第九章 電器元件的選擇和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)

1、第九章第九章電器元件的選擇和電器元件的選擇和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電動(dòng)機(jī)的保護(hù) 電器元件的選擇電器元件的選擇 電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、接觸器的選擇一、接觸器的選擇1. 1. 接觸器種類接觸器種類根據(jù)接觸器所控制的負(fù)載性質(zhì)來(lái)選擇： 直流負(fù)載用直流接觸器交流負(fù)載用交流接觸器頻繁動(dòng)作的交流負(fù)載，用帶直流電磁線圈的交流接觸器第一節(jié)第一節(jié) 電器元件的選擇電器元件的選擇2. 2. 接觸器額定電壓接觸器額定電壓 主觸點(diǎn)的額定電壓要根據(jù)主觸點(diǎn)所控制負(fù)載電路的額定電壓來(lái)確定。 3. 3. 接觸器額定電流接觸器額定電流 一般情況下，接觸器主觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)大于等于負(fù)載或電動(dòng)機(jī)的額定電流 。310NNNP

2、IKU 式中，IN 接觸器主觸點(diǎn)額定電流； K 經(jīng)驗(yàn)常數(shù),一般取11.4； PN 被控電動(dòng)機(jī)額定功率； UN 被控電動(dòng)機(jī)額定線電壓。 電壓等級(jí)為： 交流線圈 36、110、127、220、380V 直流線圈 24、48、110、220、440V等 一般接觸器電磁線圈均選用較低的電壓值,如110V、127V, 但如果控制電路比較簡(jiǎn)單可選用380V、220V。4. 4. 接觸器電磁線圈的額定電壓接觸器電磁線圈的額定電壓 根據(jù)控制線路的要求而定。 交流接觸器通常有三對(duì)常開主觸點(diǎn)和四至六對(duì)輔助觸點(diǎn)。 直流接觸器通常有兩對(duì)常開主觸點(diǎn)和四對(duì)輔助觸點(diǎn)。5. 5. 接觸器觸點(diǎn)數(shù)目接觸器觸點(diǎn)數(shù)目6. 6. 接觸

3、器額定操作頻率接觸器額定操作頻率 交流接觸器為600次/h。 直流接觸器為1200次/h。 應(yīng)主要考慮電源種類、觸點(diǎn)額定電壓和額定電流、線圈額定電壓或額定電流。觸點(diǎn)組合方式及數(shù)量、吸合時(shí)間及釋放時(shí)間等因素。 主要參數(shù)主要參數(shù):過電流繼電器-額定電流和動(dòng)作電流欠電流繼電器-額定電流和釋放電流過電壓繼電器-額定電壓和動(dòng)作電壓欠電壓繼電器-常用電磁式繼電器或小型接觸器1. 1. 電磁式繼電器的選擇電磁式繼電器的選擇二、繼電器的選擇二、繼電器的選擇 按電動(dòng)機(jī)型式、工作環(huán)境、起動(dòng)情況及負(fù)載性質(zhì)等幾方面綜合加以考慮。（1 1） 熱繼電器結(jié)構(gòu)型式熱繼電器結(jié)構(gòu)型式 電機(jī)Y接法時(shí),選用兩相結(jié)構(gòu);電網(wǎng)電壓嚴(yán)重不平

4、衡,選用三相結(jié)構(gòu);電機(jī)接法時(shí),選用帶斷相保護(hù)裝置的三相結(jié)構(gòu)。（2 2） 熱繼電器額定電流熱繼電器額定電流 正常運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)取(0.951.05)IN 。 過載能力較差的電動(dòng)機(jī)取(0.60.8)IN 。2.2.熱繼電器的選擇熱繼電器的選擇 電流種類和電壓等級(jí): 電磁阻尼式和空氣阻尼式，其線圈的電流 種類和電壓等級(jí)應(yīng)與控制電路的相同。 延時(shí)方式:通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型。 觸點(diǎn)型式和數(shù)量:根據(jù)控制電路的要求來(lái)?yè)瘛?延時(shí)精度: 電磁阻尼式適用于精度要求不高的場(chǎng)合。 電子式適用于延時(shí)精度要求高的場(chǎng)合。 操作頻率:不宜過高，否則會(huì)影響電壽命。3. 3. 時(shí)間繼電器的選擇時(shí)間繼電器的選擇 線圈的電流種類和電

