劉洪星1, 翟亞芳2, 吳戰(zhàn)偉1

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低壓三相電動(dòng)機(jī)多功能保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉洪星, 翟亞芳, 吳戰(zhàn)偉

(1.許繼電氣股份有限公司，河南 許昌 461000；2.安陽工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院，河南 安陽 455000）

介紹了一種低壓三相電動(dòng)機(jī)多功能保護(hù)裝置的研制過程。重點(diǎn)敘述了保護(hù)裝置的總體結(jié)構(gòu)和工作原理，給出了電流/電壓輸入電路、開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、通信接口電路的設(shè)計(jì)方案。并分析了啟動(dòng)超時(shí)保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、電流不平衡保護(hù)和過熱保護(hù)的工作原理，給出了保護(hù)裝置的硬件配置圖和典型應(yīng)用電路圖。該保護(hù)裝置集保護(hù)、測(cè)量、控制、通信為一體，具有功能完善、高性價(jià)比、高可靠性的特點(diǎn)，可以對(duì)低壓三相電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的各種故障進(jìn)行全面的保護(hù)，提高電動(dòng)機(jī)的使用率，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

低壓三相電動(dòng)機(jī)；保護(hù)裝置；堵轉(zhuǎn)保護(hù)；過熱保護(hù)；應(yīng)用電路

0 引言

在現(xiàn)代工業(yè)中，電動(dòng)機(jī)作為一種拖動(dòng)機(jī)械，在冶金、化工、紡織、石油、電力等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，隨著生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高，特別是各種自動(dòng)控制、順序控制設(shè)備的應(yīng)用，對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行要求越來越高，為了保證電動(dòng)機(jī)能夠安全可靠地工作，需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的保護(hù)。目前，智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的發(fā)展方向，市場(chǎng)上電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的種類較多，但大多數(shù)產(chǎn)品都將所有功能集中在保護(hù)裝置主體內(nèi)，使用時(shí)缺少靈活性。為了提高電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置使用的靈活性，提出了一種低壓三相電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方法。該設(shè)計(jì)方法采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)裝置分為多個(gè)獨(dú)立的模塊，使用時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的模塊進(jìn)行組態(tài)，便于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用和維護(hù)。

1 保護(hù)裝置的總體設(shè)計(jì)

本保護(hù)裝置采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要由測(cè)量模塊、微處理器模塊、開關(guān)量輸入/輸出模塊、模擬量輸出模塊、顯示和按鍵模塊、通信模塊和電源模塊構(gòu)成，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 保護(hù)裝置的總體結(jié)構(gòu)框圖

測(cè)量模塊主要由電流互感器（CT）、電壓互感器（PT）和信號(hào)調(diào)理電路構(gòu)成，電壓互感器和電流互感器用于將低壓電動(dòng)機(jī)輸入電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成弱電信號(hào)，并起強(qiáng)電和弱電隔離作用，弱電信號(hào)由信號(hào)調(diào)理電路完成電壓適配和電壓平移，最后送至微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；開關(guān)量輸入模塊用于采集電動(dòng)機(jī)控制電路外部的開光量輸入信號(hào)，開關(guān)量輸出模塊用于給控制電路外部提供開關(guān)量輸出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)報(bào)警或跳閘電路；模擬量輸出模塊為外部電路提供4~20 mA的電流輸出；顯示和按鍵模塊用于人機(jī)交互，完成參數(shù)顯示和設(shè)置輸入功能；通信模塊用于與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；電源模塊為整個(gè)裝置提供合適的工作電壓；微處理器模塊是整個(gè)保護(hù)裝置的核心，用于完成數(shù)據(jù)采樣、數(shù)據(jù)計(jì)算、保護(hù)判斷、數(shù)據(jù)通信、參數(shù)設(shè)置和故障記錄等功能。

2 保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)

