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产品描述

电机比过去更容易烧毁绕组,是由于绝缘技术的不断发展,在电机的设计上既要求增加出力,又要求减小体积,使新型电动机的热容量越来越小,过负荷能力越来越弱;再由于生产自动化程度的提高,要求电动机经常运行在频繁的起动、制动、正反转以及变负荷等多种方式,对电动机保护装置提出了更高的要求。另外,电动机的应用面更广。常工作于环境极为恶劣的场合,如潮湿、高温、多尘、腐蚀等场合。再加上电动机制造上的不规范,设备管理上的疏漏。所有这些,造成了如今的电动机比过去更容易损坏,尤其是过载、短路、缺相、扫膛等故障出现频率*高
桂林电动机保护器
低压智能电动机保护器的可靠性设计
  摘 要:针对低压智能电动机保护器在实际使用中遇到的各种电磁兼容问题,根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面,提出了抗干扰方法,获得了良好的EMC性能。
  关键词:微处理器;EMC电磁兼容性;软件;硬件;抗干扰
  1、引言
  电动机作为一种拖动机械因具有结构简单、价格低廉、使用维护方便等优点,在国民经济各个方面被广泛采用。在当代,随着电子技术的发展和智能电动机保护器技术的成熟而普及率越来越高。
  智能电动机保护器采用了微处理器技术,不仅解决了传统的热继整定粗糙、不能实现断相保护,重复性差、测量参数误差大的缺点。保护器通过电流来判断断相故障,软件模拟热积累过程的方法来实现过载保护等方法保证了电机的可靠运行,而微处理器强大的扩展性包括开关量输入、继电器输出,4~20mA变送输出、RS485通讯等很好的满足了控制系统的“四遥”功能。
  电动机保护器提高了电动机运行的可靠性和系统智能化要求,因此保护器的可靠运行起着举足轻重的作用,同时也对保护器抗外界干扰提出了比较现实的要求。下面就从硬件和软件两个方面提出可靠性设计。
  2、硬件可靠性设计
  2.1 微处理的选择
  采用Freescale公司的高性能处理器MC9S08AW60。MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08内核的高度节能型处理器,是一款认可用于汽车市场的微控制器。可应用在家电、汽车、工业控制等场合,具有业内的EMC性能。
  2.2 电源端滤波处理
  利用电磁原理进行硬件电路滤波是提高保护器EMC的有效方法。线路如下图,经热敏电阻t、压敏电阻RV1、电感L1、L2、差模电容C1、共模电感L3、共模电容C2、C3组成的两级滤波处理,很好的隔离了由于电源端的输入和输出干扰。PTC热敏电阻器的主要用于过流过热保护,直接串在负载电路中,在线路出现异常状况时,能够自动限制过电流或阻断电流,当故障排除后又恢复原态,俗称“万次保险丝”。根据线路的工作电流来确定选择。压敏电阻主要用于吸收各种操作浪涌及感应雷浪涌过压保护,以防止这类过电压干扰或损坏各种电路元件。根据设计经受的浪涌电压按照*允许使用电压和通流容量来选择。其中,L1、L2、C1为抑制差模干扰,L3、C2、C3为抑制共模干扰。L1、L2铁芯应选择不易饱和的材料及M-F特性优良的材料。按照IEC-380安全技术指标推荐,图中元件参数的选择范围为:C1=0.1~2uF;C2、C3=2.2~33uF;L3为几个或几十毫亨,随工作电流不同而取不同的参数值。
  按照下面公式计算C2、C3的容量:
  Ii=2πfCyU
  式中:Ii───允许的交流漏电流
  f───电源频率;
  U───电源供电电压;
  为电源端是否使用滤波器,使用瑞士TRANSIENT 2000电磁兼容测试仪1000V 100KHZ 0.75mS条件EFT群脉冲实验,从TEXtronix TDS1012B捕抓到的信号比较,未使用滤波处理的电源输出端产生了尖峰脉冲,会导致微处理器复位,甚至死机。
