實用可靠的電動機(jī)保護(hù)控制器的應(yīng)用

更新時間：2020-09-29

技術(shù)文章

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：介紹了一種新型電動機(jī)保護(hù)器，兼有電流、電壓、過載、短路保護(hù)功能。它集電流型和電壓型電動機(jī)保護(hù)器優(yōu)點于一身，對電源欠電壓、過電壓、斷相起閉鎖作用，它結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，操作使用方便。

關(guān)鍵詞：電動機(jī)，電壓，電流，過載，速斷，反時限

目前，常見的電動機(jī)保護(hù)器多為電流型的，近期也有電壓型的問世但以上兩種保護(hù)器在使用過程中均存在不同的缺點，如電流型只反應(yīng)電流增加，這樣在電動機(jī)啟動過程中就須躲過電動機(jī)的啟動電流，在正常運行中仍存在躲過啟動時間的問題，因此對電動機(jī)局部短路或保護(hù)器到電動機(jī)的線路出現(xiàn)短路就達(dá)不到迅速切斷電源的作用。電壓型的，在保護(hù)器以后部分?jǐn)嘞嘁嗥鸩坏奖Ｗo(hù)作用。鑒于以上兩種保護(hù)器存在的缺點，設(shè)計了一種可靠的新型電動機(jī)保護(hù)器，該保護(hù)器集過電壓、欠電壓、斷相、過載、短路保護(hù)于一體，在電動機(jī)運行的全過程中均有保護(hù)作用，對各種故障情況均能達(dá)到理想的保護(hù)，并通過兩種顯示，起到對斷線相的記憶作用。

1 工作原理

主控制電路原理圖如圖。所示。啟動電動機(jī)前，先合上刀閘開關(guān)QS，而后按啟動按鈕SB2，接觸器線圈KM得電，其主回路中的觸點接通電動機(jī)電源而啟動。其輔助觸點KM并聯(lián)于啟動按鈕，當(dāng)SB2松開后，KM線圈仍通過其輔助觸點繼續(xù)保持通電，這就是所謂的“自鎖”。由于自鎖觸點的存在，當(dāng)電網(wǎng)電壓消失(如斷電)而又重新恢復(fù)來電時，只有重新按啟動按鈕SB2，電動機(jī)才會重新啟動，這自鎖電路就構(gòu)成了電動機(jī)的失壓保持環(huán)節(jié)。在啟動后和運行期間，若按停止按鈕SB。，其常閉觸點斷開，KM線圈的供電回路斷路，接觸器失電，電機(jī)停止。斷電器K。、K2、K3分別起欠壓保護(hù)、電流保護(hù)和過載及短路保護(hù)。

圖1主控電路原理圖

2 電動機(jī)保護(hù)器的作用

電動機(jī)運行保護(hù)器原理框圖如圖2所示。

2.1電壓保護(hù)的作用

在圖2a中，取自交流電源側(cè)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(hù)器工作電變?yōu)橹绷麟妷?，通過電源指示發(fā)光二管，一路經(jīng)欠壓保護(hù)穩(wěn)壓二管、放大器放大后送可控與門輸入，當(dāng)三相交流電源電壓低于額定電壓的。0～5時，欠壓保護(hù)穩(wěn)壓二管截止，放大器輸出低電平，可控與門輸出低電平，繼電器K1的線圈動作，主控制回路常閉觸點K1斷開，電動機(jī)不能啟動，起到欠壓保護(hù)作用;另一路經(jīng)過壓保護(hù)穩(wěn)壓二管、取樣電阻經(jīng)或非門后作為可控與門的控制端。當(dāng)三相交流電源電壓中的任意一相高于額定電壓的。0時，穩(wěn)壓二管工作，取樣電阻兩端的有電壓，或非門翻轉(zhuǎn)輸出低電平，閉鎖與門，迫使與門輸出低電平，繼電器K1動作，電動機(jī)不能啟動，起到過壓保護(hù)作用。當(dāng)三相電源都未斷相且電壓在要求的范圍內(nèi)時，三只電源指示發(fā)光二管同時亮，指示電源正常，同時經(jīng)放大器、可控與門輸出一高電平，繼電器K1不動作，與主控制回路交流接觸器線圈KM相串接的常閉觸點K1閉合，給電動機(jī)啟動創(chuàng)造了條件；相反，當(dāng)三相電源任一相發(fā)生斷相時，該相電源指示發(fā)光二管熄滅，同時與非門輸出一低電平，繼電器K1動作，其常閉觸點K1斷開，電動機(jī)不能啟動，從而起到了電源電壓斷相保護(hù)作用。