2.1 電流/電壓輸入電路

電流和電壓檢測(cè)電路由信號(hào)采樣電路和信號(hào)調(diào)理電路兩部分組成，如圖2所示。保護(hù)裝置測(cè)量模塊的電流測(cè)量范圍為0.2~1 000 A，額定輸入電壓為AC660 V或AC380 V。當(dāng)電動(dòng)機(jī)輸入電流小于等于100 A時(shí)，測(cè)量模塊使用內(nèi)部電流互感器模塊；當(dāng)輸入電流大于100 A時(shí)，需要使用外置電流互感器。保護(hù)裝置的輸入電流信號(hào)采樣使用100 A/7.07 V的電流互感器，將輸入電流變?yōu)榉禐?10~10 V的交流信號(hào)，然后利用3.16 kΩ、3.16 kΩ和1 kΩ構(gòu)成的分壓電路進(jìn)行分壓，將幅值為-10~10 V的交流信號(hào)變?yōu)?1.4~1.4 V的交流信號(hào)，經(jīng)過由750 Ω電阻和100 nF電容構(gòu)成的濾波電路后，利用相對(duì)于系統(tǒng)地為1.5 V的參考電壓ACOM進(jìn)行升壓，使輸出信號(hào)IO變?yōu)?.1~2.9 V的直流信號(hào)，并送入微處理器的內(nèi)部ADC輸入端。保護(hù)裝置的輸入電壓信號(hào)在采樣時(shí)先經(jīng)過一個(gè)330 kΩ電阻，將電壓信號(hào)變換為-2~2 mA的電流信號(hào)，然后使用2 mA/2 mA電流互感器進(jìn)行采樣，采樣后的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路后，送給微控制器的內(nèi)部ADC輸入端。

電動(dòng)機(jī)輸入電流和輸入電壓經(jīng)信號(hào)采集和調(diào)理電路后，變成能被微控制器內(nèi)部ADC識(shí)別的模擬信號(hào)，微控制器調(diào)用采樣程序?qū)斎氲男盘?hào)進(jìn)行采樣處理，然后進(jìn)行頻率、電流有效值、電壓有效值等的計(jì)算，保護(hù)裝置將采集到的結(jié)果通過液晶顯示器顯示，并與各種保護(hù)設(shè)置的整定值進(jìn)行比較，如果滿足某種保護(hù)的動(dòng)作條件，則保護(hù)裝置按照設(shè)置的保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)作。

圖2 信號(hào)采樣和調(diào)理電路

2.2 開關(guān)量輸入/輸出電路

保護(hù)裝置設(shè)有11路開關(guān)量輸入，用于外接啟動(dòng)、停車、復(fù)位等控制按鈕，或是作為工藝連鎖使用。同時(shí)，保護(hù)裝置設(shè)有5路繼電器開關(guān)量輸出，用于控制接觸器、中間繼電器以滿足多種啟動(dòng)方式，并具有保護(hù)跳閘信號(hào)或報(bào)警信號(hào)輸出功能。

開關(guān)量輸入/輸出電路如圖3所示。在開關(guān)量輸入電路中，當(dāng)有開入輸入信號(hào)時(shí)，開入電源+24 V通過DI流入回路，通過3.9 kΩ、680 Ω和3.9 kΩ組成的限流電路后，驅(qū)動(dòng)光電耦合器TLP85GB導(dǎo)通，KR處輸出低電平，通知微處理器有外部開關(guān)量輸入。在開關(guān)量輸出電路中，當(dāng)DO輸出低電平時(shí)，光電耦合器TLP185GB導(dǎo)通，在直流電源的作用下，三極管導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)輸出繼電器導(dǎo)通，輸出繼電器開關(guān)動(dòng)作。

