王勇 季一莉

摘 要：本文從低壓電動(dòng)機(jī)面臨的問(wèn)題出發(fā)，介紹了一種新型低壓電機(jī)的保護(hù)裝置的原理、軟硬件實(shí)現(xiàn)、抗干擾措施等。該裝置具有全面的功能和可靠的性能，采用模塊化系統(tǒng)，方便現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)和使用，能夠有效地保護(hù)低壓電動(dòng)機(jī)。

關(guān)鍵詞：低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)；原理和實(shí)現(xiàn)；抗干擾

0 引言

低壓電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的380V系統(tǒng)中，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量以及安全生產(chǎn)都與電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)。隨著工業(yè)水平的提高，電動(dòng)機(jī)的安全可靠性也亟待提高。目前，我國(guó)低壓電動(dòng)機(jī)主要靠電磁繼電器保護(hù)，其功能也只是過(guò)流保護(hù)和熱過(guò)載保護(hù)。但是卻存在保護(hù)功能有局限性、保護(hù)的調(diào)試、監(jiān)測(cè)較為困難、保護(hù)不夠智能化、自動(dòng)化水平差等問(wèn)題，不能滿足企業(yè)管理和運(yùn)行的需要。本文將簡(jiǎn)述BDM-100型低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、運(yùn)行性能及其保護(hù)功能等，并說(shuō)明裝置軟件和硬件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。

1 保護(hù)功能和原理

BDM-100型的保護(hù)裝置具有強(qiáng)大的控制功能和保護(hù)功能，可以完成各種型號(hào)的低壓電動(dòng)機(jī)的需求，主要保護(hù)功能包括：?jiǎn)?dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)、斷相保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、零序過(guò)電流保護(hù)、三相電流不平衡保護(hù)、低電壓再啟動(dòng)等。

1.1 啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的啟動(dòng)電流，如果持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)使得電動(dòng)機(jī)發(fā)熱或燒毀，所以啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)是必須配置的，這個(gè)裝置可以根據(jù)啟動(dòng)曲線判斷啟動(dòng)過(guò)程狀態(tài)，從而起到保護(hù)電機(jī)的作用。

1.2 斷相保護(hù)

三相電源系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題后，未發(fā)生故障的部分電流升高，更大的負(fù)序電流會(huì)通過(guò)定子回路，電機(jī)內(nèi)部升溫，引起繞組升溫。所以，如果出現(xiàn)斷相要及時(shí)切除，其保護(hù)原理為：當(dāng)電機(jī)處于常態(tài)時(shí)，若監(jiān)測(cè)到某相電流IF小于設(shè)定值Id1，其余兩相INF都大于設(shè)定電流Id2時(shí)，則是發(fā)生斷相故障，判斷依據(jù)為：

1.3 堵轉(zhuǎn)保護(hù)

所謂堵轉(zhuǎn)即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子被卡住不能轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)和啟動(dòng)時(shí)的發(fā)熱狀況非常相似，會(huì)產(chǎn)生很大的堵轉(zhuǎn)電流，產(chǎn)生大量的熱；同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子停止轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部溫度比正常情況下更高，一定要盡快解除由于堵轉(zhuǎn)所引發(fā)的高溫狀態(tài)。在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)電流超過(guò)額定電流Ie的Nr倍，則判斷有堵轉(zhuǎn)發(fā)生，經(jīng)過(guò)延時(shí)Tr后，進(jìn)行堵轉(zhuǎn)保護(hù)。判據(jù)為：

1.4 零序過(guò)電流保護(hù)

我國(guó)380 V 系統(tǒng)多為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，如果出現(xiàn)單相接地這種問(wèn)題，系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)比較大的零序電流。在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行的時(shí)候，如果發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)內(nèi)的零序電流I0 >Ie 的N0 倍，則認(rèn)為電動(dòng)機(jī)發(fā)生零序過(guò)電流，經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間后進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作。保護(hù)判據(jù)為：

但是BDM-100內(nèi)置了處理三相電流數(shù)據(jù)的裝置來(lái)計(jì)算零序電流，不再需要單獨(dú)配置外部零序互感器，降低了很多成本。

1.5 三相電流不平衡保護(hù)