  2.3 信号端处理
  谐波和电磁辐射干扰会导致保护器误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无**常工作。在电动机控制回路中产生该类干扰源为变频器和现场对讲机。解决的方法有:一是信号输入线胶合,胶合的双胶线能降低共模干扰,由于改变了导线电磁感应的磁通方向,使其感应互相抵消。二是内部线路处理。如下图,采用双差分输入的差动放大器,具有很高的共模抑制比。在输入回路中接RC滤波器、信号的输入和输出端使用专用器件、降低输入输出阻抗、可靠接地和合理的屏蔽等措施。
  2.4 保护输出端处理
  输入输出端采用光电隔离的方法,也是可以消除共模干扰,同时在保护继电器的的输出端并接压敏电阻,有效的提高了继电器的寿命,也降低了由于外部接触器动作对内部的干扰。考虑到客户使用控制电压的不确定性和接触器线圈容量,确认使用MYG14D821。
  2.5 外部存储技术和看门狗保护电路
  使用外置存储芯片X25043,SPI接口。微处理器内置SPI控制模块,方便的与该芯片接口,外部存储技术保证了运行状态和事件的记录。低电压复位和外部看门狗提高了保护器的可靠性。
  2.6 主体与显示单元通过RS485连接
  考虑到使用环境的特殊性和要求的多样性,主体与显示单元之间连接也采用RS485 Modbus-Rtu协议连接,提高了显示与控制的可靠性。
  3、软件可靠性设计
  3.1 实时多任务的调度
  保护器起着保护电动机的重任,对它的要求是既不能误动,也不能拒动,而且必须快速。实时多任务的调度实际是通过时间片的轮换实现宏观上的多任务效果。对于保护器而言,存在着三个重要的任务,等间隔的交流采样,根据算法得到稳态与暂态电量数据;根据得到的数据判断故障,故障计时、清零和脱扣输出;人机交互界面。下图以一个周波T=20mS,32点采样为例(考虑到快速除法),32次采样总时间为3.2mS,数据计算时间为9.72mS, 计时0.36mS,则人机交互的时间为6.72mS。这样的任务调度即满足了保护实时性要求,又较快的响应了参数设置。
  3.2 软件陷阱
  程序是固化在微处理器的存储器中,由编译器统一安排,但设计时,设计人员考虑到产品的扩展性,一般留有余量,也因此总有些存储空间会未被使用。当微处理器的PC指针因为干扰被错置时,系统就会出错。软件陷阱就是在不用的存储空间、中断入口、子程序后加入强制跳转指令,让出错的PC指针恢复正常。
  方法是: NOP NOP JSR MAIN
  4、结束语
  本文针对低压智能电动机保护器在实际使用中遇到的各种电磁兼容问题,根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面,提出了抗干扰方法,获得了良好的EMC性能。
由于电压不稳,断相过流等很多原因,使电机损坏,导致工作不正常,就要对电机加以保护,于是就有了电机保护器。
电动机保护器的常见类型
1、热继电器:普通小容量交流电机,良好工作条件,不存在频繁启动等恶劣工况,由于精度差,可靠性不能保证,不推荐使用。
2、电子型:检测三相电流值,整定电流值采用电位器旋钮或拔码开关操作,电路一般采用模拟式,采用反时限或定时限工作特性。保护功能包括过载、缺相、堵转等故障保护,故障类型采用指示灯显示,运行电量采用数码管显示。
《中华**共和国节约能源法》规定:“节能是指加强用能管理,采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施,减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费,更加有效、合理地利用能源”;“节能发展经济的一项长远战略方针”。节能是系统工程。 据不完全统计,全国运行的1KW-320KW低压电动机数量为6000万台,占电网用电量的70%以上,是工农业及商业系统中应用*为广泛的动力设备。全国每年烧毁电动机数量约300万台,容量为10亿千瓦,每年仅电动机在烧毁过程中就耗电为数亿度,修理费高达数100亿元左右,造成停工停产损失竟达数100亿元。仅上述费用不算,还会造成电机修理后功率下降,耗电量大,性能变差直接影响企业正常生产。
