一種新穎電壓取樣型電機(jī)保護(hù)器

摘要： 本文描述了一種新穎電壓取樣型電機(jī)保護(hù)器的保護(hù)特性、以及過(guò)壓、欠壓、斷相(或錯(cuò)相)等特性。

關(guān)鍵詞： 新穎電壓取樣；電機(jī)保護(hù)器；保護(hù)特性

引言

在三相交流電動(dòng)機(jī)的使用中，越來(lái)越多的用于三相不可逆轉(zhuǎn)的傳動(dòng)設(shè)備(如水泵、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、電梯電機(jī)等)。為使電機(jī)能在斷相、相序、過(guò)壓、欠壓情況下及時(shí)得以保護(hù)，相應(yīng)保護(hù)器應(yīng)有上述保護(hù)功能，以保證電機(jī)和設(shè)備正常安全工作。在電壓取樣型保護(hù)器中，通常通過(guò)保護(hù)器對(duì)電機(jī)工作電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷其電壓狀態(tài)(如過(guò)壓、欠壓、相序、錯(cuò)相，并在保護(hù)器面板上呈現(xiàn)上述故障指示)，如有故障，保護(hù)器則對(duì)三相供電電路中的控制電器(如交流接觸器)進(jìn)行控制，分?jǐn)嘀骰芈冯娫?，從而?duì)電機(jī)和傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)。

電壓取樣型保護(hù)器與電流取樣型比較其最大特點(diǎn)是：它與被保護(hù)電器設(shè)備的功率大小無(wú)關(guān)，而只根據(jù)電網(wǎng)電源質(zhì)量的情況來(lái)進(jìn)行保護(hù)，使被保護(hù)電器避免因電源質(zhì)量不良造成損壞。特別是在三相不可逆轉(zhuǎn)設(shè)備或饋電線路中，待確定相序后，因維修或更改供電線路與原認(rèn)定相序錯(cuò)相相接時(shí)，保護(hù)器可鑒別其原定相序，從而對(duì)電機(jī)和相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

保護(hù)器保護(hù)特性

通常電壓取樣型保護(hù)器，主要對(duì)電機(jī)缺相和相序進(jìn)行保護(hù)，而對(duì)電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，工作電壓常處于欠壓或過(guò)壓卻很難起到有效保護(hù)，針對(duì)被保護(hù)電機(jī)實(shí)際工作情況，工作范圍寬是其保護(hù)器新穎之處；在此工作范圍內(nèi)(交流三相300V~460V)，保護(hù)器實(shí)現(xiàn)其欠壓及過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作特性(動(dòng)作特性見圖1、圖2)。另外在上述保護(hù)功能基礎(chǔ)上，保護(hù)器還可根據(jù)需求，不僅對(duì)過(guò)壓保護(hù)(380V~460V可調(diào))和欠壓保護(hù)(300V~380V可調(diào))電壓值設(shè)置，而且其保護(hù)延時(shí)也可調(diào)(過(guò)壓保護(hù)：延時(shí)0.5S~5S可調(diào)；欠壓保護(hù)：延時(shí)1S~10S可調(diào))，這為電壓取樣型保護(hù)器保護(hù)功能和使用拓展了使用空間。

保護(hù)器欠壓及過(guò)壓動(dòng)作特性(圖1)中，特性線1為單相過(guò)欠壓特性線、特性線2為雙相過(guò)欠電壓特性線、特性線3為三相過(guò)欠電壓特性線。

圖1   保護(hù)器欠壓及過(guò)壓動(dòng)作特性

電機(jī)保護(hù)器

在設(shè)計(jì)中，因考慮保護(hù)器應(yīng)有過(guò)壓、欠壓、斷錯(cuò)相三種保護(hù)功能為一體，采用3輸入端與非門和電壓比較器來(lái)完成此功能。如果發(fā)生上述故障，在IC4B組(圖2)輸入端⑧、②、①分別決定斷錯(cuò)相、過(guò)壓、欠壓故障，此時(shí)信號(hào)輸入為“0”電平，且經(jīng)IC4C組反相(用此組輸出端⑥來(lái)驅(qū)動(dòng)V1的工作狀態(tài))使V1截止，KA1由吸合狀態(tài)變?yōu)獒尫艩顟B(tài)，控制觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換。圖2中KA1的觸點(diǎn)為釋放狀態(tài)下(V1截止工作情況下)，保護(hù)器如處在正常工作狀態(tài)時(shí)KA1呈吸合狀態(tài)(V1放大工作狀態(tài)下)。

圖2  AS-11電動(dòng)機(jī)保護(hù)器原理圖

斷錯(cuò)相保護(hù)

三相電源經(jīng)A、B、C端進(jìn)行檢測(cè)，且三相電源分別加入RC移相電路，如在相序一定，則在n、w兩端_nw矢量較小，通過(guò)對(duì)此電壓整流、濾波，使L3(斷錯(cuò)相)指示無(wú)以驅(qū)動(dòng)，則光耦I(lǐng)C2(對(duì)采樣信號(hào)與工作電壓起隔離)處截止不導(dǎo)通狀態(tài)。從而使IC4A輸入端、、端均為“0”狀態(tài)，則輸出⑩端為“1”，此時(shí)主要取決于IC4B輸入②、①端的變化。如有錯(cuò)斷相或缺相故障時(shí)_nw矢量增大，通過(guò)對(duì)此電壓的整流、濾波使L3與IC2工作。IC4A輸入端為“1”，則輸出端⑩為“0”，從而致使V1截止，KA1釋放，保護(hù)器呈保護(hù)工作狀態(tài)。

欠壓工作保護(hù)

當(dāng)IC1A組⑨端(欠壓)電壓與⑩端(由IC4A端經(jīng)R8、R9電阻分壓)，IC1A中⑩端電壓U⑩＞U⑨，則⑧端為“1”，欠壓指示燈L1工作。IC1B中與比較(通過(guò)RP3、R11對(duì)C5充電，設(shè)定欠壓保護(hù)時(shí)間)；當(dāng)U＜U則端為“0”則IC4B中①端為“0”，V1截止，KA1釋放，保護(hù)器呈保護(hù)狀態(tài)。

過(guò)電壓保護(hù)

當(dāng)IC1C組⑤端(過(guò)壓)電壓與⑥端比較，U⑤＞U⑥時(shí)，⑦端輸出“1”，過(guò)壓指示燈L2工作，IC1D中③端與②端(RP4、R17對(duì)C9充電，過(guò)壓保護(hù)時(shí)間設(shè)定)U③＜U②，則①端為“0”，則IC4B中②端為“0”，V1截止，KA1釋放，保護(hù)器呈保護(hù)狀態(tài)。

典型應(yīng)用電路

AS-11電機(jī)保護(hù)器的典型應(yīng)用電路示于圖3。

圖3  應(yīng)用電路示例圖

結(jié)語(yǔ)

該電壓取樣電機(jī)保護(hù)器在過(guò)壓、欠壓兩種情況下，因保護(hù)電壓范圍寬，且電壓保護(hù)參數(shù)值以及保護(hù)時(shí)間可設(shè)置，這為用戶在使用上提供了極大的方便。另外對(duì)電動(dòng)機(jī)最常見的斷相故障和相序進(jìn)行保護(hù)，又不受電機(jī)設(shè)備功率大小限制，是電壓取樣型保護(hù)器最大特點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛使用。

參考文獻(xiàn)：
1.   錢金川、金林升：電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器淺析，機(jī)床電器，2004.2期