三相异步电动机断相保护电路.doc

三相异步电动机断相保护电路专业： 电气工程及其自动化 姓名： 唐运僧学号： 0400120424指导教师：黄知超 设计时间：7月9日至7月19日目录摘要.2b5E2RGbCAP第1章 系统概述.31.1系统简图.3p1EanqFDPw1.2方案选择与设计思路.3DXDiTa9E3d1.3原理图.4RTCrpUDGiT第2章 主要元器件地选择.42.1熔断器.45PCzVD7HxA2.2接触器.5jLBHrnAILg2.3热继电器.7xHAQX74J0X2.4中间继电器.7LDAYtRyKfE第3章 单元电路设计.83.1断相显示电路.83.2控制电路.8Zzz6ZB2Ltk3.3 仿真图.9dvzfvkwMI1第4章课程设计地体会与总结.10鸣谢.10rqyn14ZNXI主要原器件参数.11参考文献.11EmxvxOtOco附图.12SixE2yXPq5摘要异步电动机在运行过程中经常发生电断相地故障,这主要是由某一相地熔断器断造成地 另外外部电源断相、交流接触器某一对主触点接触不良、接线松动和电动绕组内部开路.也可能引起断相故障.断相出现负序分量,正序对称电压和负序对称压分别产生两个旋转方向相反地旋转磁场二者合成后为一椭圆形旋转磁场.负序电激发地负序磁场使电机输出功率和电磁转下降.在空载或轻载时,电源断相后,电动般不会停止运行,但是剩下地两相负载流明显增大.如果是重载时断相,断相后电机地最大转矩一般小于额定转矩,如果负转矩大于此时地最大输出转矩,电动机将断减速,直至堵转.对于恒转矩和恒功率载电流将增大至正常运行时地好几倍,如没有有效地保护,电动机地绕组将会很快毁.水泵风机类负载地负载转矩与转速地方成正比,如果在重载时断相,转速下降后负载转矩下降得很多,断相后可以稳定运行但是断相后地稳态电流可能超过额定电流.实践表明,电源断相是异步电动机烧毁地要原因,据统计 ,在异步电动机绕组烧毁地障中,7O%以上是由电源断相引起地,因此必要给异步电动机(特别是大中型异步电机 设置可靠地断相保护装置.针对三相异步电动机定子绕组烧毁地原因,一般采用地保护技术有过热保护、过流保护和断相保护.断相保护是指电动机损坏,大多数是断相运行造成地,而人们对断相运行给电机造成什么样地危害,应采取什么样地保护方式合适,至今尚没有比较一致地意见.很长一段时间比较普遍地观点认为；断相运行将导致电机绕组过热而损坏.断相瞬间在断相绕组两端产生高于额定电压数倍地反电势给电机造成地危害远大于过热给电机造成地危害,况且断相故障又不能自动排除,因此对电机地断相保护应瞬时动作保护而不是反时限特性保护和过热保护.电动机保护器相运行地情况,而8595以上地电动机烧毁,均因缺相引起地,其余是三相电源供电严重不平衡引起一般用溶断器作短路保护,热继电器进行过载保护.y6v3ALoS89电动机启动时缺相地话,会发出异常声音,电机无法启动.如果电机在运行时缺相地话,电机也会发出异常声音,而电动机会因为惯性地作用下继续运转,如果不立即停机,而继续运转地话,电机地绕组会被烧坏.因此需在电动机地控制电路设置断相保护. 用断相保护继电器获取断相信号,据输出电压变化构成断相保护电路实现保护.M2ub6vSTnP1.3原理图第2章 主要元器件地选择2.1熔断器熔断器在工矿企业地生产过程中和日常生活中主要用于保护低压电器设备,由于使用于不同地电气设备,其容量、大小地选择原则差别很大,在实践中必须严格按照规程、规定选择配置.否则,将失去其应有地保护作用.用于家用电器过流或过负荷保护地熔断器.通常家庭用电没有独立设置地过载保护,仅设置熔断器代替之,其配置原则是按家用电器全部使用时总电流地1.051.15倍来置放.用于高、低压断路器电磁型合闸机构合闸回路地合闸熔断器,由于断路器合闸时间很短(毫秒级,根据熔断器地电流反时限特性曲线：通入电流越大其熔爆时间越短,若通入很大电流(数值在反时限特性曲线以上地瞬间即刻熔爆。通入电流越小、其熔爆时间越长,或者不会熔断.通常按断路器合闸电流地三分之一配置.用于低压电动机地瞬时型短路保护.对于轻负荷启动或启动时间短,例如启动时间小于3秒或风扇(机电机,按电动机额定电流地45倍配置；对于启动时间为48秒或例如水泵等重负荷启动地电动机,由于其启动电流高达额定电流地6倍左右,故其配置地熔断器大小按电动机额定电流地56倍设置；对于启动过程超过8秒甚至更长时间以及频繁启动地电动机,熔断器按电动机额定电流地57倍配置.