圖3 開關(guān)量輸入/輸出電路

2.3 通信接口電路

保護(hù)裝置設(shè)有2路RS485通信接口，組網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、方便，可直接與微機(jī)監(jiān)控或監(jiān)控管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的集中管理和分散控制。RS485通信接口電路如圖4所示，圖中SN65LBC184D是一種差分?jǐn)?shù)據(jù)線收發(fā)器，帶有內(nèi)置高能量瞬變?cè)肼暠Ｗo(hù)裝置，顯著提高了抵抗數(shù)據(jù)同步傳輸電纜上瞬變?cè)肼暤目煽啃?。SRX、STX分別為微控制器的異步串口的接收端和發(fā)送端，SCK為SN65LBC184D的收/發(fā)使能控制信號(hào)，當(dāng)SCK為高電平時(shí)發(fā)送使能，SCK為低電平時(shí)接收使能；20 Ω電阻起阻抗匹配作用；兩個(gè)3.3 kΩ的電阻分別為下拉電阻和上拉電阻；TVS1~TVS3的作用是防止總線外部電壓過高，保護(hù)內(nèi)部芯片。為了增強(qiáng)RS485總線節(jié)點(diǎn)的抗干擾能力，防止保護(hù)裝置內(nèi)部信號(hào)與外部信號(hào)的相互干擾，采用光電隔離器件TLP185GB將內(nèi)外信號(hào)進(jìn)行隔離。

圖4 RS485總線接口電路

2.4 硬件配置圖

保護(hù)裝置配有11路開關(guān)量輸入接口、5路繼電器開出接口、1路4~20 mA電流輸出接口、2路RS484通信接口、3路電流輸入接口、4路電壓輸入接口和1路電源輸入接口，其硬件配置電路圖如圖5所示。圖中端子1~12為開關(guān)量輸入端子，其中端子1為啟動(dòng)A開入端子；端子2為啟動(dòng)B開入端子；端子3為停車開入端子；端子4為復(fù)位開入端子；端子5為工藝連鎖開入端子；端子6、7、8、9、10分別為開入1、2、3、4、5端子；端子11為遠(yuǎn)程/就地（接入時(shí)為遠(yuǎn)程）開入端子；端子12為保護(hù)裝置自產(chǎn)的+24 V電源端子。端子13~22為繼電器開出端子，其中14~16端子分別為啟動(dòng)A、啟動(dòng)B和備用出口，端子13為公共端子；端子17~19為告警出口，其中17、18為常開觸點(diǎn)，17、19為常閉觸點(diǎn)；端子20~22為跳閘出口，其中20、21為常開觸點(diǎn)，20、22為常閉觸點(diǎn)。

圖5 保護(hù)裝置的硬件配置圖

3 保護(hù)裝置的保護(hù)功能

保護(hù)裝置具有啟動(dòng)超時(shí)保護(hù)、定時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)、反時(shí)限過負(fù)荷保護(hù)、電流不平衡保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、過熱保護(hù)、斷相保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)等保護(hù)功能，使電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)不至于因?yàn)榍穳?、過壓、欠載、過載、短路、堵轉(zhuǎn)等原因而導(dǎo)致?lián)p壞，從而對(duì)電動(dòng)機(jī)起到保護(hù)作用。

3.1 啟動(dòng)超時(shí)保護(hù)

電動(dòng)機(jī)在正常啟動(dòng)時(shí)，三相電流從零突變到最大的啟動(dòng)電流后會(huì)逐漸變小，當(dāng)?shù)竭_(dá)電動(dòng)機(jī)設(shè)置的啟動(dòng)時(shí)間后，三相電流會(huì)維持在額定值附近。如果超過電動(dòng)機(jī)設(shè)置的啟動(dòng)時(shí)間后，三相電流仍然大于整定值，則可以認(rèn)為在設(shè)定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)沒有完成啟動(dòng)，保護(hù)裝置動(dòng)作。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)超時(shí)保護(hù)需要設(shè)置的參數(shù)有動(dòng)作整定值、啟動(dòng)時(shí)間和動(dòng)作狀態(tài)，動(dòng)作整定值的設(shè)置范圍為1.0~1.2（為電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的額定電流值）；啟動(dòng)時(shí)間的設(shè)置范圍為0.1~99.99 s，步長(zhǎng)為0.01 s；動(dòng)作狀態(tài)可以設(shè)定為告警或跳閘，如果設(shè)定為告警，則給出告警信息，如果設(shè)置為跳閘，則跳閘信號(hào)會(huì)自動(dòng)關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的繼電器停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。啟動(dòng)超時(shí)保護(hù)的工作原理如圖6所示，圖中、、為三相輸入電流的測(cè)量值，為電流動(dòng)作整定值，為啟動(dòng)時(shí)間整定值。

