1、主回路保護單元的設計(精)

1、11主回路保護單元的設計雙電源起動器控制的負載主要是電動機，而電動機發(fā)生短路、過載、斷相時，流經的電流 都將不同。對雙電源起動器來說：在不同的故障狀態(tài)下，電流的大小不同，保護動作的方式、 時間也不同。我們將新設計的保護器作為雙電源起動器的保護核心，保護器應符合以下要求：1.1、當電動機發(fā)生短路、堵轉故障時，雙電源起動器應能立即保護，切斷電動機的工作電源，動作時間滿足下式要求：tdV200ms（td：為短路動作保護時間）；1.2、當電動機發(fā)生過載、斷相時，雙電源起動器采用反時限（見圖一）動作原理，保護、 切斷電動機的工作電源的動作時間滿足下式要求：tg=1600ln-1/薩-1.2丨 其中：tg

2、：為允許過載時間，B：為過載倍數；Ie:為額定電流雙電源起動器保護器的原理框圖見圖2鑑肋畫電氣原理眶圖凰二：電氣舷框國由圖二可見：雙電源起動器主、輔回路的過載、斷相、短路、漏地閉鎖、風電閉鎖等保護功能，全部由保護器來完成。而保護器是由保護插件和電流取樣互感器所組成。同時，確保煤礦安全生產是我們研究、開發(fā)、生產的前提。所以說：我們在研制、試制過程中，保護器的可靠性、互換性則是我們研究的重點1 11k1丄轎相比皺廷 ETT-ISKXE1n H主畫電氣原逼框國|丄討迂載:廷比660V陰CV社到亙譽 _-卜魯堆土取I丐純自秋養(yǎng)31.3、保護器核心器件的選擇為了完成對所控制局部扇風機、對旋局部扇風機的短

3、路、斷相、過載、漏電閉鎖、風電閉 鎖等多種保護、顯示功能，并可將被控局部扇風機、對旋局部扇風機的工作狀態(tài)、故障類型、 主回路從優(yōu)性及相關信號，上傳到控制中心，既便于煤礦井下的生產管理，又可以提高判斷故 障和排除故障的效率。我們將單片機做為保護器的核心器件，經過試驗與比較，在8位單片機 中，AT89C5技術比較成熟、功能較強、價格低廉，具有功耗低、電壓范圍寬及抗干擾能力強 等優(yōu)點。因此我們在設計時，選用了性價比較高的AT89C5單片機，做為保護器的核心器件， 并配以相應的外圍接口及信號處理電路，在模塊化軟件的支持下，有效的解決了上述問題?？紤]到煤礦井下，主局扇的容量應等于或大于備用局扇的容量，在

4、設計時， 我們增加設計 了主回路的從優(yōu)性。2、 雙電源起動器主回路分斷元件的選型 考慮到雙電源起動器，一般情況下，主、輔回路所帶負載均是一個恒定的負載，兼顧到所選器件對整機性能、價格比的影響，確定主回路采用真空分斷技術。由于雙電源起動器主、輔回路應滿足在電網電壓為380V/660V條件下，控制的額定功率應 不小于30/40KW分斷元件又是起動器的關鍵部件，它對整機的性能、體積、重量、成本等都 起著至關重要的影響。而ZJJ-80真空交流接觸器：2.1、電壓等級可用于電壓至660V回路中；在660V的條件下，它可控制的額定功率為40KV；2.2、在電網電壓為380V的條件下，它可控制的額定功率30

5、KW2.3、在分斷容量相同的條件下，ZJJ-80真空交流接觸器比其它系列接觸器的分斷能力可 到1200A而體積、重量比其它系列接觸器要小的多。經反復試驗比較，最后選定ZJJ-80真空交流接觸器作為雙電源起動器主回路的分斷元件。3、 控制變壓器的設計 考慮到電源的抗干擾能力，我們對控制變壓器的一、二側加裝了屏蔽。4由于ZJJ-80真空交流接觸器同時吸合的最大消耗功率， 經理論計算和試驗測量， 起動時 為120VA吸合后的維持功率不足30VA而保護器、指示燈的消耗功率不到3VA考慮到外接 點鈴、信號時的消耗功率，其總的最大消耗功率130VA取n=0.750.90，該變壓器的設計容 量應不小于200

6、VA由S =200VA可求出鐵心截面積A=KQXS2(查表取K0=1.5);我們設計時，選用D310冷軋硅鋼片為變壓器鐵心，并取磁感應強度B=12000高斯，因而 可求出變壓器的每伏匝數：N=4.5X105/BmXA一次繞組660V的匝數為：NI=660XN);380V的匝數為：2=380XN)考慮到變壓器的漏感及線圈的電阻，二次繞組的匝數增加5%勺余量，N=36X1.05XN。一次電流為：Ii=280/660Xn,取電流密度j=2.5安/毫米2,由此可求出660V繞組的導線 、 .2直徑；同理:12=280/380X n，取電流密度j=2.5安/毫米，由此可求出380V繞組的導線直徑；13=