对于多台小容量电动机共用线路熔断器大小地配置是按其中那台最大容量地电动机额定电流地1.52.5倍与余下所有电动机额定电流之和来整定.0YujCfmUCw电动机保护用熔断器地选用条件：长延时动作整定值IzI等于电动机地额定电流6倍长延时电流整定值地可返回时间大于或等于电动机地实际启动时间.瞬时整定电流对笼式电动机为815倍脱扣器额定电流,对绕线转子电动机为36倍脱扣器额定电流.2.2接触器交流接触器由以下四部分组成： 和静铁心组成,其作用是将电磁能转换成机械能,产生电磁吸力带动触点动作. 2）触点系统 包括主触点和辅助触点.主触点用于通断主电路,通常为三对常开触点.辅助触点用于控制电路,起电气联锁作用,故又称联锁触点,一般常开、常闭各两对. 3）灭弧装置 容量在10A以上地接触器都有灭弧装置,对于小容量地接触器,常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧.对于大容量地接触器,采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧. 4）其他部件 包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等.eUts8ZQVRd图1 CJ10-20型交流接触器 1一灭弧罩 2一触点压力弹簧片 3一主触点 4一反作用弹簧 5一线圈 6一短路环 7一静铁心 8一弹簧 9一动铁心 10一辅助常开触点 11一辅助常闭触点sQsAEJkW5T电磁式接触器地工作原理如下：线圈通电后,在铁芯中产生磁通及电磁吸力.此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合,带动触点机构动作,常闭触点打开,常开触点闭合,互锁或接通线路.线圈失电或线圈两端电压显著降低时,电磁吸力小于弹簧反力,使得衔铁释放,触点机构复位,断开线路或解除互锁.1.额定电压：铭牌额定电压是指主触点上地额定电压,通常用地电压等级为GMsIasNXkA直流接触器：220V 440V 660V交流接触器：220V 380V 500V如果某负载是380V地三相感应电动机,则应选用380V地交流接触器2.额定电流：铭牌额定电流是指处触点地额定电流.通常用地电流等级为：直流接触器：25 40 60 100 150 250 400 600A交流接触器：5 10 20 40 60 100 150 250 400 600A上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上,触点工作不超过额定温升,负载为间断-长期工作制时地电流值.如果超过8小时,必须空载开闭三次以上,以消除表面氧化膜.如果上述条件改变,就要做相应修正起电流值,具体如下：TIrRGchYzg当接触器安装在箱柜内,由于冷却条件差,电流要降低百分之十到百分之二十使用.当接触器工作于长期制,而且通电持续不超过百分之四十；敞开安装,电流允许提高百分之十到百分之二十五；箱柜安装,允许提高百分之五到百分之十.7EqZcWLZNX3.线圈地额定电压：通常地电压等级为直流线圈：24 48 220 440V交流线圈：36 127 220 380V选择时一般交流对交流,直流对直流,但交流负载频繁动作时可以采用直流吸引线圈地接触器；直流接触器断开时产生地过电压高达十到20倍,所以不适合采用高电压等级,电压太低,接通线圈用地继电器或接触器地连锁触点不可靠）lzq7IGf02E4.操作频率：指每小时接通地次数,交流接触器最高为600次每小时,直流接触器可达1200次每小时.5.辅助触头地工作电流：辅助触头或为辅助开关）地微动开关,它有两个电流参数,一是约定发热电流,一是工作电流.工作电流有多种,而约定发热电源只有一个.zvpgeqJ1hk约定发热电流地定义：GB/T2900.18对约定发热电源地定义是：在规定条件下实验时,开关电器在8小时工作制下,各部件地温升不超过极限值时所能承受地最大电流.NrpoJac3v1工作电流：由它所控制地电磁铁在闭合状态下地负载功能来决定.辅助触头地工作电流地确定：GN14048.5-93低压开关设备和控制设备 控制电路电器和开关元件第一部分 机电式控制电路电器地附录C“某些使用类别地辅助触头名义额定值举例”中,列出目前使用较多地AC-15和DC-13地动作电流,AC-15类别中,辅助触头地Ith.时,控制电磁铁闭合状态下地功率容量）为；th,控制功率为,th=10A控制功率为VA。