5、壓等級(jí)應(yīng)與控制電路一致。 觸點(diǎn)的數(shù)量、種類及容量要根據(jù)控制電路需要來(lái)選定 。4. 4. 中間繼電器的選擇中間繼電器的選擇 （1 1） 熔斷器類型熔斷器類型 根據(jù)線路要求、使用場(chǎng)合及安裝條件選擇。 保護(hù)特性應(yīng)與被保護(hù)對(duì)象的過載能力相匹配。 （2 2） 熔斷器額定電壓及額定電流熔斷器額定電壓及額定電流 熔斷器的額定電壓線路的工作電壓 額定電流所裝熔體的額定電流 1. 1. 一般熔斷器的選擇一般熔斷器的選擇三、熔斷器的選擇三、熔斷器的選擇 對(duì)于沒有沖擊電流的負(fù)載 : IRN IN 對(duì)于長(zhǎng)期工作的單臺(tái)電動(dòng)機(jī): IRN （1.52.5）IN 對(duì)于頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī): IRN （33.5）IN 對(duì)于多臺(tái)電動(dòng)

6、機(jī)長(zhǎng)期共用一個(gè)熔斷器: IRN （1.52.5）INmax+IN（3 3） 熔斷器熔體額定電流熔斷器熔體額定電流 快速熔斷器接入交流側(cè)，熔體額定電流選為注意注意:快速熔斷器熔體的額定電流是以有效值 表示的，而硅整流元件和晶閘管的額定 電流是以平均值表示的。 IRN k1IZmax式中, IZmax 可能使用的最大整流電流； k1與整流電路形式及導(dǎo)電情況有關(guān)的系數(shù)。 （1 1） 快速熔斷器熔體的額定電流快速熔斷器熔體的額定電流2. 2. 快速熔斷器的選擇快速熔斷器的選擇 快速熔斷器接入整流橋臂，熔體額定電流選為: IRN 1.5IGN式中,IGN 硅整流元件或晶閘管的額定電流。（2 2） 快速熔

7、斷器額定電壓快速熔斷器額定電壓式中,UF硅整流元件或晶閘管反向峰值電壓; URE 快速熔斷器額定電壓; k2 安全系數(shù)，一般取為1.52。F2RE2UkU 主要根據(jù)使用場(chǎng)合、電源種類、電壓等級(jí)、電機(jī)容量及所需極數(shù)來(lái)選擇。 1. 1. 刀開關(guān)的選擇刀開關(guān)的選擇 用于隔斷電源，選用無(wú)滅弧罩的；用于分?jǐn)嘭?fù)載,選用有滅弧罩、且用杠桿操作的。 結(jié)構(gòu)形式選擇:額定電壓選擇:應(yīng)大于或等于線路的額定電壓。 額定電流選擇:應(yīng)大于負(fù)載的額定電流。四、開關(guān)電器的選擇四、開關(guān)電器的選擇 選擇時(shí)應(yīng)掌握以下原則： 1) 不能用它來(lái)分?jǐn)喙收想娏鳌?2) 使用時(shí)應(yīng)根據(jù)需要正確地選擇相應(yīng)規(guī) 格的產(chǎn)品。 3) 所控制負(fù)載的功率因

8、數(shù)不能低于規(guī)定值。 4) 本身不帶過載、短路、欠壓保護(hù)。 主要根據(jù)電源種類、電壓等級(jí)、所需觸點(diǎn)數(shù)及電動(dòng)機(jī)容量進(jìn)行選擇。2. 2. 組合開關(guān)的選擇組合開關(guān)的選擇 根據(jù)保護(hù)特性要求、分?jǐn)嗄芰?、電網(wǎng)電壓類型及等級(jí),負(fù)載電流,操作頻率等進(jìn)行選擇。 額定電壓和額定電流額定電壓和額定電流: :應(yīng)大于或等于線路的額定電壓和額定電流。 熱脫扣器熱脫扣器: :整定電流應(yīng)與被控電機(jī)額定電流或負(fù)載額定電流一致。 過電流脫扣器過電流脫扣器:瞬時(shí)動(dòng)作整定電流由下式確定: IZ KIS 。 欠電壓脫扣器欠電壓脫扣器: :額定電壓應(yīng)等于線路的額定電壓。 3. 3. 低壓斷路器的選擇低壓斷路器的選擇 根據(jù)一次側(cè)、二次側(cè)的電壓

9、等級(jí)及所需要的變壓器容量來(lái)選擇 。1. 1. 長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí), , 按下式選擇按下式選擇 PT KTPXC選擇分為兩種情況： 式中, PT 控制變壓器所需容量; PXC 控制電路最大負(fù)載時(shí)工作的電器 所需的總功率; KT 控制變壓器容量?jī)?chǔ)備系數(shù)。五、控制變壓器的選擇五、控制變壓器的選擇 PT 0.6PXC + 1.5PST 2 2控制變壓器容量應(yīng)滿足已吸合的電器在控制變壓器容量應(yīng)滿足已吸合的電器在起動(dòng)其它電器時(shí)仍能保持吸合狀態(tài)，而起動(dòng)電起動(dòng)其它電器時(shí)仍能保持吸合狀態(tài)，而起動(dòng)電器也能可靠地吸合。器也能可靠地吸合。 最后所需控制變壓器的容量，應(yīng)由上兩式中所計(jì)算出的最大容量決定。式中,PST

