电动机综合保护电路基础知识

电动机综合保护电路基础知识第1页，共45页，2023年，2月20日，星期一其性能优良、工作可靠、使用安全，技术先进。

保护范围；

①过载保护②断相保护③短路保护④漏电保护电动机电子综合保护装置的特点电动机电子综合保护装置是一种以各种电子元件为基础，实现对电动机进行各种保护功能的装置第2页，共45页，2023年，2月20日，星期一由取样与整定电路获得与温度或电流成正比的电压信号，通过过载鉴幅电路，判断是否过载。在已过载的情况下，使信号电压（必要时经过放大环节）输入定时电路，定时电路的作用主要是充分模拟电机的发热与冷却特性，在必须切断电源或可以重新送电时，定时电路通过后级动作鉴幅电路，将发出一个阶跃信号，使执行电路动作，最后发出跳闸或恢复信号，完成过载保护或使过载后自复。过载保护的基本原理第3页，共45页，2023年，2月20日，星期一断相保护电路与过载保护电路比较，引入了不平衡鉴幅电路。因为流入电动机绕组电流不平衡，达到一定程度就是故障状态，而断一相则是最严重、最常见情况，故必须引入不平衡鉴幅电路。引入定时电路的目的是考虑到可能出现的瞬时不平衡状态。断相保护电路的基本原理第4页，共45页，2023年，2月20日，星期一因煤矿低压开关的过流保护是作为馈电开关的后备保护，因此在速动的前提下，仍要有一定的延时，故必须引入定时电路。此外，为了使过流保护具有自锁的特性，在动作鉴幅电路或执行电路中必须有记忆特性。过流（短路）保护电路的基本原理第5页，共45页，2023年，2月20日，星期一漏电闭锁只能在交流接触器分断后才投入，但由于电弧熄灭需要一定时间，电动机绕组断电产生的反电势及电动机的惯性在绕组产生剩磁电势，会对保护电路造成危害，故为安全起见，一般常在检测电路前增设延时闭合接点JS。漏电闭锁保护电路基本原理第6页，共45页，2023年，2月20日，星期一电动机电子综合保护装置的电子电路主要包括取样电路、鉴幅电路、放大电路定时电路记忆电路、执行电路及进行综合时所需要的逻辑控制电路和电源电路。第7页，共45页，2023年，2月20日，星期一鉴幅电路在整个综合保护装置中占据十分重要的地位，除了要求温度变化与电压波动有较好的稳定性外还要求；

1、具有良好的阶跃特性，使保护装置动作干脆。

2、具有一定的可调节回差。

3、具有较高的输入电阻。

4、输出幅度大且具有一定的负载能力。鉴幅电路的主要要求第8页，共45页，2023年，2月20日，星期一1、稳压管鉴幅电路。2、稳压管与晶体管组合鉴幅电路。3、施密特电路－射极耦合电路。4、JEC－2集成触发器5、集成运放鉴幅器。鉴幅电路的常用电路第9页，共45页，2023年，2月20日，星期一为了使电子保护装置具有很宽的整定范围，采用空心互感器，所以取出的电压信号非常微弱，为了使后级电路可靠工作，必须对过载信号进行放大。另外为了获得过载保护优良的反时限特性，要求20％过载动作时间为20min，而50％过载动作时间为3min，二者相差几乎7倍，可是如在整定电流时过载信号电压取3V，则20％过载时取3.6V，50％过载时取4.5V、二者相差仅0.9V，这样微小的电压差要获得相差7倍的动作时间，给定时电路的时间带来很大的困难。因此需要对信号电压进行放大，以增加不同过载时信号电压的差值。对放大电路的要求是；

