基于发热-散热积累模型的电动机过载保护研究.pdf

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1、第38卷第3期电力系统保护与控制Vb1-38No．32010年2月1日PowerSystemProtectionandControlFeb．1．2O10基于发热一散热积累模型的电动机过载保护研究罗建锋，唐轶，陈奎，张丽(中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要：对异步电动机发热与散热机理进行分析，利用傅氏算法建立了电机热积累一散热的动态数学模型仿真分析该模型，证明本模型可准确连续模拟电机温升动态变化情况，对避免电动机因定子绕组，转子绕组，定子铁心温度过高而造成损坏提供最优判据通过与传统反

2、时限保护进行对比，验证了本模型对负载变化引起的热积累反应更准确，敏锐。并在此基础上设计了以ARM芯片LPC2131为主控单元的智能保护器，经过长时间现场运行证明了本方案的可行性。关键词：异步电动机：发热一散热积累模型：过载保护；ARMStudyonmotorover-loadprotectionbasedonheataccumulation—emissionmodelLUOJian—feng，TANGYi，CHENKui，ZHANGLi(ChinaUniversityofMiningandTechnolo

3、gy，Xuzhou221008，China)Abstract：Thispaperanalyzesheataccumulation．emissionofasynchronousmotorthenestablishesadVnamicmathematicalmodelbydiscreteFouriertransfoITn．ItCanreflectdynamicchangesofmotorthermalaccuratelyandcontinuously．SOastOpreventthermalrisingtoo

4、highfelicitously．ComparedWithtraditionalinverse-timeprotection．themodelCanreflectheataccumulationcausedbyloadchangesmoreaccuratelyandmoreacutely．AnintelligentizedprotectorusingARMIPC2l31iSdesignedbasedonthemode1．Alongtimeon—siteoperationprovesitsfeasibili

5、ty．Keywords：asynchronousmotor；heataccumulation-emissionmodel；over-loadprotection；ARM中图分类号：TM772文献标识码：A文章编号：1674．3415(2010)03．0095—04电动机热源很复杂，包括定子绕组，转子绕组，O引言定子铁心等几个主要部分。煤矿企业对于中小型电异步电动机在运行过程中，定子电流的大小受机的过载保护，现在主要是采用JDB综合保护器的负载波动而变化，因此电动机定子绕组温度并不稳传统的反时限保护，其主要

6、依据定子电流。由于定定，对于低倍过载，电动机温升升高，在未超过电子电流的测量误差和电流平方的累积误差，造成误动机允许最高温升之前，电动机可正常运行。动、拒动比较频繁。为了替代JDB的反时限保护，但是，由于电动机自身的热积累，在长时间低倍过经过对中小型电动机发热与散热的深入研究，我们载之后，电动机温升可能超过允许值。电动机温度提出了一种包括定子绕组，转子绕组，定子铁心三过高将使得电动机定子绝缘加速老化，绝缘下降，种因素的电动机发热与散热模型。电动机因此而损坏。1电动机发热一散热积累模型现在电动机过载保护有多

7、种数学模型，比如等时间电流f特性I】J及IEC60255．3推荐的数学模虽然电动机由许多物理性质不同的部件组成，型【lJ等，但是这些模型都有各自的缺点，它们一般内部的发热与散热关系比较复杂，但实践证明，对的算法是采用积分法或查表法，在电动机超过额定于中小型电动机将其作为一个均质等温体J，可得电流的情况下进行延时限制。由于电动机负载动态到工程上允许的分析精度。假设电动机在时刻f的变化，不可能将每一种过载系数都体现在算法中。如温升为，而单位时间内电动机中产生的热量为果建立连续性的电动机热积累的数学模型就能够准

8、(=)，时间内电动机的温升增量为d，由能量守确模拟出电动机的瞬时温升，根据允许最大温升恒定律有作为判据，就能对过载进行最优保护。因此，对于电Qdt—QFEdt=cmdt—QSdt(1)动机进行发热．散热积累模型分析就显得尤为重要。式中：m为电动机的质量；c为比热容量；为单-96一电力系统保护与控制位时间内经电动机表面散发到周围空间的热量；式中：为正序电流；一为负序电流；是与电QF为电动机铁心发热动机热容量成正比例的一个常数，范