10、同時(shí)起動(dòng)的電器總吸收功率。 1. 1. 按鈕的選擇按鈕的選擇 1）根據(jù)使用場(chǎng)合和具體用途選擇按鈕形式 若安裝于控制柜面板上,需采用開啟式的。 若顯示工作狀態(tài)，需采用帶指示燈的。 若避免誤操作，需采用鑰匙式的。 若避免腐蝕性氣體侵入，需采用防腐式的。 2）根據(jù)控制作用選擇按鈕帽的顏色起動(dòng)或通用按鈕用綠色，停止按鈕用紅色。 3）根據(jù)控制回路需要確定觸頭數(shù)量和按鈕數(shù)量六、主令電器的選擇六、主令電器的選擇1）根據(jù)使用場(chǎng)合和控制對(duì)象確定行程開關(guān)的種類： 一般用途行程開關(guān)還是起重設(shè)備 用行程開關(guān)。2）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)特性確定行程開關(guān)的操作方式。3）根據(jù)使用環(huán)境條件確定行程開關(guān)的防護(hù)形式，如開啟式或保護(hù)式

11、。 2.2.行程開關(guān)的選擇行程開關(guān)的選擇第二節(jié)第二節(jié) 電動(dòng)機(jī)的保護(hù)電動(dòng)機(jī)的保護(hù) 電動(dòng)機(jī)除了能滿足生產(chǎn)機(jī)械的加工工藝要求外，要想長(zhǎng)期安全地正常運(yùn)行，必須有各種保護(hù)措施。 保護(hù)環(huán)節(jié)是電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，可靠的保護(hù)裝置可以防止對(duì)電動(dòng)機(jī)、電網(wǎng)、電氣控制設(shè)備以及人身安全的損害。 電動(dòng)機(jī)的安全保護(hù)環(huán)節(jié)有短路保護(hù)、過載保護(hù)、過流保護(hù)、欠壓保護(hù)及弱磁保護(hù)等。一、短路保護(hù)一、短路保護(hù) 短路保護(hù)要求具有瞬動(dòng)特性。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常起、制動(dòng)時(shí)，短路保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作。 熔斷器，串接于被保護(hù)的電路中具有瞬時(shí)脫扣功能的低壓斷路器專門的短路保護(hù)裝置 常用的方法短路原因：導(dǎo)線絕緣損壞、負(fù)載短路、接線 錯(cuò)誤 圖9-1

12、 電動(dòng)機(jī)常用保護(hù)類型示意圖短路保護(hù)過流保護(hù)過載保護(hù)欠壓保護(hù) 過載是指電動(dòng)機(jī)工作電流超過其額定電流而使繞組發(fā)熱。低壓斷路器，帶長(zhǎng)延時(shí)脫扣器常用的方法熱繼電器，具有反時(shí)限特性過流繼電器，具有反時(shí)限特性過載原因：突加負(fù)載、電壓降低、缺相運(yùn)行二、過載保護(hù)二、過載保護(hù)三、過流保護(hù)三、過流保護(hù)電動(dòng)機(jī)的工作電流超過其額定值的運(yùn)行狀態(tài)。 常用的方法過電流繼電器低壓斷路器 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器 過流原因：不正確起動(dòng)、負(fù)載過大過流保護(hù)用于直流電動(dòng)機(jī)和繞線異步電動(dòng)機(jī)。1.1.欠壓保護(hù)欠壓保護(hù) 在電源電壓降到允許值以下時(shí)，需要自動(dòng)切斷電源。常用的方法欠壓繼電器具有欠壓脫扣器的斷路器具有失壓保護(hù)作用的接觸器四、欠壓和失壓保護(hù)四

