一種新穎電壓取樣型電機保護器

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

關(guān)鍵詞： 新穎電壓取樣；電機保護器；保護特性

引言

在三相交流電動(dòng)機的使用中，越來(lái)越多的用于三相不可逆轉的傳動(dòng)設備(如水泵、風(fēng)機、空壓機、電梯電機等)。為使電機能在斷相、相序、過(guò)壓、欠壓情況下及時(shí)得以保護，相應保護器應有上述保護功能，以保證電機和設備正常安全工作。在電壓取樣型保護器中，通常通過(guò)保護器對電機工作電壓進(jìn)行監測，判斷其電壓狀態(tài)(如過(guò)壓、欠壓、相序、錯相，并在保護器面板上呈現上述故障指示)，如有故障，保護器則對三相供電電路中的控制電器(如交流接觸器)進(jìn)行控制，分斷主回路電源，從而對電機和傳動(dòng)設備進(jìn)行有效的保護。

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

保護器保護特性

通常電壓取樣型保護器，主要對電機缺相和相序進(jìn)行保護，而對電機在實(shí)際運行中，工作電壓常處于欠壓或過(guò)壓卻很難起到有效保護，針對被保護電機實(shí)際工作情況，工作范圍寬是其保護器新穎之處；在此工作范圍內(交流三相300V~460V)，保護器實(shí)現其欠壓及過(guò)壓保護動(dòng)作特性(動(dòng)作特性見(jiàn)圖1、圖2)。另外在上述保護功能基礎上，保護器還可根據需求，不僅對過(guò)壓保護(380V~460V可調)和欠壓保護(300V~380V可調)電壓值設置，而且其保護延時(shí)也可調(過(guò)壓保護：延時(shí)0.5S~5S可調；欠壓保護：延時(shí)1S~10S可調)，這為電壓取樣型保護器保護功能和使用拓展了使用空間。

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

電機保護器

在設計中，因考慮保護器應有過(guò)壓、欠壓、斷錯相三種保護功能為一體，采用3輸入端與非門(mén)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分別決定斷錯相、過(guò)壓、欠壓故障，此時(shí)信號輸入為“0”電平，且經(jīng)IC4C組反相(用此組輸出端⑥來(lái)驅動(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)。

斷錯相保護

三相電源經(jīng)A、B、C端進(jìn)行檢測，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)對此電壓整流、濾波，使L3(斷錯相)指示無(wú)以驅動(dòng)，則光耦I(lǐng)C2(對采樣信號與工作電壓起隔離)處截止不導通狀態(tài)。從而使IC4A輸入端⑾、⑿、⒀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。如有錯斷相或缺相故障時(shí)nw矢量增大，通過(guò)對此電壓的整流、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，保護器呈保護工作狀態(tài)。

欠壓工作保護

當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。IC1B⑿中⒀與比較(通過(guò)RP3、R11對C5充電，設定欠壓保護時(shí)間)；當U⑿＜U⒀則⒁端為“0”則IC4B中①端為“0”，V1截止，KA1釋放，保護器呈保護狀態(tài)。

過(guò)電壓保護

當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C9充電，過(guò)壓保護時(shí)間設定)U③＜U②，則①端為“0”，則IC4B中②端為“0”，V1截止，KA1釋放，保護器呈保護狀態(tài)。

典型應用電路

AS-11電機保護器的典型應用電路示于圖3。

結語(yǔ)

該電壓取樣電機保護器在過(guò)壓、欠壓兩種情況下，因保護電壓范圍寬，且電壓保護參數值以及保護時(shí)間可設置，這為用戶(hù)在使用上提供了極大的方便。另外對電動(dòng)機最常見(jiàn)的斷相故障和相序進(jìn)行保護，又不受電機設備功率大小限制，是電壓取樣型保護器最大特點(diǎn)，現已被廣泛使用。

參考文獻：
1.  錢(qián)金川、金林升：電子式電動(dòng)機保護器淺析，機床電器，2004.2期
2.  陸儉國等，機床電器檢驗測試手冊，機械工業(yè)出版社，1999