1、放大电路增益稳定，不随温度、电压等外部条件变化而变化。

2、增益调节方便。

3、有足够高的输入阻抗。能满足上述要求的理想放大器，是由集成运放组成的比例放大器与各种加法器、减法器。放大电路主要要求第10页，共45页，2023年，2月20日，星期一定时电路是为了获得各种保护所需要的动作时间，对于漏电保护、短路保护和断相保护，由于仅要求速动或某一固定时限，其定时电路设计简单，对过载保护，定时电路要模拟电动机的发热特性与冷却特性。常用电路有；

1、平方电路。

2、时间常数可变定时电路。定时电路的作用和常用电路第11页，共45页，2023年，2月20日，星期一记忆电路是为了实现短路保护的自锁功能，主要要求；

1、具有很强的抗干扰能力。

2、具有一定的快速性常用电路有；⑴双稳态电路。⑵施密特触发器。⑶有触点电路。记忆电路主要要求和常用电路第12页，共45页，2023年，2月20日，星期一执行电路主要由灵敏继电器构成。灵敏继电器动作可由起开关作用的晶体管或可控硅的导通来实现。主要连接方式有（1）代替交流接触器的自保接点实现控制。（2）将灵敏继电器触点串入控制回路，这种控制方式继电器的接点要求承受较大的冲击电流，但串入控制回路，当电机绝缘下降后，继电器的接点打开使电动机不能起动，能够实现漏电闭锁。（3）通过触发可控硅实现控制执行与接口电路主要构成第13页，共45页，2023年，2月20日，星期一XD-2（3）本质安全型先导组件工作原理第14页，共45页，2023年，2月20日，星期一先导组件主要由电源、控制电路、比较放大电路和执行继电器四部分组成。电源从插接端a3、b3输入，隔离变压器次级有二个输出线圈。其中一个线圈专门供先导回路。另一个线圈的输出经桥式整流、电容滤波、稳压，做为比较放大和执行电路的直流电源。第15页，共45页，2023年，2月20日，星期一先导控制回路从电源从插接端子a6、b6引出。当引出的控制电路按图示方向接入二极管，而且形成闭合状态时，电路中流过一个由二极管整流后的半波直流，在限流（兼取样）电阻R1、R2产生一个半波直流电压。这一直流电压由R3、R4和C3、C4滤波后，经R8加到运算放大器IC2的同极性输入端3，于是IC2输出负电位，使继电器K通电吸合、触点闭合，否则继电器触点处于常开状态。图示中电阻R0表示外部连接导线或电缆的最大允许阻抗为100欧姆。当控制电路端子a6、b6引出部分发生断路或短路时，可以保证本组件的继电器不动作。第16页，共45页，2023年，2月20日，星期一XD-3本质安全型先导组件电气原理图第17页，共45页，2023年，2月20日，星期一PIR-500电动机智能综合保护器使用说明第18页，共45页，2023年，2月20日，星期一概述第19页，共45页，2023年，2月20日，星期一

