论文部分内容阅读
摘 要：本文从低压电动机面临的问题出发，介绍了一种新型低压电机的保护装置的原理、软硬件实现、抗干扰措施等。该装置具有全面的功能和可靠的性能，采用模块化系统，方便现场的维护和使用，能够有效地保护低压电动机。
关键词：低压电动机保护；原理和实现；抗干扰
0 引言
低压电动机广泛应用于诸多工业领域的380V系统中，生产效率和产品质量以及安全生产都与电动机的稳定运行息息相关。随着工业水平的提高，电动机的安全可靠性也亟待提高。目前，我国低压电动机主要靠电磁继电器保护，其功能也只是过流保护和热过载保护。但是却存在保护功能有局限性、保护的调试、监测较为困难、保护不够智能化、自动化水平差等问题，不能满足企业管理和运行的需要。本文将简述BDM-100型低压电动机保护装置的设计原理、运行性能及其保护功能等，并说明装置软件和硬件的设计及实现。
1 保护功能和原理
BDM-100型的保护装置具有强大的控制功能和保护功能，可以完成各种型号的低压电动机的需求，主要保护功能包括：启动时间过长保护、断相保护、堵转保护、零序过电流保护、三相电流不平衡保护、低电压再启动等。
1.1 启动时间过长保护
电动机启动时会产生很大的启动电流，如果持续时间过长，将会使得电动机发热或烧毁，所以启动时间过长保护是必须配置的，这个装置可以根据启动曲线判断启动过程状态，从而起到保护电机的作用。
1.2 断相保护
三相电源系统出现问题后，未发生故障的部分电流升高，更大的负序电流会通过定子回路，电机内部升温，引起绕组升温。所以，如果出现断相要及时切除，其保护原理为：当电机处于常态时，若监测到某相电流IF小于设定值Id1，其余两相INF都大于设定电流Id2时，则是发生断相故障，判断依据为：
1.3 堵转保护
所谓堵转即电动机的转子被卡住不能转动，电动机在堵转和启动时的发热状况非常相似，会产生很大的堵转电流，产生大量的热；同时，由于电动机转子停止转动，导致电动机的内部温度比正常情况下更高，一定要尽快解除由于堵转所引发的高温状态。在电动机正常运行时，如果发现电流超过额定电流Ie的Nr倍，则判断有堵转发生，经过延时Tr后，进行堵转保护。判据为：
1.4 零序过电流保护
我国380 V 系统多为中性点直接接地系统，如果出现单相接地这种问题，系统就会出现比较大的零序电流。在电动机正常运行的时候，如果發现电动机内的零序电流I0 >Ie 的N0 倍，则认为电动机发生零序过电流，经过设定的时间后进行保护动作。保护判据为：
但是BDM-100内置了处理三相电流数据的装置来计算零序电流，不再需要单独配置外部零序互感器，降低了很多成本。
1.5 三相电流不平衡保护
电动机的绕组如果发生匝间短路，就会出现三相不平衡电流。系统的三相不平衡电流不平衡度大于设定值的时候，就会激发三相不平衡保护，其判据为：
1.6 低电压再起动
我国的电网电压质量不够好，系统运行过程中经常出现短时间的电压低谷，有可能会使电源接触器跳开，从而导致电动机在短时间中丢失电源。这时，电动机转动还没有完全停止，在电压恢复后，电动机需要重新启动才能进入正常状态。电动机处于常态时，接触器处于闭合状态，若系统电压低于设定值Ud1，则解除器断开，发生电压陷落。如果设定时间内发现系统电压高于设定值Ud2，就可以认为系统的电压恢复了常态。
2 保护装置的实现
2.1 硬件实现
虽然上面所说的低压电动机保护的控制和保护效果比较有效，但是由于其在多数状态下适用于380V系统，保护对象是低压电动机，如果想要更广泛地应用和推广，就要在保证性能和功能的条件下，尽可能地考虑保护装置的成本，既要硬件简单，又要方便组装。
因此，装置设计思路采用模块化，每个部分的功能相对独立，能够简单地完成每个模块之间的逻辑组合。
2.2 软件实现
软件的设计同样采取模块化思路，每个模块的功能之间是相互独立的。这样的设计可以在一定程度上保证软件运行过程中的可靠性和高效性，有利于软件的升级和换代。软件设计时将模块分为主程序、定时中断程序、保护程序等部分。主程序模块部分是软件的主干模块，在没有发生中断时，会按照主程序的设定流程往复运行。定时中断模块程序则会对即时模拟量进行转换，检测开关量并进行模拟量的运算；最后根据运算结果和开关量的状态得出判据，调用动作逻辑和保护程序。
3 抗干扰措施
低压电动机保护用于生产一线，经常在恶劣环境下运行，不可避免地受到强电磁、高温、高湿等条件的干扰，因此，要保证装置的正常运行，就一定要有必要的抗干扰措施。为了减小互感器受到的干扰，装置内安置了有效的滤波和放大电路，应对共模和差模的干扰影响，获取有效的故障特征和信息，保障判据可用。装置内部的看门狗可以在系统异常时，帮助系统自动恢复到正常状态，还能够监测电源电压，出现异常值时发出警告。同时要合理布置低压开关柜内的各种原件，减小各种原件之间的信号干扰，还要占用更小的空间。最后在关键的回路和电路中还要增加磁珠等器件减小干扰信号的影响。
4 结束语
BDM-100型低压电机保护装置，在实际应用中不仅具有全面的保护功能，满足各种现场需求，可应用于防爆电机；更具优良的运行性能，在软硬件和结构方面都有别出心裁的工艺，能够保证优异的运行性能；而且各方面成本低廉，非常符合低压电动机保护的要求。
参考文献
[1]马东海.低压电机的保护和控制[J].电子技术与软件工程，2015，（17）：237.
