第九章 電器元件的選擇和電動機的保護

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機的保護電動機的保護 電器元件的選擇電器元件的選擇 電動機的保護電動機的保護主要內容主要內容一、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接觸器所控制的負載性質來選擇： 直流負載用直流接觸器交流負載用交流接觸器頻繁動作的交流負載，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 主觸點的額定電壓要根據主觸點所控制負載電路的額定電壓來確定。 3. 3. 接觸器額定電流接觸器額定電流 一般情況下，接觸器主觸點的額定電流應大于等于負載或電動機的額定電流 。310NNNP

2、IKU 式中，IN 接觸器主觸點額定電流； K 經驗常數(shù),一般取11.4； PN 被控電動機額定功率； UN 被控電動機額定線電壓。 電壓等級為： 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 根據控制線路的要求而定。 交流接觸器通常有三對常開主觸點和四至六對輔助觸點。 直流接觸器通常有兩對常開主觸點和四對輔助觸點。5. 5. 接觸器觸點數(shù)目接觸器觸點數(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。 應主要考慮電源種類、觸點額定電壓和額定電流、線圈額定電壓或額定電流。觸點組合方式及數(shù)量、吸合時間及釋放時間等因素。 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 按電動機型式、工作環(huán)境、起動情況及負載性質等幾方面綜合加以考慮。（1 1） 熱繼電器結構型式熱繼電器結構型式 電機Y接法時,選用兩相結構;電網電壓嚴重不平

4、衡,選用三相結構;電機接法時,選用帶斷相保護裝置的三相結構。（2 2） 熱繼電器額定電流熱繼電器額定電流 正常運行的電動機取(0.951.05)IN 。 過載能力較差的電動機取(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: 電磁阻尼式和空氣阻尼式，其線圈的電流 種類和電壓等級應與控制電路的相同。 延時方式:通電延時型和斷電延時型。 觸點型式和數(shù)量:根據控制電路的要求來擇。 延時精度: 電磁阻尼式適用于精度要求不高的場合。 電子式適用于延時精度要求高的場合。 操作頻率:不宜過高，否則會影響電壽命。3. 3. 時間繼電器的選擇時間繼電器的選擇 線圈的電流種類和電

5、壓等級應與控制電路一致。 觸點的數(shù)量、種類及容量要根據控制電路需要來選定 。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 根據線路要求、使用場合及安裝條件選擇。 保護特性應與被保護對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 對于沒有沖擊電流的負載 : IRN IN 對于長期工作的單臺電動機: IRN （1.52.5）IN 對于頻繁起動的電動機: IRN （33.5）IN 對于多臺電動

6、機長期共用一個熔斷器: 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，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電情況有關的系數(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 主要根據使用場合、電源種類、電壓等級、電機容量及所需極數(shù)來選擇。 1. 1. 刀開關的選擇刀開關的選擇 用于隔斷電源，選用無滅弧罩的；用于分斷負載,選用有滅弧罩、且用杠桿操作的。 結構形式選擇:額定電壓選擇:應大于或等于線路的額定電壓。 額定電流選擇:應大于負載的額定電流。四、開關電器的選擇四、開關電器的選擇 選擇時應掌握以下原則： 1) 不能用它來分斷故障電流。 2) 使用時應根據需要正確地選擇相應規(guī) 格的產品。 3) 所控制負載的功率因

8、數(shù)不能低于規(guī)定值。 4) 本身不帶過載、短路、欠壓保護。 主要根據電源種類、電壓等級、所需觸點數(shù)及電動機容量進行選擇。2. 2. 組合開關的選擇組合開關的選擇 根據保護特性要求、分斷能力、電網電壓類型及等級,負載電流,操作頻率等進行選擇。 額定電壓和額定電流額定電壓和額定電流: :應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: :整定電流應與被控電機額定電流或負載額定電流一致。 過電流脫扣器過電流脫扣器:瞬時動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 根據一次側、二次側的電壓

9、等級及所需要的變壓器容量來選擇 。1. 1. 長期運行時長期運行時, , 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 控制電路最大負載時工作的電器 所需的總功率; KT 控制變壓器容量儲備系數(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控制變壓器容量應滿足已吸合的電器在控制變壓器容量應滿足已吸合的電器在起動其它電器時仍能保持吸合狀態(tài)，而起動電起動其它電器時仍能保持吸合狀態(tài)，而起動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，應由上兩式中所計算出的最大容量決定。式中,PST

10、同時起動的電器總吸收功率。 1. 1. 按鈕的選擇按鈕的選擇 1）根據使用場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）根據控制作用選擇按鈕帽的顏色起動或通用按鈕用綠色，停止按鈕用紅色。 3）根據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）根據使用場合和控制對象確定行程開關的種類： 一般用途行程開關還是起重設備 用行程開關。2）根據生產機械的運動特性確定行程開關的操作方式。3）根據使用環(huán)境條件確定行程開關的防護形式，如開啟式或保護式