圖6 啟動(dòng)超時(shí)保護(hù)原理圖

3.2 堵轉(zhuǎn)保護(hù)

電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，由于負(fù)荷過大，或者自身機(jī)械原因，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)軸被卡?。ㄋ追Q“抱閘”），此時(shí)根據(jù)電動(dòng)機(jī)過載能力不同，允許其短時(shí)間運(yùn)行，但如果不能及時(shí)排除故障，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)繞組過熱、絕緣降低而燒毀電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)需要設(shè)置的參數(shù)有動(dòng)作整定值、延時(shí)時(shí)間和動(dòng)作狀態(tài)，動(dòng)作整定值的設(shè)置范圍為2.0~8.0，可按電動(dòng)機(jī)銘牌堵轉(zhuǎn)電流的0.5倍整定；延時(shí)時(shí)間的設(shè)置范圍為0.1~99.99 s，步長(zhǎng)為0.01 s，可按電動(dòng)機(jī)允許的堵轉(zhuǎn)時(shí)間整定，一般為0.9倍的允許堵轉(zhuǎn)時(shí)間；動(dòng)作狀態(tài)可以設(shè)定為告警或跳閘。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的相電流出現(xiàn)幾倍于額定電流的嚴(yán)重過負(fù)荷情況時(shí)，可按照堵轉(zhuǎn)保護(hù)的動(dòng)作整定值和延時(shí)時(shí)間，快速跳閘以停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

3.3 電流不平衡保護(hù)

當(dāng)電動(dòng)機(jī)三相電流不對(duì)稱程度較大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較大的負(fù)序電流，而負(fù)序電流將在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生頻率為兩倍工頻的電流，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱量大大增加，不利于電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，為此，需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行電流不平衡保護(hù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)三相電流中的任意一相電流與三相電流平均值之差超過電流不平衡度允許值時(shí)，經(jīng)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后，保護(hù)跳閘，停止電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

電流不平衡度的計(jì)算方法如式（1）、式（2）。

（2）

式（1）和式（2）中：為三相電流的不平衡度；和分別為實(shí)測(cè)三相電流中的最大值和最小值；為實(shí)測(cè)三相電流的平均值。當(dāng)小于電動(dòng)機(jī)的額定電流時(shí)，式（1）和式（2）的分母可取電動(dòng)機(jī)的滿負(fù)荷工作電流值。在實(shí)際計(jì)算時(shí)，取式（1）和式（2）中的較大者進(jìn)行保護(hù)判斷。為了避免三相電流很小時(shí)，由于模擬量的計(jì)算誤差而導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作，該保護(hù)只在有流時(shí)投入使用。

3.4 過熱保護(hù)

過熱保護(hù)是電動(dòng)機(jī)常用的一種保護(hù)功能，主要用以避免電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作在額定電流以上，產(chǎn)生的過熱使電動(dòng)機(jī)溫升超過允許的數(shù)值，使絕緣迅速老化甚至引起故障的現(xiàn)象發(fā)生。為了能夠有效地防止電動(dòng)機(jī)過熱，考慮定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的平均發(fā)熱情況，保護(hù)裝置內(nèi)部使用軟件來模擬電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱過程，考慮到電動(dòng)機(jī)的過熱積累過程和散熱過程，引入了等效發(fā)熱電流，通過對(duì)正序電流和負(fù)序電流乘以不通的系數(shù)以模擬正序電流和負(fù)序電流不同的發(fā)熱效應(yīng)，的表達(dá)式為

式（3）中：為正序電流分量；為負(fù)序電流分量；為正序電流發(fā)熱系數(shù)；為負(fù)序電流發(fā)熱系數(shù)。在電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中取值0.5，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束后取值1.0；取值為3~10，一般取值為6。

過熱保護(hù)的保護(hù)方程為

式（4）中：為保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間；為電動(dòng)機(jī)發(fā)熱時(shí)間常數(shù)；為等效發(fā)熱電流；為電動(dòng)機(jī)額定工作電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)因過熱保護(hù)跳閘后，不能立即再次重新啟動(dòng)，需等散熱結(jié)束后方可再次啟動(dòng)。保護(hù)裝置采用衰減指數(shù)來模擬電動(dòng)機(jī)的散熱過程，散熱時(shí)間為