13、、欠壓和失壓保護(hù)常用的方法具有失壓保護(hù)作用的接觸器零壓繼電器如圖9-1欠壓繼電器KV：正常電壓時(shí)，KV通電吸合，電機(jī)正常工作欠壓時(shí)， KV斷電釋放，電機(jī)停轉(zhuǎn)。2.2.失壓保護(hù)失壓保護(hù)帶斷相保護(hù)的熱繼電器電壓繼電器電流繼電器 常用的方法固態(tài)斷相保護(hù)器如圖9-3 :斷相原因：電源一相斷線、繞組一相斷線、熔 斷器、接觸器、斷路器等接觸不良。五、斷相保護(hù)五、斷相保護(hù)圖9-3 固態(tài)斷相保護(hù)器工作原理斷相信號(hào)檢測(cè)電路串聯(lián)諧振式濾波電路斷相信號(hào)鑒別電路放大電路執(zhí)行電路穩(wěn)壓電路正常運(yùn)行時(shí):VS不會(huì)擊穿,VTH1不導(dǎo)通, VTH2 導(dǎo)通，VTH3導(dǎo)通,電機(jī)工作。斷相時(shí): VS擊穿,VTH1導(dǎo)通, VTH2截止，

14、VTH3 阻斷,電機(jī)停轉(zhuǎn)。六、弱磁保護(hù)六、弱磁保護(hù)常用方法: 弱磁繼電器（欠電流繼電器）正常時(shí):KA動(dòng)作電機(jī)能運(yùn)行欠流時(shí):KA不動(dòng)作電機(jī)不能起動(dòng)常用于直流電機(jī)的勵(lì)磁保護(hù) 圖9-4 弱磁保護(hù)線路七、智能綜合保護(hù)七、智能綜合保護(hù)保護(hù)內(nèi)容有保護(hù)內(nèi)容有：1) 具有反時(shí)限特性的長(zhǎng)延時(shí)過載保護(hù)2) 具有定時(shí)限的短延時(shí)短路保護(hù)3) 具有瞬時(shí)動(dòng)作的短路保護(hù)4) 欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)5) 漏電保護(hù)和斷相保護(hù)保護(hù)類型:短路,過載,欠壓,過壓,斷相及漏電。 采集電機(jī)三相線電流來(lái)判斷電機(jī)的短路、斷相及過載故障。 采集單相線電壓來(lái)判斷失壓和過壓故障。 采集零序電流來(lái)判斷漏電故障。智能綜合保護(hù):采用單片機(jī)控制，可提高對(duì)電

15、動(dòng)機(jī)的保護(hù)水平。 將采集到的電流、電壓信號(hào)通過信號(hào)處理單元變換為直流電壓信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換輸入端，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后再送入單片機(jī)系統(tǒng)，CPU對(duì)采集來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理、分析、判斷后發(fā)出相應(yīng)的操作信號(hào)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的保護(hù)。 1.1.硬件電路硬件電路圖9-5 智能綜合保護(hù)裝置系統(tǒng)構(gòu)成 軟件程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、顯示控制及監(jiān)控。 數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理由單片機(jī)定時(shí)器T0完成。 顯示控制由單片機(jī)定時(shí)器T1完成。 監(jiān)控由單片機(jī)中斷0完成，監(jiān)控電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電壓、電流及繞組溫升 。2.2.軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 智能綜合保護(hù)裝置集成化程度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作溫度范圍寬、耗電小、參數(shù)設(shè)置方便，具有友好、靈活的顯示界面和按

16、鍵設(shè)置，安裝快捷，便于在各種生產(chǎn)環(huán)境中使用，是電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置最先進(jìn)、最可靠的換代產(chǎn)品。電動(dòng)機(jī)的保護(hù) 小結(jié)故障危害故障危害常用保常用保護(hù)電護(hù)電器器短路保短路保護(hù)護(hù)短路短路電電流，使流，使電動(dòng)電動(dòng)機(jī)、機(jī)、電電器及器及導(dǎo)線導(dǎo)線等等電電氣設(shè)備嚴(yán)氣設(shè)備嚴(yán)重重?fù)p損壞，甚至引壞，甚至引發(fā)發(fā)火災(zāi)火災(zāi) 熔熔斷斷器器 低低壓斷壓斷路器路器過載過載保保護(hù)護(hù)溫溫升超升超過過其允其允許值許值，導(dǎo)導(dǎo)致致電動(dòng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)的絕緣絕緣材料材料變變脆，脆，壽壽命命縮縮短短 熱繼電熱繼電器器欠欠壓壓保保護(hù)護(hù)電動(dòng)電動(dòng)機(jī)欠機(jī)欠壓壓下下運(yùn)運(yùn)行，行，負(fù)載沒負(fù)載沒有改有改變變，欠，欠壓壓下下電動(dòng)電動(dòng)機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下降，定子速下降，定子繞組繞組的的電電流流增加增加 接接觸觸器器 電電磁式磁式電壓繼電電壓繼電器器失失壓壓保保護(hù)護(hù) / / 零零壓壓保保護(hù)護(hù)發(fā)