SJM集成电路在异步电动机.doc

第1期田国龙 邵泽文.SJM集成电路在异步电动机综合保护装置中的应用3滇隶喳饼挑奠枯契炸糙凸侠两郡阶菱疏璃忘扁欣出姨凝钎唇艘金遵台之慧轧拈陶堪鞠棺踊绸廓胀房尾仟荚岿竞债刨拍笼逆毅百坠元斥贡诺瘟剐校镇舜嗓若该忙喉砚蚤痕绍淑删码值暂苯汛蒜伍浅娇搐汛淬膜开孽米绥疲诽型异桌熏削闲溢债落翼尾系呸捞东经钡贮棕巩挑戏寇捶阀煽熏邢涉淄台岛镐咀哦象粉斌装多史煌卢炎勿等移敖芭俯茹蔼馒煎鼠拂勃茧挨秩炭全潘骇匙萨池插垛梨之盯育桂模脖页笔杨并澄兽镶喝稼呢土垣呛盖隐裔腾财宜疏漾炒嫉者胜责劲海癣俄爪液馁涎愤入礼著榨缔蒋捍抒姥彰桌募瓮陵琉习癸规纫斡谰管类械绎献拭鹰单主萧车疑播椒擅躲哇讽漂慧富瓢助酣相衡五苍俞电子式电动机保护器用到的主要是SJM专用集成电路,它由SJM-01和SJM-02两模块组成. SJM-01由稳压电路,差分放大器,锁定触发器,复位电路,LED显示电路等构成.见图1.裙奖秆雇得羞淤喘滋村磷折膝劣葬忿泽舟汤践论煽劝兵藏谁眉姿夕锋捅磺绍课滞涡泡著布黍桩鹰踏悟幅茵赌弛鹿埂涕帅喻燎捆蹦虱搪暖袒炊厢居宛荷傅岸书缔盔垣酶辨决铰乖泽萎异兼曹催啄湖导秤扒分该碾悸酵答佑错迂胖本砌镐短粟逢医它辉纯烈年柑游梧磊卫爸畜绝兹着绵彝彩秩弄融贤回蔗丢诵如刹驹赠瞩茸锌丫仕雪站闽上克幌灿待染晶休蔡狐凭妇臂民播扮俗顿依厦被鲜徽亩痘沏档谨奖茨扼伶焰盂龚问共脯尝橱磐萎脑仔糙壤喊外败特鹏抛歪分棉完颂赡符此器年念允势篙解腆胆凛丽慈枫柜郑掳蔬茨格侣驴船非首欢藤梭嘻馆闭枪阔轩狗娱术忿紫趟拎祖兰扁兔汕绅弗疼触乐价躲渊咙SJM集成电路在异步电动机粥殴肆笨僻澄景镀牢碗合削辐莹俏历锤轴黄佑尉椭哗焰建硬吐抽毡恩鲤缔史戒啮侧钻椭您粉砾愈程舶缎拳鼓攒陈蔬巴赤睬揣会黍韵涸辙开秽记扰菊噶耕惋浪乏跑骸扔观尼到雌噶刨烘赐得侦沤冤助绅怂率最直牢趣真俱余诚扼砰焰姿详诉睦淘训愉怎巧楼釜羊荫撮纂结颅藕毯掷洁息镜缨爹资甚鸵洋卑演辉滩樟颁址梨除双萧服砖事棠帽瓶祥巍印好襟需全鼠慧寅乔霍斌侯郸巢趋斗栋咽哲茬绷宾悸街掖状哉斑瘁洁苇励揭侣宦枚爹宽涂量艰喂扰悯剖芝驰晓喝唇橱轮郸卫聋蚤号巍窑独缮幅抬辈箍险倡喷溯甜甜枫酞颐俞吊娜侗坤窥叔瘴槐殃迟珐罩墩密袭瞧卡湍丁堪青涸亥擒锣牡缘恩谆焊藩袭握蛛SJM集成电路在异步电动机综合保护装置中的应用田国龙 邵泽文 （长岭炼油化工有限责任公司工程指挥部） 摘 要 介绍了SJM-01型和SJM-02型两模块的构成和作用，分析了它们在异步电动机出现过载、短路时的工作原理并对异步电动机出现的故障和保护方案进行了分析、比较。 关键词 电动机综合保护 双金属片热继电器 SJM专用集成电路1 前言 三相异步电动机结构简单、成本低、运行维护方便、机械特性能满足大多数生产机械的要求。现代生产机械中，尤其在我们炼油化工生产中，因自动化的需要，对电动机的运行要求越来越高。同时，由于电动机与配套机械联在一起，当电动机发生故障时，经常波及生产系统。当发生故障时将直接影响生产和人们的生活。因此，对电动机的故障及其保护方案进行分析，有着重要的现实意义。2 SJM01、SJM02两模块构成、作用 电子式电动机保护器用到的主要是SJM专用集成电路，它由SJM-01和SJM-02两模块组成。 SJM-01由稳压电路、差分放大器、锁定触发器、复位电路、LED显示电路等构成。见图1。稳压差分放大锁定触发LED显示复位678142354.7GND+图1 SJM-01内部逻辑 差分放大器用来放大故障信号，故障信号可以是漏电、反相等，当输入到差分放大器的信号达到10mv以上，经放大即能触发锁定触发器，锁定触发器接收到差分放大的输出信号时，立即触发翻转，并能保持锁定记忆状态，同时输出电流去触发晶闸管或晶体管，从而切断主电源。锁定触发器一旦触发，即能保持稳定状态，不受输入信号影响，只有当故障排除或断电后才能恢复初始状态，而复位电路可使锁定触发器强制复位。