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我公司燃料输煤皮带电机,接触器选用B250装于MCC柜中。由于平常MCC配电室无人值班,所以MCC本柜上不设置电机控制按钮,而是采用就地拉线开关控制停止(相当于急停按钮)和远方PLC控制起停。
1 控制回路设计情况及故障现象
1.1 控制回路设计情况
皮带电机控制回路如图1所示:
图1中,PLC1接点和PLC2接点为远方控制起停接点,通过200米2*1.5电缆连接至MCC柜;KM接点为接触器自保持接点;SB为拉线开关接点,通过800米2*1.5电缆连接至MCC柜,可以在皮带沿线随时停止电机;KM为接触器B250线圈。
1.2 故障现象
在2012年5月运行人员发现皮带电机起动偶尔失灵现象,运行至8月则彻底不能够起动,此时接触器仅发出嗡嗡声而不能够吸合。就地检查发现:PLC来的控制电缆压降为16 V,由线开关来的控制电缆压降为60 V,触器线圈电压为152 V。
2 故障原因分析
查B系列接触器手册得知接触器正常起动电压应大于额定值的85%,即线路压降不得大于15%。
控制电缆压降原理如下:
控制电缆电压降取决于吸合功率(确定吸合电流),控制电缆长度,控制回路电缆的单位长度阻抗和控制回路的电压等级:
式中:ΔU%为线路百分比电压降
I为吸合计算电流(A)
R为单位长度电缆阻抗(Ω/m)
L为线路电缆长度(m)
U为线路的额定线电压(V)
对于B250接触器,线圈电压230 V、50 Hz,20℃时1.5平方铜电缆R为0.0122 Ω/m,接触器的吸合功率为750 VA,计算I=750 VA/230 V=3.26 A,由公式一可得ΔU%=34.58%,远大于15%的规定值,因此接触器不能够吸合。
3 解决方案
从公式一可知ΔU%受I、R、L、U四个参数影响,下面针对这四个参数逐一进行分析。
3.1 增加U
由公式一计算U要增加至530 V以上才能保证ΔU%小于15%,这在现场实际中是不可能的。工厂低压配电一般为380 V电压等级,如果需要530 V电压则需要增加操作变压器,且变压器变比是特殊形式,给采购与备件管理造成困难。
3.2 减小L
皮带电机、集控室、MCC室地理位置是固定的,减小L是不可能的事情。
3.3 减小R
由公式一计算R要减小至0.0053 Ω/m以上即能保证ΔU%小于15%,这相当于4 mm2电缆的单位长度阻抗。但是这要重新敷设
2 KM控制电缆,其工作量也是很大的。
3.4 减小I
要保证ΔU%小于15%经计算I要减小至1.4 A,即接触器的吸合功率降为325 VA。此方案仅需在MCC柜中增加一个小吸合功率的接触器及几条导线,用小接触器控制原B250接触器,此方法工作量最小。
4 改造方案
本文在计算回路压降时,只是计算电缆回路的压降,并未计及配线和接线端子接触电阻引起的压降。而本次故障从发展趋势来看(从投产时的正常操作,到5月份的时好时坏,再到8月份的彻底不能够起动)不难发现,故障应是由于线缆及元器件的老化、回路接触电阻的缓慢增加引起的。考虑到上述问题,小接触器(KM1)没有按照计算值(吸合功率325 VA)选取,而是留出裕度选用了吸合功率250 VA的接
触器。
改造图纸如图2
所示。
经过按照上图改造MCC柜,实际使用效果
良好。
5 结束语
由于对控制回路电缆电压降的估计不足,在设计时忽略了此方面的计算,致使皮带电机由于回路压降大而引起不能正常起动。上述这些现象的分析对电气设计人员来讲,在电路设计时是应该考虑的,对后期维护人员在故障处理时,对故障的分析和处理也具有一定的参考意义。
参考文献
[1]陈超.交流接触器吸合不良原因分析及改善[J].江苏冶金,1999,2.
[2]陈海仁,万奋生,张星海.巧用中间继电器消除感应电压[J].科技与经济,2006,18.
[3]张冠生,陆险国.电磁铁与自动电磁元件[M].北京:机械工业出版社,1982.