7、280/36X n，取電流密度j=2.5安/毫米2,由此可求出36V繞組的導線直徑。4、電流取樣單元的設計電流取樣單元采用國內、外使用最為廣泛的方式，既電流互感器取樣。由于保護插件的電流工作范圍是580A考慮到短路電流為最大工作電流的10倍，這就 要求電流互感器輸出的信號應在580A范圍內， 鐵芯不應出現磁飽和現象。 電流互感器的變 換特性為U=f(l),它的理想變換特性如圖五中的曲線a。由于電流互感器在本質上是一個鐵芯互感器，它的勵磁阻抗Zm般情況下都不是常數， 鐵磁材料的磁化曲線一般為非線性。因此電流互感器的實際變換特性為曲線b。為了獲得理想 的變換特性，在設計、研制過程中，我們采取了一定

8、的技術方案。第一步：首先確定其工作范圍：由于電流整定范圍為：580A即Imin=5A、lmax=80A5考慮到電機的最大短路電流為額定電流的10所以ldmax=10X 80=800A這就要求電流互感器在5A800A的范圍內，其變換特性為接近線性。在設計時，我們通過改變倍率電阻，將電流整定范圍進行分段。共分成四段為：第一段為:3.3A6A第二段為：8.25A15A第三段為：16.5A30A第四段為：33A60A在每段里, 再分成0-9共10個檔，見表二：西倍012345678gXIas44.55as6i7.58X2.5a 75ID11, S1Z5H751517,51R752DX517.5X225

9、25ZL 53D3253537.5354045500065707580由表二可見：在3.5A8A段內，它們的Imin=3.5A、Imax=8A Idmax=10X 8=80AP=lmax/lmi n=80/3.5=22.85;在8.75A20A段內，它們的Imin=8.75A、lmax=20A,Idmax=10X20=200A,P=lmax/lmi n=200/8.75=22.85。在17.5A40A段內，它們的Imin=17.5A、Imax=40A，Idmax=10X40=400A,P=lmax/lmi n=400/17.5=22.85。在35A80A段內，它們的lmin=35A、Imax=

10、80A，Idmax=10X80=800A，P=lmax/lmi n=800/36=22.85。第二步：考慮到雙電源起動器的結構，確定采用穿心式電流互感器，穿芯匝數為一匝。來 獲取較為理想的變換特性。5、結構設計6防爆外殼設計為長方體形，它分為主回路主腔、主回路接線腔、輔助回路主腔、輔助回路 接線腔四大部分。在雙電源起動器接線腔的兩側和前、后方，設有十個不同的大、小喇叭嘴。其中：兩側各 有三個85的大喇叭嘴用于穿接井下供電系統(tǒng)電源的進、出線和主、輔回路負載的電源線。前、 后方各有一個43的帶壓線小喇叭嘴用于穿接穿接36V電源或點鈴信號線，還各有一個43的小喇叭嘴備用。在雙電源起動器的主、輔助回路

11、面蓋上，各有一個觀察窗口，通過窗口，可觀察到雙電源 起動器主、輔助回路的工作、運行、故障狀態(tài)。6、 控制功能設計6.1、雙電源起動器在用于控制局部扇風機或控制對旋局部扇風機時，將無須任何改造，即可滿足實現：(1) 局部扇風機、對旋局部扇風機的聯鎖要求；(2) 和饋電開關間的風、電閉鎖保護功能。(3) 雙電源起動器主、輔回路間的主回路從優(yōu)功能。6.2、雙電源起動器在控制和保護水泵時，即可實現有水自動開泵、無水自動停泵，還可 以實現集中、聯鎖控制、保護功能，運行時應具有聲、光信號顯示功能。7、 產品代號Q B Z-2X80/660(380)F -風機用! !： ； 宀- 額定工作電壓I41Ii；

12、:-主、輔助回路額定分斷電流(A)：- 雙電源III-_真空IIII- - 隔爆- 礦用起動器78電氣性能當電源電壓不低于額定值的85%寸，起動器應能可靠的工作；當工作電壓超過額定值的10 %，起動器應允許短時工作。其技術指標見表三：基號朝00在電還下逸品機的最大克皇SO?匝8CF8C8030409、保護插件9.1主、輔回路漏地閉鎖保護性能應滿足表四的規(guī)定。表四:主審SIR宦工曲至 g單相酥電叵強tfcQ 1話住允許謎CkQJ3S0722*5助融融ismt注：漏地檢測電流小于1mA9.2主、輔回路過載保護性能應滿足表五的規(guī)定。富位方弍L01 2OCtain自沏1 5i3dn自董ann& 0盤零電滾