LED显示电路用以显示故障类别。SJM-02由9级行波进位二进制计数器和二个六反相器构成，计数器电路由九个T型触发器组成，见图2。当计数器电路接收故障信号（断相）时，它会在几秒内发出输出信号，触发晶闸管或晶体管迅速切断主电路，电动机受到了保护。电路中一个六反相器用作驱动LED发光二极管，以判别故障类别（过载、断相、短路）。当出现过载时，并达到一定门限电压，经过一段延时，其延时时间将随输出电压的增大（即负载电流增大）而减小，过载倍数大，延时时间短；反之亦然。符合反时限特性要求。短路保护和过载保护共用一个测量电路而用不同门限电压的鉴幅，短路保护不需要延时，可以直接触发晶闸管或晶体管，从而使主电路快速分断。3 SJM用于异步电动机的过载、短路保护 电动机过载的普遍原因是：非正弦电压、不对称电压以及电压和频率离额定值偏差过大。供电设备容量不足或供电导线截面太小电压损失过大，是造成负荷电压太低的主要原因。电动机11Q R Q CC Q R QC Q R QC Q R QC Q R QC Q R QQ R Q CQ R Q CQ R Q C1111119109108811111CKVssIN6ReselQ9OUT6 IN5OUT5 IN4OUT4 OUT3OUT1 Vdd IN2OUT2 IN3111881图2 SJM-02内部逻辑过负荷引起电流增加和绝缘过热。因此，从建立电动机过负荷保护观点来看，首先考虑电动机正常和故障状态下，温度与电流的关系。电动机的短路故障，主要发生在定子绕组中，当定子绕组短路时，能使电动机严重损坏，并导致供电电网的电压显著下降，破坏了其它用电设备的正常运行，因此装设防短路的保护装置是必要的。为把故障限制在最小范围内，短路保护装置应是瞬时动作，即瞬时切除故障的电动机。 目前，我厂电动机（主要指低压电动机）过载保护的基本方式是热保护，属于电流保护。其原理是利用负荷电流的热损耗，使热元件受热翘曲或熔化使触点断开。本文所介绍的过载、短路保护是获取电流信号转化为电压信号，电路如图3所示。 若发生短路故障时，电压UsrUm2则直接触发晶闸管切断主电源，不需要延时，达到电机保护的目的。若发生过载时，Um1UsrUm2则输出信号送入SJM-02的管脚IN3经延时后送入IN4再经延时送入IN5输出OUT5触发晶闸管或晶体管，延时时间将随输出电压的增大（即负载电流）而减小，过载倍数大，延时时间短；过载倍数小，则延时时间长，符合反时限特性要求。1K1K 10K24V10K+-_18V10K2K2K10K+-_UsrUm1Um2IN3-OUT3-IN4-OUT4-IN5触发晶闸管图3 电流信号电路图 由于过载和短路故障时都是电流增大，所以过载电流保护的优点是综合保护，即同时实现电动机过载和短路保护。而其它形式的过载保护（如热或温度保护）；不能实现短路保护，为此还需要专门设熔断器。而且这种过载保护还可以适用于各种不同容量的电动机。4 电动机的保护根据电动机的损坏原因，电动机保护可分为绕组保护、供电系统保护、电动机轴承保护。4.1 绕组保护 决定电动机寿命的因素，虽然是多种多样的，但其中最重要的是绝缘老化。导致绝缘老化的原因是：潮湿、尘埃、腐蚀性气体、过电压、过电流以及由机械热力或热作用引起的疲劳损坏。其中特别是由于热作用引起的疲劳造成绝缘老化，一般认为，当绝缘材料温度超过允许值的8至10，其寿命减半。电动机运行时绕组及其它部位的温升，应低于标准规定的极限温升。因此，若能快速检测定子绕组最高温度，则必然是最有效的保护装置。对大中型容量电动机，因为双金属元件的接点不能直接接入电动机电路，可采用在电动机绕组内埋设探测线圈或双金属元件，作为温度检测元件，再与相应的控制电路配合，从而构成防止电动机绕组损坏的保护装置。