电力拖动与控制 第2版 教学课件 ppt 作者 李 岚 第九章

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1、第九章,电力拖动与控制,电器元件的选择和电动机的保护,电器元件的选择 电动机的保护,主要内容,一、接触器的选择,1. 接触器种类,根据接触器所控制的负载性质来选择：,第一节 电器元件的选择,2. 接触器额定电压,主触点的额定电压要根据主触点所控制负载电路的额定电压来确定。,3. 接触器额定电流,一般情况下，接触器主触点的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流 。,式中，IN 接触器主触点额定电流； K 经验常数,一般取11.4； PN 被控电动机额定功率； UN 被控电动机额定线电压。,电压等级为： 交流线圈 36、110、127、220、380V 直流线圈 24、48、110、220、44

2、0V等 一般接触器电磁线圈均选用较低的电压值, 如110V、127V, 但如果控制电路比较简单可选 用380V、220V。,4. 接触器电磁线圈的额定电压,根据控制线路的要求而定。 交流接触器通常有三对常开主触点和四至 六对辅助触点。 直流接触器通常有两对常开主触点和四对 辅助触点。,5. 接触器触点数目,6. 接触器额定操作频率,交流接触器为600次/h。 直流接触器为1200次/h。,应主要考虑电源种类、触点额定电压和额 定电流、线圈额定电压或额定电流。触点组 合方式及数量、吸合时间及释放时间等因素。,主要参数: 过电流继电器-额定电流和动作电流 欠电流继电器-额定电流和释放电流 过电压继

3、电器-额定电压和动作电压 欠电压继电器-常用电磁式继电器或小型接触器,1. 电磁式继电器的选择,二、继电器的选择,按电动机型式、工作环境、起动情况及负载 性质等几方面综合加以考虑。 （1） 热继电器结构型式 电机Y接法时,选用两相结构;电网电压严重 不平衡,选用三相结构;电机接法时,选用带 断相保护装置的三相结构。 （2） 热继电器额定电流 正常运行的电动机取(0.951.05)IN 。 过载能力较差的电动机取(0.60.8)IN 。,2.热继电器的选择,电流种类和电压等级: 电磁阻尼式和空气阻尼式，其线圈的电流 种类和电压等级应与控制电路的相同。 延时方式:通电延时型和断电延时型。 触点型式

4、和数量:根据控制电路的要求来择。 延时精度: 电磁阻尼式适用于精度要求不高的场合。 电子式适用于延时精度要求高的场合。 操作频率:不宜过高，否则会影响电寿命。,3. 时间继电器的选择,线圈的电流种类和电压等级应与控制电路 一致。 触点的数量、种类及容量要根据控制电路 需要来选定 。,4. 中间继电器的选择,（1） 熔断器类型 根据线路要求、使用场合及安装条件选择。 保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配。 （2） 熔断器额定电压及额定电流 熔断器的额定电压线路的工作电压 额定电流所装熔体的额定电流,1. 一般熔断器的选择,三、熔断器的选择,对于没有冲击电流的负载 : IRN IN 对于长期工作

5、的单台电动机: IRN （1.52.5）IN 对于频繁起动的电动机: IRN （33.5）IN 对于多台电动机长期共用一个熔断器: IRN （1.52.5）INmax+IN,（3） 熔断器熔体额定电流,快速熔断器接入交流侧，熔体额定电流选为,注意:快速熔断器熔体的额定电流是以有效值 表示的，而硅整流元件和晶闸管的额定 电流是以平均值表示的。,IRN k1IZmax,式中, IZmax 可能使用的最大整流电流； k1与整流电路形式及导电情况有关的系数。,（1） 快速熔断器熔体的额定电流,2. 快速熔断器的选择,快速熔断器接入整流桥臂，熔体额定电流 选为:,IRN 1.5IGN,式中,IGN 硅整

6、流元件或晶闸管的额定电流。,（2） 快速熔断器额定电压,式中,UF硅整流元件或晶闸管反向峰值电压; URE 快速熔断器额定电压; k2 安全系数，一般取为1.52。,主要根据使用场合、电源种类、电压等级、电机容量及所需极数来选择。,1. 刀开关的选择,用于隔断电源，选用无灭弧罩的；用于分 断负载,选用有灭弧罩、且用杠杆操作的。,结构形式选择:,额定电压选择:应大于或等于线路的额定电压。,额定电流选择:应大于负载的额定电流。,四、开关电器的选择,选择时应掌握以下原则： 1) 不能用它来分断故障电流。 2) 使用时应根据需要正确地选择相应规 格的产品。 3) 所控制负载的功率因数不能低于规定值。

7、4) 本身不带过载、短路、欠压保护。,主要根据电源种类、电压等级、所需触点数及电动机容量进行选择。,2. 组合开关的选择,根据保护特性要求、分断能力、电网电压类 型及等级,负载电流,操作频率等进行选择。 额定电压和额定电流:应大于或等于线路的额 定电压和额定电流。 热脱扣器:整定电流应与被控电机额定电流或 负载额定电流一致。 过电流脱扣器:瞬时动作整定电流由下式确 定: IZ KIS 。 欠电压脱扣器:额定电压应等于线路的额定电压。,3. 低压断路器的选择,根据一次侧、二次侧的电压等级及所需要 的变压器容量来选择 。,1. 长期运行时, 按下式选择 PT KTPXC,选择分为两种情况：,式中,

