电子式电动机保护装置反时限特性的研究

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1、电子式电动机保护装置反时限特性的研究

2、第1内容加载中...摘要：电子式电动机保护装置的种类和现状，指出了电子阻容式保护装置存在的反时限动作特性的弊端，提出了一种利用稳压管PN结的反向指数型伏安特性对阻容式保护器进行反时限特性改善的新方法，使之成为接近理想保护特性的通用型电动机保护装置。关键词：电子式保护装置反时限特性电动机近年来我国电子式电动机保护器已有了一定的发展，越来越多的用户开始尝试选用电子式保护器来取代传统的以发热、变形带动机构动作为原理的双金属片式热继电器。与传统的热继电器相比，电子式热保

3、护器具有高精度、高可靠性等优点。目前，电子式保护器虽然品种繁多，但归纳起来基本分为以下两种。500)this.style.ouseg(this)">（1）单片机式这种保护器首先建立了与电动机热特性相一致的数学模型，以便对电动机进行热动态跟踪；同时可方便地设计成多功能，充分发挥计算机软件的优势，适用于中大型电动机的综合保护。（2）阻容式这类保护器机芯采用模拟电子电路，以简单、价廉、精小、可靠和使用方便而见长。单就电动机保护器而言，它无疑具有广阔的市场前景。而一个合格的热保护器必须解决两个关键问题，一是

4、要有高精度的传感器，将表征电动机过载的量检测出来；二是动作特性（即反时限特性）必须与实际的电动机热特性相对应或与标准相近。以上两种热保护器各有优点，单片机式自然性能良好，但价格贵一些，且不适合对中小型通用电动机保护；而阻容式虽然价格便宜，但保护性能不尽如人意。如果能将阻容式的保护器加以改进，令其保护性能尽量接近标准规定的指标，无疑会给电子式热保护装置的推广使用带来可喜的前景。1电动机保护器过载（或缺相）的动作特性1.1标准动作特性根据电动机热特性及绕组耐过热能力，电动机过载断相保护的性能指标如表1所

5、示（Ie代表电动机额定电流）。表1电动机过载断相保护的性能指标主回路工作状态保护器动作时间过载105%Ie2小时内不动作115～120%Ie1小时内动作200%Ie4分钟内动作600%Ie5～10秒内动作断相2相100%Ie,1相90%Ie2小时内不动作2相115%Ie,1相0%Ie1小时内动作按国际标准JB3905的描述，电动机的温升与电流的平方成正比。因此给出了反时限的动作时间数学模型：t=τln{I2/[I2-(kIe)2]}=τln{1/[1-(kIe/I)2]}500)this.style

6、.ouseg(this)">式中，τ为阻容电路的时间常数，k为临界动作时的电流过载倍数（过载判据），这里取k=1.1。若规定6倍过载时冷态动作时间为7秒，则推算出动作时间常数为：τ=t/ln{1/[1-(kIe/I)2]}=7/ln{1/[1-(1.1/6)2]}=204.7s这样，相应各过载倍数的动作时间（I2规律的动作时间）如表2所示。表2中没有规定2～6倍过载时的动作时间，是因为电动机在2倍过载之后，转差率大增，开始进入T-S特性的非稳定区而声速堵转，因此2～6倍开区间的动作时间无需规定。表2

7、相应各过载倍数下三种保护器动作时间比较主回路工作状况I2规律的动作时间一次方规律的动作时间改进后的动作时间2相115%Ie1相为08'24"1'29"9'08"115%Ie120%Ie150%Ie200%Ie600%Ie8'24"6'16"2'38"1'14"7"1'29"1'26"46"35"7"9'08"6'58"2'37"49"7"I2规律反时限保护特性曲线如图1中曲线1所示。这一保护特性正是电子式热继电器所追求的，不论是单片机式的还是阻容式的均以此作为目标。对于单片机式保护器而言，实现这一目

8、标很容易；而对于阻容式的保护器，要实现这一保护规律却并非易事。1.2电流一次方规律的保护特性（J7T）二十世纪90年代进入我国市场的电子式热继电器（阻容式）是按电流一次方规律实施热保护的（如日本OMROROW的J7T型）的反时限形成电路如图2所示，所生成的保护规律具有电流一次方对数特性，见图1中曲线2。这种电路生成的保护特性具有一定的局限性，主要是低倍过载时动作时间太短。若解决这一问题，最直接的办法是设置两个时间常数，令低倍过载时的保护特性尽量逼近标准的保护特性；而高倍过载时的τ值小一些，这样就有可

9、能生成一种理想的保护特性。基于这种思想。对图2电路进行了改进。改进的反时限形成电路见图3。电路仅增加一只稳压管和一只电阻，稳压管电压VDW取2倍过载时对应的信号电压。这一电路的工作原理是：当低倍过载时，稳压管不起作用，阻容电路的时间常数为τ=(R1+R2)G1；而高倍过载（I/Ie≥2）时，信号电压将增大而使稳压管击穿，此时的电路时间常数变为τ=R2C1，相当于从低倍过载到高倍过载执行了两个时间常数。当稳压管为理想稳压管时，在理论上，其动作特性被分成两段，如图4所示，