作者简介
曹瑞光(1982—),男,汉族,毕业于华北电力大学电气系统及其自动化专业本科学位,目前于华北电力大学攻读硕士学位,助工职称,神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司,电气点检工程师。
1 控制回路设计情况及故障现象
1.1 控制回路设计情况
皮带电机控制回路如图1所示:
图1中,PLC1接点和PLC2接点为远方控制起停接点,通过200米2*1.5电缆连接至MCC柜;KM接点为接触器自保持接点;SB为拉线开关接点,通过800米2*1.5电缆连接至MCC柜,可以在皮带沿线随时停止电机;KM为接触器B250线圈。
1.2 故障现象
在2012年5月运行人员发现皮带电机起动偶尔失灵现象,运行至8月则彻底不能够起动,此时接触器仅发出嗡嗡声而不能够吸合。就地检查发现:PLC来的控制电缆压降为16 V,由线开关来的控制电缆压降为60 V,触器线圈电压为152 V。
2 故障原因分析
查B系列接触器手册得知接触器正常起动电压应大于额定值的85%,即线路压降不得大于15%。
控制电缆压降原理如下:
控制电缆电压降取决于吸合功率(确定吸合电流),控制电缆长度,控制回路电缆的单位长度阻抗和控制回路的电压等级:
式中:ΔU%为线路百分比电压降
I为吸合计算电流(A)
R为单位长度电缆阻抗(Ω/m)
L为线路电缆长度(m)
U为线路的额定线电压(V)
对于B250接触器,线圈电压230 V、50 Hz,20℃时1.5平方铜电缆R为0.0122 Ω/m,接触器的吸合功率为750 VA,计算I=750 VA/230 V=3.26 A,由公式一可得ΔU%=34.58%,远大于15%的规定值,因此接触器不能够吸合。
3 解决方案
从公式一可知ΔU%受I、R、L、U四个参数影响,下面针对这四个参数逐一进行分析。
3.1 增加U
由公式一计算U要增加至530 V以上才能保证ΔU%小于15%,这在现场实际中是不可能的。工厂低压配电一般为380 V电压等级,如果需要530 V电压则需要增加操作变压器,且变压器变比是特殊形式,给采购与备件管理造成困难。
3.2 减小L
皮带电机、集控室、MCC室地理位置是固定的,减小L是不可能的事情。
3.3 减小R
由公式一计算R要减小至0.0053 Ω/m以上即能保证ΔU%小于15%,这相当于4 mm2电缆的单位长度阻抗。但是这要重新敷设
2 KM控制电缆,其工作量也是很大的。
3.4 减小I
要保证ΔU%小于15%经计算I要减小至1.4 A,即接触器的吸合功率降为325 VA。此方案仅需在MCC柜中增加一个小吸合功率的接触器及几条导线,用小接触器控制原B250接触器,此方法工作量最小。
4 改造方案
本文在计算回路压降时,只是计算电缆回路的压降,并未计及配线和接线端子接触电阻引起的压降。而本次故障从发展趋势来看(从投产时的正常操作,到5月份的时好时坏,再到8月份的彻底不能够起动)不难发现,故障应是由于线缆及元器件的老化、回路接触电阻的缓慢增加引起的。考虑到上述问题,小接触器(KM1)没有按照计算值(吸合功率325 VA)选取,而是留出裕度选用了吸合功率250 VA的接
触器。
改造图纸如图2
所示。
经过按照上图改造MCC柜,实际使用效果
良好。
5 结束语
由于对控制回路电缆电压降的估计不足,在设计时忽略了此方面的计算,致使皮带电机由于回路压降大而引起不能正常起动。上述这些现象的分析对电气设计人员来讲,在电路设计时是应该考虑的,对后期维护人员在故障处理时,对故障的分析和处理也具有一定的参考意义。
参考文献
[1]陈超.交流接触器吸合不良原因分析及改善[J].江苏冶金,1999,2.
[2]陈海仁,万奋生,张星海.巧用中间继电器消除感应电压[J].科技与经济,2006,18.
[3]张冠生,陆险国.电磁铁与自动电磁元件[M].北京:机械工业出版社,1982.
作者简介
曹瑞光(1982—),男,汉族,毕业于华北电力大学电气系统及其自动化专业本科学位,目前于华北电力大学攻读硕士学位,助工职称,神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司,电气点检工程师。