PIR-500保护器是可适用于含有爆炸性气体（甲烷）和煤尘的煤矿井下智能化多功能综合保护器，能与380V、660V、1140V，3300V电压等级，额定最大电流至500A的各种型号的磁力起动器配套使用，以实现供电系统的各种保护。保护器采用了先进的微处理器。高精度的数据处理及先进的保护算法，保护精度高、反应速度快。能完成漏电闭锁、欠压、过压、三相不平衡、过载、短路、风电闭锁、瓦斯保护、温度测量等多种保护功能。第20页，共45页，2023年，2月20日，星期一①采用4×8汉字字符液晶显示器，配合菜单式人机交互界面，操作直观简便。运行时实时显示当前三相电流和系统电压及系统时间，显示信息丰富。②各项保护功能参数均可以通过菜单选择调整，适用范围广，保护精度高。③具有“记忆”功能。每次调整的各项保护功能参数均记忆保存，下次上电或系统复位时自动提取上一次设定的参数。而且，保护器还能记忆故障信息，可纪录最多99次详细故障（包括故障类型、故障线电压、故障电流、故障时间等），及最多9999次的累计故障跳闸次数，最多9999次的累计短路跳闸次数，最多9999次的累计合闸时间。可以通过菜单调出来显示。方便维护。该保护器有如下特点第21页，共45页，2023年，2月20日，星期一④具有软硬件自检功能，如有问题，系统给出相应的出错信息。⑤通过门上按钮可以方便的进行整定值调整、保护试验、信息查询等功能。⑥具有频率输出功能，可输出200－1000Hz,对应0～1.4倍的额定电流。⑦可选择数据通信接口与监控系统连接。根据用户需要可以配备RS-458或者国内领先的电力线载波通信接口。保护器采用模块化结构，优化的软硬件抗干扰处理，具有友好的人机界面，使安装、使用、维护更简单，使用寿命大为增加。第22页，共45页，2023年，2月20日，星期一PIR-500电动机智能综合保护器原理第23页，共45页，2023年，2月20日，星期一本保护器由电流、电压传感器、主控板及显示屏三部分组成。电流传感器为空心电流互感器，直接穿在三相母线上，便可获得与一次侧电流成正比的电流信号。电压传感信号由变压器提供线电压（额定电压为10V）即变比为1140/10、660/10、3300/10。容量0.1A。瓦斯传感器由测量瓦斯浓度的传感器输出200～1000Hz的频率，对应0－4％的瓦斯浓度，保护器采集频率后转化为相应的瓦斯浓度从而实现瓦斯检测及保护。第24页，共45页，2023年，2月20日，星期一主控板是对采集的模拟量及开关量进行快速的采样并完成各种运算处理，一方面能实时在显示屏显示三相电流及电压值、瓦斯浓度、开关温度；在出现故障时能根据故障性质决定跳闸时间、并记忆故障有关参数以便查询，在必要时还可通过RS485通讯接口与整个监视系统进行通讯。键盘（按钮）共四个；“上行”“下行”“确定”“复位”。通过简单操作可随时对保护器的保护功能进行整定，当装入隔爆型磁力启动器后，除可以通过窗口观察到显示屏的各种信息外，通过在开关本体上的按钮也可在现场不打开开关外壳的情况下完成对保护器的各种保护功能的整定及试验，使之真正实现保护器的智能化。第25页，共45页，2023年，2月20日，星期一PIR-500智能电动机综合保护器方框图第26页，共45页，2023年，2月20日，星期一PIR-500电动机智能综合保护器保护功能第27页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑴额定电流工作值Ie；本保护器有极宽的额定电流范围整定范围从5－500A，额定电流小于30A时调节步长为1A，否则调节步长为5A。⑵短路保护短路保护可通过软件整定为；2－10倍Ie⑶短路闭锁保护可选择“打开”、或者“关闭”。打开该功能时，当短路电流大于10倍的额定电流时，保护器“故障报警”，但并不分闸，由上一级的馈电开关来分断，（以防止通过接触器分断，导致接触器烧毁），直到检测到三相电流都已经低于10倍的额定电流时才分闸闭锁。关闭该功能时，只要实际电流超过设定的短路电流，短路保护就会动作。保护功能整定第28页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑷三相不平衡保护不平衡系数50～85％由软件整定，动作时间为1S～240S可调。⑸过载保护根据过载动作时间表进行动作，闭锁90S后自动复位。⑹欠压保护保护可由软件整定为50～85％额定电压值，动作时间为1S～240S可调。⑺过压保护保护可由软件整定为110～120％额定电压值。第29页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑻漏电闭锁保护开关合闸前对供电线路对地绝缘进行检测。当绝缘电阻低于12K（380）、24K（660V）、42K（1140V）、100K（3300V）时漏电闭锁，使磁力起动器不能合闸。当绝缘电阻值上升到闭锁值的1.5倍（3300V为1.3倍）时，自动解除漏电闭锁。⑼联控功能由软件设置“联控”与否。可设定联控时间及反馈时间。⑽开关设置；远近控可选择。第30页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑾瓦斯检测；可选择“频率量”输入或“开关量”输入，也可将该功能关闭。可选择瓦斯保护的动作点。如果为“频率量”输入，200－1000Hz频率量输入。⑿温度检测可选择“模拟量”输入或“开关量”输入，也可将该功能关闭。该功能可打开或关闭。并且可设置超温点。第31页，共45页，2023年，2月20日，星期一保护技术参数第32页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑴短路保护；动作时间＜100mS⑵欠压保护；按照设定参数及动作时间动作。动作时间精度±20％。⑶过电压保护；动作时间5S⑷三相不平衡；按照设定参数及动作时间动作。动作时间精度±20％。第33页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑸过载保护；过载动作时间采用反时限实时计算，具有热记忆特性，动作时间如下表；过载倍数动作时间1.052h不动作1.25＜t＜10min1.51＜t＜3min6.008≤t≤16sPIR－500保护器过载动作时间表第34页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑹瓦斯检测；