理想的电动机保护器不是功能*多,也不是所谓*先进的,而是应该*实用的。那么何为实用呢?实用应满足可靠、经济、方便等要素,具有较高的性能价格比。那么何为可靠呢?可靠首先应满足功能的可靠,如过电流、断相功能必须对各种场合、各种过程、各种方式发生的过电流、断相均能可靠的动作。其次自身的可靠(既然保护器是保护别人的,尤其应具有很高的可靠性)必须具有对各种恶劣环境的适应性稳定性、耐久性。经济性:采用先进的设计、合理的结构,专业化、规模化的生产,降低产品成本,给用户带来极高的经济效益。方便性:必须在安装、使用、调整、接线等方面,尽可能的简易方便。
电动机保护器在化工行业抗晃电中的应用
  摘要
  介绍目前常用的抗晃电措施,着重介绍使用电动机保护实现抗晃电的方法。
  0 引言
  “晃电”指的是电网因雷击、对地短路、重合闸、设备起动、发电厂故障及其他原因造成电网电压短时失压、电网电压短时大幅度波动、短时断电数秒等的电能质量事件。化工企业对系统供电可靠性的要求较高,一旦出现供电系统晃电,会引起保护设备欠压误保护、生产设备意外停机,致使生产线瘫痪、事故扩大,导致非常大的经济损失,甚至对操作人员的安全构成威胁。
  1常用的抗晃电的措施
  1.1 UPS抗晃电系统
  DCS、PLC等控制系统的工作电源由UPS电源接入,实现抗晃电的目的。电网正常工作时,给负载供电,同时给储能电池充电;当市电欠压或突然掉电时,UPS电源开始工作,由储能电池给负载供电。
  系统发生晃电时,接触器的线圈依靠UPS供电正常工作,保持主触头的吸合,避免晃电造成电机停机;当母线失电超过一定的时间后,根据二次控制部分设定时间断开输出,避免电压恢复后事故的发生。
  1.2 DC-BANK 抗晃电系统
  变频器抗晃电有如下方法:
  (1)取消变频器低压保护设置,设置快速重起动。该方法缺点是关键电机的停止、重起会影响生产的连续性和造成次品增加,另外低压往往会表现为变频器的过流保护,而取消过流保护会增加变频器本身损坏隐患,因此,这种方式在连续性生产要求较高的石化企业很少使用。
  (2)DC-BANK系统,主要应用于变频电机和PLC/DCS 供电系统。电网正常时变频器由交流母线供电,DC-BANK 系统处于热备状态;电网晃电或备自投切换时,电网电压下降,转换成由DC-BANK 向变频器的直流母线供电,变频器保持正常工作。
  1.3 电动机的抗晃电措施
  交流接触器广泛使用于低压电动机控制系统中,晃电发生后接触器断开,会使电动机停转。
  电动机抗晃电主要为接触器抗晃电,交流接触器的抗晃电方法:
  (1)采用抗晃电接触器(具有延时释放/避开弹跳区的接触器),晃电出现时接触器不立即释放,也不工作在临界弹跳区。
  (2)在原有的交流接触器上增加延时模块。
  (3)加装再起动控制器。
  (4)使用带有抗晃电功能的电动机保护器。电动机保护器具有过载、断相、不平衡、堵转、阻塞、起动超时、过压、欠压、接地、漏电等保护功能;具有电流测量、电压测量、频率测量、功率测量等测量功能;具有起动控制、抗晃电功能、失压重起等控制功能;具有4-20mA DC变送输出,MODBUS、PROFIBUS通讯功能。
  工作原理如下:95-96接点作为保护接点,保护器上电后处于常闭状态,当出现故障或辅助电源断电后变为常开状态;7-8接点同起动按钮SB2并联,出现晃电后7-8吸合维持控制回路处于起动状态,电压瞬间后可执行重起功能。