[2]刘玲.低压电机的保护与控制[J].电工技术，2013，（5）：72-74.
关键词：低压电动机保护；原理和实现；抗干扰
0 引言
低压电动机广泛应用于诸多工业领域的380V系统中，生产效率和产品质量以及安全生产都与电动机的稳定运行息息相关。随着工业水平的提高，电动机的安全可靠性也亟待提高。目前，我国低压电动机主要靠电磁继电器保护，其功能也只是过流保护和热过载保护。但是却存在保护功能有局限性、保护的调试、监测较为困难、保护不够智能化、自动化水平差等问题，不能满足企业管理和运行的需要。本文将简述BDM-100型低压电动机保护装置的设计原理、运行性能及其保护功能等，并说明装置软件和硬件的设计及实现。
1 保护功能和原理
BDM-100型的保护装置具有强大的控制功能和保护功能，可以完成各种型号的低压电动机的需求，主要保护功能包括：启动时间过长保护、断相保护、堵转保护、零序过电流保护、三相电流不平衡保护、低电压再启动等。
1.1 启动时间过长保护
电动机启动时会产生很大的启动电流，如果持续时间过长，将会使得电动机发热或烧毁，所以启动时间过长保护是必须配置的，这个装置可以根据启动曲线判断启动过程状态，从而起到保护电机的作用。
1.2 断相保护
三相电源系统出现问题后，未发生故障的部分电流升高，更大的负序电流会通过定子回路，电机内部升温，引起绕组升温。所以，如果出现断相要及时切除，其保护原理为：当电机处于常态时，若监测到某相电流IF小于设定值Id1，其余两相INF都大于设定电流Id2时，则是发生断相故障，判断依据为：
1.3 堵转保护
所谓堵转即电动机的转子被卡住不能转动，电动机在堵转和启动时的发热状况非常相似，会产生很大的堵转电流，产生大量的热；同时，由于电动机转子停止转动，导致电动机的内部温度比正常情况下更高，一定要尽快解除由于堵转所引发的高温状态。在电动机正常运行时，如果发现电流超过额定电流Ie的Nr倍，则判断有堵转发生，经过延时Tr后，进行堵转保护。判据为：
1.4 零序过电流保护
我国380 V 系统多为中性点直接接地系统，如果出现单相接地这种问题，系统就会出现比较大的零序电流。在电动机正常运行的时候，如果發现电动机内的零序电流I0 >Ie 的N0 倍，则认为电动机发生零序过电流，经过设定的时间后进行保护动作。保护判据为：
但是BDM-100内置了处理三相电流数据的装置来计算零序电流，不再需要单独配置外部零序互感器，降低了很多成本。
1.5 三相电流不平衡保护
电动机的绕组如果发生匝间短路，就会出现三相不平衡电流。系统的三相不平衡电流不平衡度大于设定值的时候，就会激发三相不平衡保护，其判据为：
1.6 低电压再起动
我国的电网电压质量不够好，系统运行过程中经常出现短时间的电压低谷，有可能会使电源接触器跳开，从而导致电动机在短时间中丢失电源。这时，电动机转动还没有完全停止，在电压恢复后，电动机需要重新启动才能进入正常状态。电动机处于常态时，接触器处于闭合状态，若系统电压低于设定值Ud1，则解除器断开，发生电压陷落。如果设定时间内发现系统电压高于设定值Ud2，就可以认为系统的电压恢复了常态。
2 保护装置的实现
2.1 硬件实现
虽然上面所说的低压电动机保护的控制和保护效果比较有效，但是由于其在多数状态下适用于380V系统，保护对象是低压电动机，如果想要更广泛地应用和推广，就要在保证性能和功能的条件下，尽可能地考虑保护装置的成本，既要硬件简单，又要方便组装。
因此，装置设计思路采用模块化，每个部分的功能相对独立，能够简单地完成每个模块之间的逻辑组合。
2.2 软件实现
软件的设计同样采取模块化思路，每个模块的功能之间是相互独立的。这样的设计可以在一定程度上保证软件运行过程中的可靠性和高效性，有利于软件的升级和换代。软件设计时将模块分为主程序、定时中断程序、保护程序等部分。主程序模块部分是软件的主干模块，在没有发生中断时，会按照主程序的设定流程往复运行。定时中断模块程序则会对即时模拟量进行转换，检测开关量并进行模拟量的运算；最后根据运算结果和开关量的状态得出判据，调用动作逻辑和保护程序。
3 抗干扰措施
低压电动机保护用于生产一线，经常在恶劣环境下运行，不可避免地受到强电磁、高温、高湿等条件的干扰，因此，要保证装置的正常运行，就一定要有必要的抗干扰措施。为了减小互感器受到的干扰，装置内安置了有效的滤波和放大电路，应对共模和差模的干扰影响，获取有效的故障特征和信息，保障判据可用。装置内部的看门狗可以在系统异常时，帮助系统自动恢复到正常状态，还能够监测电源电压，出现异常值时发出警告。同时要合理布置低压开关柜内的各种原件，减小各种原件之间的信号干扰，还要占用更小的空间。最后在关键的回路和电路中还要增加磁珠等器件减小干扰信号的影响。
4 结束语
BDM-100型低压电机保护装置，在实际应用中不仅具有全面的保护功能，满足各种现场需求，可应用于防爆电机；更具优良的运行性能，在软硬件和结构方面都有别出心裁的工艺，能够保证优异的运行性能；而且各方面成本低廉，非常符合低压电动机保护的要求。
参考文献
[1]马东海.低压电机的保护和控制[J].电子技术与软件工程，2015，（17）：237.
[2]刘玲.低压电机的保护与控制[J].电工技术，2013，（5）：72-74.