8、 PT 控制变压器所需容量; PXC 控制电路最大负载时工作的电器 所需的总功率; KT 控制变压器容量储备系数。,五、控制变压器的选择,PT 0.6PXC + 1.5PST,2控制变压器容量应满足已吸合的电器在起动其它电器时仍能保持吸合状态，而起动电器也能可靠地吸合。,最后所需控制变压器的容量，应由上两式 中所计算出的最大容量决定。,式中,PST 同时起动的电器总吸收功率。,1. 按钮的选择 1）根据使用场合和具体用途选择按钮形式 若安装于控制柜面板上,需采用开启式的。 若显示工作状态，需采用带指示灯的。 若避免误操作，需采用钥匙式的。 若避免腐蚀性气体侵入，需采用防腐式的。 2）根据控制作

9、用选择按钮帽的颜色 起动或通用按钮用绿色，停止按钮用红色。 3）根据控制回路需要确定触头数量和按钮数量,六、主令电器的选择,1）根据使用场合和控制对象确定行程开关的 种类： 一般用途行程开关还是起重设备 用行程开关。 2）根据生产机械的运动特性确定行程开关的 操作方式。 3）根据使用环境条件确定行程开关的防护形 式，如开启式或保护式。,2.行程开关的选择,第二节 电动机的保护,电动机除了能满足生产机械的加工工艺要求外，要想长期安全地正常运行，必须有各种保护措施。 保护环节是电气控制系统不可缺少的组成部分，可靠的保护装置可以防止对电动机、电网、电气控制设备以及人身安全的损害。 电动机的安全保护环

10、节有短路保护、过载保护、过流保护、欠压保护及弱磁保护等。,一、短路保护,短路保护要求具有瞬动特性。 当电动机正常起、制动时，短路保护装置不应误动作。,熔断器，串接于被保护的电路中 具有瞬时脱扣功能的低压断路器 专门的短路保护装置,短路原因：导线绝缘损坏、负载短路、接线 错误,图9-1 电动机常用保护类型示意图,短路保护 过流保护 过载保护 欠压保护,过载是指电动机工作电流超过其额定电流 而使绕组发热。,低压断路器，带长延时脱扣器,热继电器，具有反时限特性,过流继电器，具有反时限特性,过载原因：突加负载、电压降低、缺相运行,二、过载保护,三、过流保护,电动机的工作电流超过其额定值的运行状态。,过

11、电流继电器 低压断路器 电动机保护器,过流原因：不正确起动、负载过大,过流保护用于直流电动机和绕线异步电动机。,1.欠压保护 在电源电压降到允许值以下时，需要自动 切断电源。,欠压继电器,具有欠压脱扣器的断路器,具有失压保护作用的接触器,四、欠压和失压保护,具有失压保护作用的接触器,零压继电器,如图9-1欠压继电器KV： 正常电压时，KV通电吸合，电机正常工作 欠压时， KV断电释放，电机停转。,2.失压保护,带断相保护的热继电器 电压继电器 电流继电器,固态断相保护器如图9-3 :,断相原因：电源一相断线、绕组一相断线、熔 断器、接触器、断路器等接触不良。,五、断相保护,图9-3 固态断相保

12、护器工作原理,正常运行时:VS不会击穿,VTH1不导通, VTH2 导通，VTH3导通,电机工作。,断相时: VS击穿,VTH1导通, VTH2截止，VTH3 阻断,电机停转。,六、弱磁保护,常用方法: 弱磁继电器（欠电流继电器）,正常时:KA动作 电机能运行 欠流时:KA不动作 电机不能起动,常用于直流电机的励磁保护,图9-4 弱磁保护线路,七、智能综合保护,保护内容有： 1) 具有反时限特性的长延时过载保护 2) 具有定时限的短延时短路保护 3) 具有瞬时动作的短路保护 4) 欠压保护和过压保护 5) 漏电保护和断相保护,保护类型:短路,过载,欠压,过压,断相及漏电。,采集电机三相线电流来

13、判断电机的短路、断相及过载故障。 采集单相线电压来判断失压和过压故障。 采集零序电流来判断漏电故障。,智能综合保护:采用单片机控制，可提高对电 动机的保护水平。,将采集到的电流、电压信号通过信号处理单 元变换为直流电压信号送入A/D转换输入端， 经A/D转换后再送入单片机系统，CPU对采集来 的信号进行处理、分析、判断后发出相应的操 作信号，实现相应的保护。,1.硬件电路,图9-5 智能综合保护装置系统构成,软件程序实现数据采集、信号处理、显示控 制及监控。 数据采集和信号处理由单片机定时器T0完成。 显示控制由单片机定时器T1完成。 监控由单片机中断0完成，监控电动机运行 时的电压、电流及绕组温升 。,2.软件设计,智能综合保护装置集成化程度高、抗干扰 能力强、工作温度范围宽、耗电小、参数设 置方便，具有友好、灵活的显示界面和按键 设置，安装快捷，便于在各种生产环境中使 用，是电动机保护装置最先进、最可靠的换 代产品。,