（5）

4 保護(hù)裝置的接線方式

保護(hù)裝置可以在保護(hù)模式、直接啟動(dòng)模式、雙向啟動(dòng)模式、星-三角啟動(dòng)模式等多種模式下運(yùn)行，通過人機(jī)交互界面或上位機(jī)配置軟件可以直接在不同工作模式下切換，更符合現(xiàn)場(chǎng)使用需求。

4.1 保護(hù)模式接線方式

保護(hù)裝置工作于保護(hù)模式的接線方式如圖7所示。在此工作模式下，按啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM的吸引線圈處于通電狀態(tài)，接觸器KM的主觸頭和自鎖觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。停車時(shí)按停車按鈕SB2，接觸器KM的吸引線圈斷電，接觸器KM的主觸頭和自鎖觸頭斷開，電動(dòng)機(jī)停車。

電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)后，保護(hù)裝置就對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障狀態(tài)后，如果故障發(fā)生時(shí)保護(hù)裝置工作于保護(hù)跳閘模式，則保護(hù)裝置不控制接觸器，而是直接跳開對(duì)應(yīng)的斷路器QF，即跳閘輸出繼電器常開觸點(diǎn)閉合，斷路器QF線圈得電，斷路器QF的常閉觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停車。如果發(fā)生跳閘，斷路器QF斷開回路，按復(fù)位按鈕SB3可以復(fù)位故障。

4.2 啟動(dòng)模式接線方式

保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)多種啟動(dòng)方式，包括直接啟動(dòng)、雙向啟動(dòng)和星-三角啟動(dòng)，而且對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和停車的操作方式可以是本地操作，也可以是遠(yuǎn)程操作。當(dāng)遠(yuǎn)程/就地端子有開關(guān)量輸入時(shí)為遠(yuǎn)程操作模式，禁止本地操作；無開關(guān)量輸入時(shí)為就地操作模式，禁止遠(yuǎn)程操作。

直接啟動(dòng)的接線方式如圖8所示。在此工作模式下，保護(hù)裝置在上電時(shí)進(jìn)入啟動(dòng)就緒狀態(tài)，顯示模塊顯示“直接啟動(dòng)模式”。當(dāng)按啟動(dòng)按鈕SB1時(shí)，保護(hù)裝置收到啟動(dòng)命令，內(nèi)部啟動(dòng)A繼電器常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM的吸引線圈得電，接觸器KM的主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)按停車按鈕SB2或有保護(hù)動(dòng)作發(fā)生時(shí)，內(nèi)部啟動(dòng)A繼電器常開觸點(diǎn)斷開，接觸器KM的吸引線圈失電，接觸器KM的主觸頭斷開，電動(dòng)機(jī)停車。停車過程結(jié)束后，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入啟動(dòng)就緒狀態(tài)。

在圖8所示的工作模式下，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，為了確保切出故障而又不至于損壞接觸器，保護(hù)裝置可以根據(jù)故障電流的大小，依據(jù)設(shè)置的分?jǐn)嚯娏?，自?dòng)判斷是斷開模式。當(dāng)實(shí)際電流小于整定的分?jǐn)嚯娏髦禃r(shí)，保護(hù)裝置選擇斷開啟動(dòng)A繼電器；當(dāng)實(shí)際電流大于整定的分?jǐn)嚯娏髦禃r(shí)，保護(hù)裝置自動(dòng)選擇出口跳閘繼電器。

圖8 啟動(dòng)模式接線示意圖

5 測(cè)試數(shù)據(jù)及應(yīng)用

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7261-2008繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置基本試驗(yàn)方法，在開普實(shí)驗(yàn)室對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行了各項(xiàng)保護(hù)功能測(cè)試，摘錄部分測(cè)試結(jié)果如表1所示。測(cè)試結(jié)果表明，該保護(hù)裝置的各項(xiàng)保護(hù)功能均達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，符合相關(guān)技術(shù)要求。