圖2電動機(jī)斷相保護(hù)器原理框圖

2.2電流保護(hù)的作用

在圖2b中,當(dāng)電源電壓正常時,通過主控制回路啟動電動機(jī)。電動機(jī)運轉(zhuǎn)全過程中電流經(jīng)電流變換器、整流器后一路送給放大器,經(jīng)與門輸出一高電平,使繼電器K2不動作,常閉觸點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)出無電流相即斷線相指示。若任一相斷線,無論斷點在什么位置,來自斷線相的電流為0,經(jīng)整流后送給放大器對應(yīng)的輸入也為0,則與門輸出一低電平信號,繼電器K2動作,常閉觸點K2斷開,同時斷開主控制回路,使電動機(jī)停止運行,由斷相記憶電路記下斷線相,與之相對應(yīng)的斷相指示燈點亮。

電流的作用,不僅對線路斷線能起到保護(hù)作用,同時對電動機(jī)繞組斷線也能起到保護(hù)作用,且保護(hù)處于電動機(jī)運行的全過程,沒有時間延時,可實現(xiàn)速動的目的。

2.3反時限延時保護(hù)的作用

圖2b中,利用反時限作用原理,實現(xiàn)電動機(jī)的過載及短路保護(hù)，工作過程如下:

圖3反時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動作，K3動作后，串接于主控回路的常閉觸點斷開，切斷電動機(jī)主控電源，實現(xiàn)過載及短路保護(hù)的目的，反時限部分的調(diào)節(jié)過程，依據(jù)反時限原理工作曲線及不同的電動機(jī)以不同的電流額定值倍數(shù)對應(yīng)不同的動作時間進(jìn)行調(diào)節(jié),曲線如圖3所示。

圖3反時限特性

該保護(hù)器中的電流保護(hù)部分的反時限保護(hù)采用的電子元件,當(dāng)經(jīng)電流變換器整流器得到的電壓信號值作用到反時限動作元件時,反時限元件開始工作,其動作時間隨電流的變大而縮短,如圖3反時限區(qū)所示。電流倍數(shù)繼續(xù)變大到B點后進(jìn)入一定時限區(qū),即反時限元件進(jìn)入穩(wěn)定區(qū),如圖3中b、c段所示。若電流繼續(xù)變大則保護(hù)器進(jìn)入速動工作區(qū)如圖3中c點以后,保護(hù)器迅速動作,切斷電動機(jī)電源。如果電動機(jī)電流在圖3曲線b點前降低,則反時限元件延時動作時間加長,若在a、b段恢復(fù)正常工作狀態(tài),即i/in≤1后 ,反時限保護(hù)元件不動作。同理 ,如果在b、c段電流降低，保護(hù)器的動作時間將延長，進(jìn)入反時限區(qū)，直到恢復(fù)正常工作。該保護(hù)器在電動機(jī)電流恢復(fù)到正常值即i/in≤1后 ,反時限保護(hù)元件立即復(fù)位，不影響電動機(jī)負(fù)載下一個波動區(qū)間的保護(hù)。

3 安科瑞ARD系列智能電動機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型

3.1產(chǎn)品簡介

ARD該系列低壓電動機(jī)保護(hù)器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能?？膳c接觸器、電動機(jī)起動器等電器元件構(gòu)成電動機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)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