第九章-电器元件的选择和电动机的保护..ppt

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1、第九章第九章电器元件的选择电器元件的选择和电动机的保护和电动机的保护 电器元件的选择电器元件的选择 电动机的保护电动机的保护主要内容主要内容一、接触器的选择一、接触器的选择1.1.接触器种类接触器种类根据接触器所控制的负载性质来选择：直流负载用直流接触器交流负载用交流接触器频繁动作的交流负载，用带直流电磁线圈的交流接触器第一节第一节 电器元件的选择电器元件的选择2.2.接触器额定电压接触器额定电压 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。3.3.接触器额定电流接触器额定电流 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

2、；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、440V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。4.4.接触器电磁线圈的额定电压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。5.5.接触器触点数目接触器触点数目6.6.接触器额定操作频率接触器额定操作频率 交流接触器为600次/h。直流接触

3、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1.1.电磁式继电器的选择电磁式继电器的选择二、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 1）热继电器结构型式热继电器结构型式 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 2）热继电器额

4、定电流热继电器额定电流 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。2.2.热继电器的选择热继电器的选择 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。3.3.时间继电器的选择时间继电器的选择 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。4.4.中间继电器的选择中间继电器

5、的选择 （1 1）熔断器类型熔断器类型 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 2）熔断器额定电压及额定电流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 1.1.一般熔断器的选择一般熔断器的选择三、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 3）熔断器熔体额定电流熔断器熔体额定电流 快速熔断器接入交流侧，熔体额定

6、电流选为注意注意: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 1）快速熔断器熔体的额定电流快速熔断器熔体的额定电流2.2.快速熔断器的选择快速熔断器的选择 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 硅整流元件或晶闸管的额定电流。（2 2）快速熔断器额定电压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、

7、电压等级、电机容量及所需极数来选择。1.1.刀开关的选择刀开关的选择 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。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。2.2.组合开关的选择组合开关的选择 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

8、,操作频率等进行选择。额定电压和额定电流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 。欠电压脱扣器欠电压脱扣器:额定电压应等于线路的额定电压。3.3.低压断路器的选择低压断路器的选择 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。1.1.长期运行时长期运行时,按下式选择按下式选择 PT KTPXC选择分为两种情况：式中,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

9、器的选择五、控制变压器的选择 PT 0.6PXC +1.5PST 2 2控制变压器容量应满足已吸合的电器在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。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。1.1.按钮的选择按钮的选择 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）根据控制作用选择按钮帽的颜色

10、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。2.2.行程开关的选择行程开关的选择第二节第二节 电动机的保护电动机的保护 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

11、全保护环节有短路保护、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 常用的方法短路原因：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，带长延时脱扣器常用的方法热继电器，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、过载保护二、过载保护三、过流保护三、过流保护电动机的工作电

12、流超过其额定值的运行状态。常用的方法过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。1.1.欠压保护欠压保护 在电源电压降到允许值以下时，需要自动切断电源。常用的方法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、欠压和失压保护四、欠压和失压保护常用的方法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。2.2.失压保护失压保护带断相保护的热继电器电压继电器电流继电器 常用的方法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

13、 断器、接触器、断路器等接触不良。五、断相保护五、断相保护图9-3 固态断相保护器工作原理断相信号检测电路串联谐振式滤波电路断相信号鉴别电路放大电路执行电路稳压电路正常运行时: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、智能综合保护七、智能综合保护保护内容有保护内容有：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

14、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。1.1.硬件电路硬件电路图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

15、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。2.2.软件设计软件设计 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。电动机的保护 小结故障危害故障危害常用保常用保护电护电器器短路保短路保护护短路短路电电流，使流，使电动电动机、机、电电器及器及导线导线等等电电气气设备严设备严重重损损坏，甚至引坏，甚至引发发火灾火灾 熔断器熔断器 低低压压断路器断路器过载过载保保护护温

16、升超温升超过过其允其允许值许值，导导致致电动电动机的机的绝缘绝缘材料材料变变脆，寿命脆，寿命缩缩短短 热继电热继电器器欠欠压压保保护护电动电动机欠机欠压压下运行，下运行，负载负载没有改没有改变变，欠，欠压压下下电动电动机机转转速下降，定子速下降，定子绕组绕组的的电电流流增加增加 接触器接触器 电电磁式磁式电压继电电压继电器器失失压压保保护护 /零零压压保保护护发发生生电电网突然停网突然停电电后，当后，当电电源源电压电压恢复恢复正常正常时时，电动电动机便会自行启机便会自行启动动运运转转 接触器接触器 中中间继电间继电器器过过流保流保护护限制限制电动电动机的启机的启动动或制或制动电动电流流过过大大电电磁式磁式过电过电流流继电继电器器弱磁保弱磁保护护若直流若直流电动电动机启机启动时电动动时电动机的励磁机的励磁电电流流太小，太小，产产生的磁生的磁场场太弱，将会使太弱，将会使电动电动机机的启的启动电动电流很大流很大 弱磁弱磁继电继电器（即器（即欠欠电电流流继电继电器）器）