn)圈仍通過(guò)其輔助觸點(diǎn)繼續保持通電，這就是所謂的“自鎖”。由于自鎖觸點(diǎn)的存在，當電網(wǎng)電壓消失(如斷電)而又重新恢復來(lái)電時(shí)，只有重新按啟動(dòng)按鈕SB2，電動(dòng)機才會(huì )重新啟動(dòng)，這自鎖電路就構成了電動(dòng)機的失壓保持環(huán)節。在啟動(dòng)后和運行期間，若按停止按鈕SB。，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM線(xiàn)圈的供電回路斷路，接觸器失電，電機停止。斷電器K。、K2、K3分別起欠壓保護、電流保護和過(guò)載及短路保護。

圖1主控電路原理圖

2  電動(dòng)機保護器的作用

        電動(dòng)機運行保護器原理框圖如圖2所示。

2.1電壓保護的作用

        在圖2a中，取自交流電源側的三相交流電壓經(jīng)電壓變換器、整流器后(取任意相兼做保護器工作電變?yōu)橹绷麟妷?，通過(guò)電源指示發(fā)光二管，一路經(jīng)欠壓保護穩壓二管、放大器放大后送可控與門(mén)輸入，當三相交流電源電壓低于額定電壓的。0～5時(shí)，欠壓保護穩壓二管截止，放大器輸出低電平，可控與門(mén)輸出低電平，繼電器K1的線(xiàn)圈動(dòng)作，主控制回路常閉觸點(diǎn)K1斷開(kāi)，電動(dòng)機不能啟動(dòng)，起到欠壓保護作用;另一路經(jīng)過(guò)壓保護穩壓二管、取樣電阻經(jīng)或非門(mén)后作為可控與門(mén)的控制端。當三相交流電源電壓中的任意一相高于額定電壓的。0時(shí)，穩壓二管工作，取樣電阻兩端的有電壓，或非門(mén)翻轉輸出低電平，閉鎖與門(mén)，迫使與門(mén)輸出低電平，繼電器K1動(dòng)作，電動(dòng)機不能啟動(dòng)，起到過(guò)壓保護作用。當三相電源都未斷相且電壓在要求的范圍內時(shí)，三只電源指示發(fā)光二管同時(shí)亮，指示電源正常，同時(shí)經(jīng)放大器、可控與門(mén)輸出一高電平，繼電器K1不動(dòng)作，與主控制回路交流接觸器線(xiàn)圈KM相串接的常閉觸點(diǎn)K1閉合，給電動(dòng)機啟動(dòng)創(chuàng )造了條件；相反，當三相電源任一相發(fā)生斷相時(shí)，該相電源指示發(fā)光二管熄滅，同時(shí)與非門(mén)輸出一低電平，繼電器K1動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)K1斷開(kāi)，電動(dòng)機不能啟動(dòng)，從而起到了電源電壓斷相保護作用。

圖2電動(dòng)機斷相保護器原理框圖

2.2電流保護的作用

        在圖2b中,當電源電壓正常時(shí),通過(guò)主控制回路啟動(dòng)電動(dòng)機。電動(dòng)機運轉全過(guò)程中電流經(jīng)電流變換器、整流器后一路送給放大器,經(jīng)與門(mén)輸出一高電平,使繼電器K2不動(dòng)作,常閉觸點(diǎn)K2閉合,給主控制回路提供通路;另一路送給斷相記憶電路,發(fā)出無(wú)電流相即斷線(xiàn)相指示。若任一相斷線(xiàn),無(wú)論斷點(diǎn)在什么位置,來(lái)自斷線(xiàn)相的電流為0,經(jīng)整流后送給放大器對應的輸入也為0,則與門(mén)輸出一低電平信號,繼電器K2動(dòng)作,常閉觸點(diǎn)K2斷開(kāi),同時(shí)斷開(kāi)主控制回路,使電動(dòng)機停止運行,由斷相記憶電路記下斷線(xiàn)相,與之相對應的斷相指示燈點(diǎn)亮。