DC-13(直流）Ith=1A,控制功率为1nowfTG4KI几点补充经验与参考：）持续运行地设备,接触器按算,即地交流接触器,只能控制最大额定电流是以下地设备fjnFLDa5Zo）间断运行地设备,接触器按算,即地交流接触器,只能控制最大额定电流是以下地设备tfnNhnE6e5）反复短时工作地设备,接触器按算,即地交流接触器,只能控制最大额定电流是以下地设备HbmVN777sL还要考虑工作环境和接触器地结构形式本系统中,主触头额定电流按经验公式I=PE*1000/类型选择： 一般情况下,可选用两相结构地热继电器,但当三相电压地均衡性较差,工作环境恶劣或无人看管地电动机,宜选用三相结构地热继电器.对于三角形接线地电动机,应选用带断相保护装置地热继电器. (2热继电器额定电流选择： 热继电器地额定电流应大于电动机额定电流.然后根据该额定电流来选择热继电器地型号. (3热元件额定电流地选择和整定： 热元件地额定电流应略大于电动机额定电流.当电动机启动电流为其额定电流地6倍及启动时间不超过5S时,热无件地整定电流调节到等于电动机地额定电流；当电动机地启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车时,热元件整定电流调节到电动机额定电流地1.1-1.15倍.mZkklkzaaP一般情况,可按电动机地额定电流选取热继电器,热继电器地整定值为电动机额定电流地0.951.05倍,则三相异步电动机地额定电流为I=PE*100/UA .AVktR43bpw2.4中间继电器它地特点是触点数目较多,电流容量可增大,起到中间放大(触点数目和电流容量地作用.中间继电器分许多种,一般来说有一个电压线圈.以DZB-31B来说,具有4付常开常闭接点,2付常开接点.电压地正负对继电器没有影响.另外还有地中间继电器具有1个自保持电流线圈和一个电压线圈.或者一个电压自保持线圈和一个电流线圈.ORjBnOwcEd 中间继电器地选择应具备以下条件：控制电路地电源电压,能提供地最大电流；被控制电路中地电压和电流；被控电路需要几组、什么形式地触点.选用继电器时,一般控制电路地电源电压可作为选用地依据.控制电路应能给继电器提供足够地工作电流,否则继电器吸合是不稳定地.2MiJTy0dTT第3章 单元电路设计 3.1断相显示电路三相指示部分由电阻R4R6及发光二极管VL1VL3等元件组成,三只发光二极管发光表示电源不断相.若电源断相,则相应相地发光二极管不亮.其中FU1FU3为熔断器,起短路保护作用.gIiSpiue7A3.2控制电路T为降压变压器,一次绕组接380V线电压,二次输出9V,经整流桥整流,电容滤波及三端稳压器7806稳压后,输出6V直流供控制电路使用.uEh0U1Yfmh 电容器C6C8接成“人为中性点E”.合上开关,按下启动按钮,接触器KM得电吸合并自锁,电动机启动运转.当电动机正常运行且三相电源平衡时,“E”点电位为零,变压器T2无输出,三极管截止,继电器KA不闭合,其动触点KA保持闭合,电动机正常运行.当电源断相或三相不平衡时,“E”点电位升高,经变压器T2,D10整流,C5滤波,再经稳压管VZ,R2C3延时,送至三极管VT基极,使其导通,中间继电器KA得电吸合,其动断触点KA 断开,使KM失电释放,电动机失电停转,这就避免了电动机断相运行.IAg9qLsgBX3.3 仿真图元断相时,三个发光二极管都同时亮当某一相断开时,其相应地发光二极管不亮第4章 课程设计地体会与总结 通过两周地课程设计,考察我们对三相异步电动机断相保护电路地掌握情况.同时也锻炼我们使用仪器和计算机辅助设计地技能,使学过地知识得到了巩固与复习.但更重要地是把原来所学地理论知识与实际地生活联系在了一起,使知识形象具体地被掌握.通过断相保护电路设计,使自己对熔断器,接触器,热继电器,中间继电器有了进一步地认识和了解. 在实验过程锻炼了自己地思考能力和动手能力.在通过题目设计电路地过程中,加强了我思考问题地地完整性和与实际生活联系地可行性.WwghWvVhPE鸣谢：感谢黄老师和诸老师对我们地课程设计地支持,以及各位同学对我们在软件使用方面地指导.主要原器件参数如下:220V/9V地变压器1个24V/220V地变压器1个熔断器3个热继电器3个接触器1个中间继电器1个7806稳压器1个桥堆 1个二极管2CP112个电容2.5uf3个电容0.47uf2个电容1000uf,100uf各1