  采用直接起动方式的抗晃电控制原理如图10所示,95-96接点功能同图9,7-8接点为起动控制继电器,保护器接收到SB1发出点动起动信号后,7-8吸合并自保持,接触器KM线圈得电接通电机主回路;保护器接收到SB2发出点动停止信号后,7-8输出断开,接触器KM线圈失电,断开电机主回路;发生晃电后,线圈KM失电,电机主回路被切断,保护器根据晃电时间长短自动选择执行“立即重起动”,“分批延时自起动”或“禁止起动”。
  电动机保护器行业标准(JB/T 10736)中对抗晃电(失压重起)功能描述要求:“具有欠电压(失压)重起动保护功能的保护器,因主电路欠电压故障或失压停车,若在“立即重起动时间”内电压恢复至正常(允许重起动设定值以上)时,保护器可使电动机立即恢复至电动机停车前的运行状态(不经过起动延时、降压等过程);若超过“立即重起动失压时间”而在“延时重起动延时时间”设定时间内,电压恢复至欠电压(失压)重起动设定值以上,则电动机按“延时重起动延时时间”延时起动(与正常起动的过程相同),延时时间允许误差为±10%;若超过“延时重起动延时时间”后电压恢复,则电动机不再自动重起动,恢复电压值误差不大于±10%。”
  2 电动机保护器抗晃工作原理及相关参数的设置
  以安科瑞ARD系列电动机保护为例。为实现抗晃电功能,电动机保护器需带有抗晃电模块,将交流电输入接在抗晃电模块的输入端,抗晃电模块的输出接到电动机保护器的辅助电源输入端,电动机保护器的电压测量信号取自接触器上级,防止晃电时接触器脱开,无法测得恢复电压。线路正常供电时抗晃电模块的内部储能装置处于储能状态,晃电期间由抗晃电模块储能设备向电动机保护器供电,维持电动机保护器正常工作。当系统电压恢复到“重起动电压”后,电动机保护器对晃电持续时间进行判断,时间小于“立即重起动失电时间”立即吸合“输出继电7-8起动电动机;晃电时间长于“立即重起动失电时间”,而小于“允许失电时间”,执行延时重起动;晃电时间长于“允许失电时间”,不执行起动。
  电动机保护器可以实现晃电立即重起动、失压延时重起动、失压时间过长闭锁起动,并且带有过载、断相、堵转、阻塞、过压、欠功率等全面的保护功能,可以确保电动机的平稳运行,并减少系统投资。
  3 结束语
  本文介绍了几种常见的晃电处理方法,着重介绍电动机保护器实现抗晃电的方法。
电子式电动机保护器已由晶体管发展到集成电路至今已发展到微处理芯片厚模电路,从功能上一般分为断相保护、综合保护(多功能保护)、温度保护和智能保护。此类保护器具有节能、动作灵敏、精确度高、耐冲击振动,重复性好、保护功能齐全、功耗小等优点。
电动机保护器在国民经济和节能事业中的重要意义
电动机保护器(电机保护器)是发电、供电、用电系统的重要器件。是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品。
继电器触头串接于接触器线圈供电回路中,继电器动作后使接触器断电,起到保护电机作用。延时电路用于避开电机起动电流,其时长可调。调整电路用于根据被保护电机工作电流精确设置动作电流。

问:保护器类型在电动机工作条件下的选择?
答:1、对于工作条件要求不高、操作控制简单,监护、管理比较随意,停机对生产影响不大的单机独立运行电动机,可选用普通型保护器,因普通型保护器结构简单,在现场安装接线、替换、操作简单、方便,具有性价比高等特点。
2、对于工作条件要求很高,安全性和连续性又很关键的,而自动化程度高,且需要专人控制、监护、管理,需组网监控的MCC系统中,应选用中**、功能较全的保护器。
3、对于防爆电机,由于轴承磨损造成偏心,可能导致防爆间隙处摩擦出现高温,产生爆炸危险,应选择磨损状态监测功能。对于大容量高压潜水泵,由于检查维护困难,也应选择磨损状态监测功能,避免发生扫膛事故造成重大经济损失。
4、应用于有防爆要求场所的保护器,要根据应用现场的具体要求,选用相应的防爆型保护器,避免安全事故发生。
-/gbaddhi/-

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