a）如果为“频率量”输入，检测周期60S，

b）独立检测，即使在常规保护（包括过载、短路等）动作后也检测。

c）如果为“开关量”输入，则保护器检测时间200mS，动作时间＜200mS。⑺温度检测；

a）如果为“模拟量”输入，检测周期10S，动作时间＜100mS。温度信号处理遵循REC-PT100/3850标准。即使在保护（包括过载、短路等）动作后也检测。

b）如果为“开关量”输入，则保护器按开关量动作。⑻漏电检测回路；漏电检测回路接入可控，由合闸到分闸后延时5S再接通投入。第35页，共45页，2023年，2月20日，星期一③测量技术参数交流量输入；额定电流；Ie＝5～500A

额定电压；10V

额定频率；50Hz

测量内容；U、I、R、瓦斯。测量精度；±5％。开关量输入；输入方式；光电隔离。分辨率；20mS

漏电闭锁回路；检测电压；DC12V

检测电流＜1mA。第36页，共45页，2023年，2月20日，星期一④通讯功能本保护器通过RS485可实现与监控系统上位机的通讯，可完成包括远方分闸、远方合闸、修改参数、查询开关状态、查询模拟量、查询软件版本号、复位等操作。具体可实现的全部操作请参照《宇坤磁力Ⅱ型通讯规约》。第37页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑤显示部分本保护器显示包括一个有背光的4×8汉字字符型液晶显示屏及两个为红色和绿色的发光二极管。在正常工作时显示屏将同时显示三相工作电流值及系统的相电线电压值。在整定时通过按键显示各种菜单、各种整定参数值、故障参数值以及实验结果。在正常工作时，故障工作灯红色发光管熄灭、电源指示绿色发光管点亮。在保护器发现故障情况时（如不平衡、过载、短路等）红色发光管闪动，保护器跳闸后红色发光管点亮。第38页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑥故障查询故障查询最多可记录99次故障，包括故障电流、故障电压、故障类别、故障发生时间。故障按发生时间倒序排列，即发生故障的时间越近，序号越小。如果故障发生超过99次，则可查询最新的99次故障。超过99次故障的纪录被自动覆盖。由于累计信息最多可记录99次故障，而故障清零和累计清零不一定同时发生，可能导致累计信息与故障查询的结果不一致。所以如果保护器故障已经超过99次，譬如为100次，那么累计信息中查询到的“故障跳闸次数”为100次，而故障查询中仅可查到最新的99次故障。第39页，共45页，2023年，2月20日，星期一⑦累计信息查询累计合闸时间、故障跳闸次数、短路次数最大可记录9999次（小时）⑧试验功能合闸运行时若进行试验，则会提示分闸操作。试验只能在开关分闸状态下进行。试验包括过载保护试验，短路保护试验、三相不平衡保护试验、漏电试验。请按系统图接线，则试验信号由保护器自动引入。在菜单中选中试验后，试验信号自动接进来。如果未检测到该信号或