電動(dòng)機(jī)的繞組如果發(fā)生匝間短路，就會(huì)出現(xiàn)三相不平衡電流。系統(tǒng)的三相不平衡電流不平衡度大于設(shè)定值的時(shí)候，就會(huì)激發(fā)三相不平衡保護(hù)，其判據(jù)為：

1.6 低電壓再起動(dòng)

我國(guó)的電網(wǎng)電壓質(zhì)量不夠好，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)短時(shí)間的電壓低谷，有可能會(huì)使電源接觸器跳開(kāi)，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)在短時(shí)間中丟失電源。這時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)還沒(méi)有完全停止，在電壓恢復(fù)后，電動(dòng)機(jī)需要重新啟動(dòng)才能進(jìn)入正常狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)處于常態(tài)時(shí)，接觸器處于閉合狀態(tài)，若系統(tǒng)電壓低于設(shè)定值Ud1，則解除器斷開(kāi)，發(fā)生電壓陷落。如果設(shè)定時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)電壓高于設(shè)定值Ud2，就可以認(rèn)為系統(tǒng)的電壓恢復(fù)了常態(tài)。

2 保護(hù)裝置的實(shí)現(xiàn)

2.1 硬件實(shí)現(xiàn)

雖然上面所說(shuō)的低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)的控制和保護(hù)效果比較有效，但是由于其在多數(shù)狀態(tài)下適用于380V系統(tǒng)，保護(hù)對(duì)象是低壓電動(dòng)機(jī)，如果想要更廣泛地應(yīng)用和推廣，就要在保證性能和功能的條件下，盡可能地考慮保護(hù)裝置的成本，既要硬件簡(jiǎn)單，又要方便組裝。

因此，裝置設(shè)計(jì)思路采用模塊化，每個(gè)部分的功能相對(duì)獨(dú)立，能夠簡(jiǎn)單地完成每個(gè)模塊之間的邏輯組合。

2.2 軟件實(shí)現(xiàn)

軟件的設(shè)計(jì)同樣采取模塊化思路，每個(gè)模塊的功能之間是相互獨(dú)立的。這樣的設(shè)計(jì)可以在一定程度上保證軟件運(yùn)行過(guò)程中的可靠性和高效性，有利于軟件的升級(jí)和換代。軟件設(shè)計(jì)時(shí)將模塊分為主程序、定時(shí)中斷程序、保護(hù)程序等部分。主程序模塊部分是軟件的主干模塊，在沒(méi)有發(fā)生中斷時(shí)，會(huì)按照主程序的設(shè)定流程往復(fù)運(yùn)行。定時(shí)中斷模塊程序則會(huì)對(duì)即時(shí)模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，檢測(cè)開(kāi)關(guān)量并進(jìn)行模擬量的運(yùn)算；最后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)得出判據(jù)，調(diào)用動(dòng)作邏輯和保護(hù)程序。

3 抗干擾措施

低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)用于生產(chǎn)一線，經(jīng)常在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，不可避免地受到強(qiáng)電磁、高溫、高濕等條件的干擾，因此，要保證裝置的正常運(yùn)行，就一定要有必要的抗干擾措施。為了減小互感器受到的干擾，裝置內(nèi)安置了有效的濾波和放大電路，應(yīng)對(duì)共模和差模的干擾影響，獲取有效的故障特征和信息，保障判據(jù)可用。裝置內(nèi)部的看門狗可以在系統(tǒng)異常時(shí)，幫助系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，還能夠監(jiān)測(cè)電源電壓，出現(xiàn)異常值時(shí)發(fā)出警告。同時(shí)要合理布置低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的各種原件，減小各種原件之間的信號(hào)干擾，還要占用更小的空間。最后在關(guān)鍵的回路和電路中還要增加磁珠等器件減小干擾信號(hào)的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

BDM-100型低壓電機(jī)保護(hù)裝置，在實(shí)際應(yīng)用中不僅具有全面的保護(hù)功能，滿足各種現(xiàn)場(chǎng)需求，可應(yīng)用于防爆電機(jī)；更具優(yōu)良的運(yùn)行性能，在軟硬件和結(jié)構(gòu)方面都有別出心裁的工藝，能夠保證優(yōu)異的運(yùn)行性能；而且各方面成本低廉，非常符合低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]馬東海.低壓電機(jī)的保護(hù)和控制[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015，（17）：237.

[2]劉玲.低壓電機(jī)的保護(hù)與控制[J].電工技術(shù)，2013，（5）：72-74.