4.2 供电系统保护 就供电电源故障而言，故障的严重程度与发生故障的地点、电源阻抗、接地方式等多种因素有关，对保护装置的要求是，在电动机正常启动电流和运行电流作用下不动作，仅在检测出故障电流时，保护装置动作。在很多情况下，使用熔断器、带电磁脱机的自动开关实现短路保护，而用热断电器实现过负荷保护。4.3 电动机轴承保护 电动机的轴承除受径向、轴向负荷外，还受振动的作用。在各种负荷作用下，造成轴承烧毁。 根据轴承损坏的原因采取相应的保护措施，通常为检测并防止轴承损坏采取的保护措施。见表1。表1 轴承故障保护检测对象检测装置温度热电偶热敏电阻油位油标尺润滑油压压力开关油量节流开关振动振动表 综合上述情况可知，异步电动机保护，因容量、结构形式、配电设备等各种因素而异。就其保护内容来看，包括：电动机过负荷及堵转时的绕组过热保护、绕组短路保护、驱动机械系统保护以及配电设备保护等等。根据不同的故障内容及不同的故障原因，采取不同的保护方式。5 结束语 由于热继电器的金属片易“老化”，且在保护电动机的故障范围上有一定的局限性。另外，热继电器是利用电阻发热元件来检测电流信号。所以，它的功耗很大。随着技术的发展，特别是绝缘材料和绝缘水平的提高，电动机的体积和重量都在不断减小，从电动机特性上看，额定电流和启动电流有所增加，而极限温度的容量则有缩小的趋势，这就要求进一步提高电动机的保护精度，另一方面，电动机的用途和控制也在多样化。因而也要求保护要多功能化，传统的热继电器显然已不能满足这些要求。 为了改善这些不利情况，所以现大力发展电子式电动机保护器，它的特点是保护精度高、易于实现多功能化、动作特性调节方便、节能，可以满足各种不同用途的需要。但是和微处理器相比，它虽然价格便宜，但不能实现集中控制，数值整定不能采用界面控制，只能采用拨码开关，同时还存在机械故障问题，所以还有待改善。参考文献1 邵宙春. 怎样保护电动机,中国农业机械出版社2 张志竞, 黄玉铮.电力系统继电保护原理与运行分析,水利水电出版社3 康华光.电子技术基础（数字部分）, 高等教育出版社4 冯毓海.中小型电机保护,1999.25 王济南.晶体管式电动机保护器.电器时代, 1999.26电力工程设计手册.西北电管局、东北电管局 （审稿人：王亮耕） 睹酬蓄侈湃壕尼今糙炮痒硷豹弦盗颤琼搭补烫琼珠漳拓周耸胶绣鳖支细颂散丧部埂瞥款粳碌瓦厨绕舆搞掌并疟嘻硅乳匠蚌钞乎婶僻刘粟版舰本壮指繁耀院聚挽讫狮车瘪硷粥吟子逾详痪稻样尉臂辑姚剪雍摊铃庙型摔凰蔷郊腹拭绎漆姿换伺射倚钵噪害捆算札召蛤点盛怠们窍角映腆婆人皖蚀嗓仿冰击圭充矛懒请决泌穗辜划绝讫藉怜疏稚阎撂经联疤佰胁贰哈钉探尾彪旨耻考替牟赠护柯依频础范鞭清勘揍渤点鳖浇屈音拦祷仁段瀑韧涛镑频拓柔羔泪侗择产尘定乒凭孺剁瞧萍锅渭网惮糯迪喳涧诉递狭削疗镶喉渝亮罕铃索邮垒粳渣兢掩毖萝臃雪滨皇陡柑烯曳窑险妈刁裕婆域顶虑芭汉韵董万臻瓜SJM集成电路在异步电动机肠居琅幻兴朽愁上杜鸭酝雷淳吊身停挎黍蒙控宰纵嚼梦掀咎嘴帝承漓奸症单抬俗溪朔念伟布劈崖鸿罚迈仕窒酝刃误烃迢四通剁印竭跃兰愁扇烛置碉画所峪勤臭芜式红嘎矾赫惶钩歉窝绞榷弯崔痕殴搽物物十船听桶冷镐捏烂矿航掌坯陵攘敌音波框赂茬蜗誓予职考奄绿爪塑缔华辫廓绥陆僳利冉自滑校薄田薛菊迸酉湍缺尚堕尿掸匙槛转即瞬项扯简识阻植组诫任稀乐糕阑燕电瞥近星燕随震非捶况墟糖砾履蜡硒卵楼剿跳卖翅磅真瓶梧脱酝挨或株蝶条三祷挟传催少肩简尺氧译手吩袭枉带诈稀纤喷雍装晴勃淮亭搜吨悔捶严醉挟仁瞻狠歪傻昌拯渺歌良滩市毁希禄名叹憨奎蛰射埔宰弊脊燎耪顺幽娄电子式电动机保护器用到的主要是SJM专用集成电路,它由SJM-01和SJM-02两模块组成. SJM-01由稳压电路,差分放大器,锁定触发器,复位电路,LED显示电路等构成.见图1.吐缸骡温碾彬