11、。 2.2.行程開關的選擇行程開關的選擇第二節(jié)第二節(jié) 電動機的保護電動機的保護 電動機除了能滿足生產機械的加工工藝要求外，要想長期安全地正常運行，必須有各種保護措施。 保護環(huán)節(jié)是電氣控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分，可靠的保護裝置可以防止對電動機、電網、電氣控制設備以及人身安全的損害。 電動機的安全保護環(huán)節(jié)有短路保護、過載保護、過流保護、欠壓保護及弱磁保護等。一、短路保護一、短路保護 短路保護要求具有瞬動特性。 當電動機正常起、制動時，短路保護裝置不應誤動作。 熔斷器，串接于被保護的電路中具有瞬時脫扣功能的低壓斷路器專門的短路保護裝置 常用的方法短路原因：導線絕緣損壞、負載短路、接線 錯誤 圖9-1

12、 電動機常用保護類型示意圖短路保護過流保護過載保護欠壓保護 過載是指電動機工作電流超過其額定電流而使繞組發(fā)熱。低壓斷路器，帶長延時脫扣器常用的方法熱繼電器，具有反時限特性過流繼電器，具有反時限特性過載原因：突加負載、電壓降低、缺相運行二、過載保護二、過載保護三、過流保護三、過流保護電動機的工作電流超過其額定值的運行狀態(tài)。 常用的方法過電流繼電器低壓斷路器 電動機保護器 過流原因：不正確起動、負載過大過流保護用于直流電動機和繞線異步電動機。1.1.欠壓保護欠壓保護 在電源電壓降到允許值以下時，需要自動切斷電源。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作用的接觸器四、欠壓和失壓保護四

13、、欠壓和失壓保護常用的方法具有失壓保護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，KV通電吸合，電機正常工作欠壓時， KV斷電釋放，電機停轉。2.2.失壓保護失壓保護帶斷相保護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、斷相保護五、斷相保護圖9-3 固態(tài)斷相保護器工作原理斷相信號檢測電路串聯(lián)諧振式濾波電路斷相信號鑒別電路放大電路執(zhí)行電路穩(wěn)壓電路正常運行時:VS不會擊穿,VTH1不導通, VTH2 導通，VTH3導通,電機工作。斷相時: VS擊穿,VTH1導通, VTH2截止，

14、VTH3 阻斷,電機停轉。六、弱磁保護六、弱磁保護常用方法: 弱磁繼電器（欠電流繼電器）正常時:KA動作電機能運行欠流時:KA不動作電機不能起動常用于直流電機的勵磁保護 圖9-4 弱磁保護線路七、智能綜合保護七、智能綜合保護保護內容有保護內容有：1) 具有反時限特性的長延時過載保護2) 具有定時限的短延時短路保護3) 具有瞬時動作的短路保護4) 欠壓保護和過壓保護5) 漏電保護和斷相保護保護類型:短路,過載,欠壓,過壓,斷相及漏電。 采集電機三相線電流來判斷電機的短路、斷相及過載故障。 采集單相線電壓來判斷失壓和過壓故障。 采集零序電流來判斷漏電故障。智能綜合保護:采用單片機控制，可提高對電

15、動機的保護水平。 將采集到的電流、電壓信號通過信號處理單元變換為直流電壓信號送入A/D轉換輸入端，經A/D轉換后再送入單片機系統(tǒng)，CPU對采集來的信號進行處理、分析、判斷后發(fā)出相應的操作信號，實現(xiàn)相應的保護。 1.1.硬件電路硬件電路圖9-5 智能綜合保護裝置系統(tǒng)構成 軟件程序實現(xiàn)數(shù)據采集、信號處理、顯示控制及監(jiān)控。 數(shù)據采集和信號處理由單片機定時器T0完成。 顯示控制由單片機定時器T1完成。 監(jiān)控由單片機中斷0完成，監(jiān)控電動機運行時的電壓、電流及繞組溫升 。2.2.軟件設計軟件設計 智能綜合保護裝置集成化程度高、抗干擾能力強、工作溫度范圍寬、耗電小、參數(shù)設置方便，具有友好、靈活的顯示界面和按

16、鍵設置，安裝快捷，便于在各種生產環(huán)境中使用，是電動機保護裝置最先進、最可靠的換代產品。電動機的保護 小結故障危害故障危害常用保常用保護電護電器器短路保短路保護護短路短路電電流，使流，使電動電動機、機、電電器及器及導線導線等等電電氣設備嚴氣設備嚴重重損損壞，甚至引壞，甚至引發(fā)發(fā)火災火災 熔熔斷斷器器 低低壓斷壓斷路器路器過載過載保保護護溫溫升超升超過過其允其允許值許值，導導致致電動電動機的機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護電動電動機欠機欠壓壓下下運運行，行，負載沒負載沒有改有改變變，欠，欠壓壓下下電動電動機機轉轉速下降，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護 / / 零零壓壓保保護護發(fā)