表1 保護(hù)裝置的測(cè)試結(jié)果

保護(hù)裝置的電磁兼容性能均達(dá)到“量度繼電器和保護(hù)裝置”標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14598系列，對(duì)應(yīng)IEC 60255系列）規(guī)定的電磁兼容通用要求，電快速瞬變脈沖群抗擾度檢驗(yàn)和浪涌抗擾度檢驗(yàn)的測(cè)試圖如圖9所示。

（a）電快速瞬變脈沖群抗擾度測(cè)試圖

（b）浪涌抗擾度測(cè)試圖

圖9 電磁兼容性檢驗(yàn)測(cè)試圖

Fig. 9 Test charts of electromagnetic compatibility test

電快速瞬變脈沖群抗擾度檢驗(yàn)的嚴(yán)酷等級(jí)為A級(jí)，在施加90%的動(dòng)作值時(shí)裝置不誤動(dòng)，在施加110%的動(dòng)作值時(shí)裝置不拒動(dòng)。浪涌抗擾度檢驗(yàn) 嚴(yán)酷等級(jí)為Ⅲ級(jí)，在施加90%的動(dòng)作值時(shí)裝置不誤動(dòng)。

所設(shè)計(jì)的低壓三相電動(dòng)機(jī)多功能保護(hù)裝置在電廠運(yùn)行中得到了應(yīng)用。電廠的生產(chǎn)特點(diǎn)是連續(xù)生產(chǎn)，這要求電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行要符合生產(chǎn)裝置的要求，由于連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的連接線必會(huì)發(fā)生松動(dòng)，保護(hù)裝置的電流不平衡保護(hù)功能在電動(dòng)機(jī)的繞組未燒壞之前將電動(dòng)機(jī)實(shí)施保護(hù)。在電廠運(yùn)行應(yīng)用中，保護(hù)裝置沒發(fā)生過拒動(dòng)和誤動(dòng)故障，運(yùn)行狀態(tài)良好，對(duì)各種故障類型均進(jìn)行了準(zhǔn)確的報(bào)警，有效的防止了電機(jī)意外燒毀的發(fā)生，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)的低壓三相電動(dòng)機(jī)多功能保護(hù)裝置可與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制單元，對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的各種故障進(jìn)行全面的保護(hù)，提高低壓電動(dòng)機(jī)的使用率，延長(zhǎng)使用壽命。該保護(hù)裝置具有現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)程控制、參數(shù)測(cè)量、數(shù)據(jù)通信、液晶顯示、信號(hào)報(bào)警等功能，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行靈活配置，與同類裝置相比，具有多功能、高性價(jià)比、接線靈活、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、建筑等行業(yè)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制領(lǐng)域。

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Design and application of multifunctional protection device for the low-voltage three-phase motor

LIU Hong-xing, ZHAI Ya-fang, WU Zhan-wei

(1. XJ Electric Co., Ltd, Xuchang 461000, China; 2. School of Electronic Information & Electrical Engineering, Anyang Institute of Technology, Anyang 455000, China)

The development of multifunctional protection device for the low-voltage three-phase motor is introduced. The overall structure and the operating principle are discussed and the schematic diagrams of current/voltage input circuit, switch signal input, switch signal output, and communication interface are given. This paper analyzes the operating principle of start-up out-time protection, locked rotor protection, unbalanced current protection and overheating protection, and also introduces the hardware configuration and the typical application circuit. The protection device combines with protection, measurement, control and communication, which has the features of perfect function, cost-effective and high reliability. It can provide full protection for the various faults of the low-voltage three-phase motor, and improve the utilization and extend the service life of the motor.

low-voltage three-phase motor; protection device; locked rotor protection; overheating protection; application circuit

TM774

A

1674-3415(2014)15-0100-07

2014-03-13；

2014-05-20

劉洪星（1979- ），男，本科，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)與控制；E-mail: hongxingl@xjgc.com

翟亞芳（1979-），女，碩士，講師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)自動(dòng)化、微控制器技術(shù)及應(yīng)用；

吳戰(zhàn)偉（1982-），男，工程碩士，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)與控制。