電流的作用,不僅對線(xiàn)路斷線(xiàn)能起到保護作用,同時(shí)對電動(dòng)機繞組斷線(xiàn)也能起到保護作用,且保護處于電動(dòng)機運行的全過(guò)程,沒(méi)有時(shí)間延時(shí),可實(shí)現速動(dòng)的目的。

2.3反時(shí)限延時(shí)保護的作用

        圖2b中,利用反時(shí)限作用原理,實(shí)現電動(dòng)機的過(guò)載及短路保護，工作過(guò)程如下:

圖3反時(shí)限特性取自電流變換器的電流信號經(jīng)整流后得到一組電壓信號，該電壓信號作用一反時(shí)限元件經(jīng)放大后，由放大器輸出一低電平，并使繼電器K3動(dòng)作，K3動(dòng)作后，串接于主控回路的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機主控電源，實(shí)現過(guò)載及短路保護的目的，反時(shí)限部分的調節過(guò)程，依據反時(shí)限原理工作曲線(xiàn)及不同的電動(dòng)機以不同的電流額定值倍數對應不同的動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行調節,曲線(xiàn)如圖3所示。

圖3反時(shí)限特性

        該保護器中的電流保護部分的反時(shí)限保護采用的電子元件,當經(jīng)電流變換器整流器得到的電壓信號值作用到反時(shí)限動(dòng)作元件時(shí),反時(shí)限元件開(kāi)始工作,其動(dòng)作時(shí)間隨電流的變大而縮短,如圖3反時(shí)限區所示。電流倍數繼續變大到B點(diǎn)后進(jìn)入一定時(shí)限區,即反時(shí)限元件進(jìn)入穩定區,如圖3中b、c段所示。若電流繼續變大則保護器進(jìn)入速動(dòng)工作區如圖3中c點(diǎn)以后,保護器迅速動(dòng)作,切斷電動(dòng)機電源。如果電動(dòng)機電流在圖3曲線(xiàn)b點(diǎn)降低,則反時(shí)限元件延時(shí)動(dòng)作時(shí)間加長(cháng),若在a、b段恢復正常工作狀態(tài),即i/in≤1后 ,反時(shí)限保護元件不動(dòng)作。同理 ,如果在b、c段電流降低，保護器的動(dòng)作時(shí)間將延長(cháng)，進(jìn)入反時(shí)限區，直到恢復正常工作。該保護器在電動(dòng)機電流恢復到正常值即i/in≤1后 ,反時(shí)限保護元件立即復位，不影響電動(dòng)機負載下一個(gè)波動(dòng)區間的保護。

3 安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機保護器介紹與綜合選型

3.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介

        ARD該系列低壓電動(dòng)機保護器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能?？膳c接觸器、電動(dòng)機起動(dòng)器等電器元件構成電動(dòng)機控制保護單元，具有遠程自動(dòng)控制、現場(chǎng)直接控制、面板指示、信號報警、現場(chǎng)總線(xiàn)通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

3.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

說(shuō)明：“√”表示具備“■”表示可選

4 結束語(yǔ) 

        該保護器適合于不同電壓等級的三相交流電動(dòng)機斷相、欠壓、過(guò)壓及過(guò)載和短路保護。該斷相保護器結構簡(jiǎn)單，性能可靠，裝操作方便。該保護器經(jīng)一年多的使用，被保護電動(dòng)機無(wú)一臺出現被燒毀現象。

【參考文獻】

[1] 陳德樹(shù). 計算機繼電保護原理與技術(shù).武漢:華中理工大學(xué)出版社,1992 

[2] 許實(shí)章.電機學(xué)(下冊).北京:機械工業(yè)出版社,1989 

[3] 曹坤，劉雨剛.實(shí)用可靠的電動(dòng)機保護器

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊2020.06版