电子增强的低压电动机保护与控制

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1、淮阴工学院毕业设计(论文)外文资料翻译系（院）：电子与电气工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：学号：外文出处：IEEETRANSACTIONSONINDUSTRYAPPLICATIONS,VOL.30,NO3.MAY/JLrNE1994附件：外文资料翻译译文指导教师评语：年月日签名：电子增强的低压电动机保护与控制摘要：无论今天还是将来电子增强都会是电动机保护和控制的主要研发方向。现今机电系统都是局限于简单的保护模式其中有典型的的一对一关系像输入（例如，电流）和反应（例如，偏转）。而微计算机芯片，其不断增加的处理速度和程序指令集给设计师在工具和自由打包多重保

2、护模式以及自定义保护提供了更好的方法。这种计算能力，使设计人员能够发展现代多功能电动机保护系统，其中包括以前仅通过复杂的硬连线控制电路的控制功能。设计师现在可以重新审视电机保护性的要求并提供独特的解决方案。另外,它也可以取代一些高层次的可编程控制器的解决方案并与专用控制器建立成一个更用户友好的，个体的电动机保护包。同样的包可以提供广泛的数据通信链路给工厂管理系统。这样的一个电机保护和控制系统针对电机的应用需求，在过去往往是超越实用性范围的。一、电机保护一般我们采取三步来改进电动机保护和控制。第一步是从物理的角度来研究保护电机。第二步是研究目前的电机保护和控制

3、的方法，并确定他们的长处和弱点。第三步，采取新的保护和控制系统，并确定现代技术是否可以提供一些更好的解决方案。二、电机物理绕组故障是电机的主要故障之一，所以一个保护装置的最基本功能是必须能够保护电机绕组。如今电机使用的大多数绝缘系统在本质上是有机的，因此，绝缘系统受到过热催化使电机绝缘系统遭到破坏。这些热量是由于电流通过绕组产生的，而且热量是电流的平方函数。在一般情况下，过多的热量与电机两个方面的性能相关。第一个涉及的瞬态过载其发生在250%和1000%的满负荷电流之间。瞬态条件包括电动机起动,即起动电流几乎包括电动机牵引加速全部时间;电机堵转，即电机不能加

4、速负载,或者突然机械堵塞引起电机停止或拖延的电机堵塞。在这些条件下电机绕组会在几秒钟通常少于25秒内达到最高限制温度。第二方面涉及运行过载。在这种条件下电机始终运行，从而使一些提供冷却作用绕组逐渐增加温度。运行过载发生在从一倍到两倍的满负荷电流范围之间。三、热装置目前，在许多工业应用的低电压电动机通过热元件保护其在过载范围内。通过对电机电流做出反应，热元件将偏转或软化，导致电机接触器打开。如今常见的热元件是采用双金属或共晶合金制成过载继电器。热元件物理性质是每个元素电流随时间发生变化的一个函数。上述两个方面相互独立，不能由一个单一性质的热元件满足不妥协。一个

5、典型的热过载元件的特征由一个电机全负荷电流和一个单一的过载等级设计窄范围组成。过载等级相当于时间量在其动作时六倍额定电流（假定为相当于起动电流）流通过它从一个初始的冷态。几个缺陷可以在过载加热器检查热元件时被注意到。第一个缺点是热元件不能接近电机的热质量和传热特性[1],[2]。这意味着其冷却和加热性能不满足电机。一个典型的热元件在动作后大约需要90秒冷却到其初始条件。在另一方面，电机最大的线圈温度跳闸后需要一到三个小时(这取决于电机的尺寸)冷却到其初始条件。此外，热元件具有一个过载等级，典型的有10，20，或30级。但当电流通过它由于热元素发生反应，这元件

6、偏转接近其跳闸位置。（见图1。）当电机相对于冷电机是热的元件在约三分之一的时间时动作。例如，一个典型的20级热过载继电器，在典型的启动条件时当元件是热的会在5至6秒时动作，和13至15秒当元素变冷。从电机的角度，在相同载荷作用下，无论是冷或热条件都会花很长的时间从新开始。热元件和电机性能差异是由于它们的热时间常数的巨大差异导致的。RTD介绍另一个传热元件与相同状态下电机具有极大的不同的时间常数，除非他们是完美的位置，他们将显示温度小于实际瞬态过载条件下温度。RTD也将需要额外的电子允许这种测量和继电保护。RTD成本监测经济禁止使用小电机尺寸。四、理想的电机保

7、护理想情况下，过载等级应该比只是在寒冷和温暖的电机加速时间条件要长（见图2）。这个非常具体的要求，不能被用在现在过载继电器的热元件上。目前，对一个电机的任何保护模式设想通常是离散的解决方案。这样的原则缺点是成本高。每个额外增加的保护装置使盈亏平衡点提高。盈亏平衡点是保护成本高于重置这个电机，或时间的过程。因此，一个设计目标就是保护方案的成本最小化。图1冷，温，跳闸时双金属片变形情况除了保护好电机，电机本身可以作为一个传感器来监测电机负载变化这样可以反映损失的负荷，干扰，或在这个过程中的一些改变。热元件的性能只能提供一个大概的电机性能。利用现代技术只是模仿现有

8、热元件的性能存在疑惑之处。理想的情况下，设计师应该从