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徐祖明 （ 武漢科技學(xué)院 湖北 武漢 430074） [提要] 本文介紹了一種為Y/YY接法雙速電動機(jī)設(shè)計的保護(hù)器，一改過去單速單保護(hù)雙速雙保護(hù)的歷史，使得控制電路簡單，易于維護(hù)，它同樣適用于其它雙速及普通電動機(jī)。將斷相保護(hù)的問題歸為三相負(fù)載不平衡的特例，椐此設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)對電動機(jī)的保護(hù)更為有效；文中還對其中一些特殊電路及其特點作了詳細(xì)的說明。 關(guān)鍵詞： 異步電動機(jī) 保護(hù)器 雙速 引言
雙速異步電動機(jī)多是結(jié)構(gòu)特殊的專用電動機(jī)，控制電路相對復(fù)雜，過去對于電動機(jī)的保護(hù)，一直采用單速單保護(hù)雙速雙保護(hù)的模式，筆者對如何設(shè)計一個電路，使其能用于雙速異步電動機(jī)的保護(hù)進(jìn)行了研究。圖2是紡紗廠中細(xì)紗機(jī)15KW專用雙速電動機(jī)Y/YY接法示意圖，它的特點是電動機(jī)內(nèi)部有一個星點，YY接法時，KM3閉合接成另一個星點。當(dāng)KM3故障而不能閉合時，電動機(jī)單Y繞組運行，電流增大。嚴(yán)重的是，該電流在YY接法整定值熱繼電保護(hù)范圍之內(nèi)，不會引起過流保護(hù)，電動機(jī)因此而燒毀的事故屢有發(fā)生；即使KM3只有一個觸點不能閉合，也會使電動機(jī)溫升劇增。本文以上述雙速電動機(jī)為例，介紹一個實用的保護(hù)器電路，它同樣適用于別的雙速及普通電動機(jī)。 一 電路結(jié)構(gòu)及特點 本保護(hù)器電路原理方框圖如圖1所示。它有如下特點：
2、將斷相保護(hù)的問題歸為三相負(fù)載不平衡的特例，椐此設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)對電動機(jī)的保護(hù)更為有效
4、由于2的特點，使用動合（常開）觸點作為保護(hù)控制觸點。保護(hù)器通電后，觸點閉合，使電動機(jī)控制回路接通得電。它的好處在于只有保護(hù)器自身和電動機(jī)都工作正常時，控制觸點閉合狀態(tài)才能保持。具有保護(hù)器自檢功能。 二 工作原理 本保護(hù)器的原理電路如圖3所示。以下按框圖1結(jié)構(gòu)介紹電路工作原理。 1、 電流檢測（以一相為例） 互感器L1得到的該相電流信號，經(jīng)D1—4橋式全波整流后，由電阻R2變換成正比于電流的電壓信號。C3為濾波電容，R2*C3取值與被保護(hù)電動機(jī)電流（標(biāo)度變換）有關(guān)。采用全波整流，可使保護(hù)器應(yīng)用于不同的電動機(jī)，即使用于1KW以下的電動機(jī)，互感器L1一次側(cè)單匝穿入方式不變。 2、
由D13—16、四運放U4的U4B、U4C、U4D及R9、R10構(gòu)成比較器。各相電流檢測輸出接對應(yīng)比較器負(fù)端，D13—15將三相電流檢測到的最大值作為各相電流不平衡（斷相實質(zhì)是電流不平衡的特例，即電流不平衡性包含斷相）比較的基準(zhǔn)值加到比較器正端。電流平衡時，各比較器負(fù)端較正端電壓高0.7V，比較器輸出低電平；當(dāng)某相電流不平衡，且檢測結(jié)果比正輸入端最大值低0.7V以上，則該比較器輸出高電平。0.7V電壓代表的不平衡電流值取決于電流檢測電路的標(biāo)度變換。當(dāng)電動機(jī)停止時，三相電流為零?；鶞?zhǔn)電壓經(jīng)串聯(lián)電阻R9、R10分壓后，由D16加到正輸入端，保證各比較器輸出高電平。 3、 Y/YY接法特征檢測 D28—30（1N4007）正極與圖2 KM3相連構(gòu)成三相半波整流。在YY接法時，KM3閉合，形成外星點，在星點各觸點接觸良好、各相繞組電流平衡時，星點電位為零。三相半波整流沒有電壓輸出，光電耦合器U2截止輸出。除此之外，三相半波整流電路總有輸出使得U2也總是導(dǎo)通的，這就是特征所在。 U2導(dǎo)通時，電源電壓通過D32、R20使Q1飽和、Q2截止，繼電器J1不得電，其常閉觸點將W1所代表的Y接法電流保護(hù)整定值接入電流比較器U4A的負(fù)端。這樣即使是由于故障，YY接法的電動機(jī)單Y繞組非正常運行，電流比較及過流保護(hù)電路此時會發(fā)揮作用。 U2截止是電動機(jī)YY 接法，而且正常運行的情況，此時Q1截止使Q2飽和導(dǎo)通，J2工作，其常開觸點閉合。將W2所代表的YY接法電流保護(hù)整定值接入 U4A負(fù)端。 當(dāng)電動機(jī)停止時，U2也是截止的，但此時U4D輸出高電平，經(jīng)R19、D33、R20使Q1飽和、Q2截止，以保證開始時過流比較基準(zhǔn)是Y接法整定值。 U3及其外圍電路是在Q1由導(dǎo)通變截止時，即變速時，U3⑦腳輸出一個低電平。將電流比較電路的輸出封鎖一段時間，以抑制電動機(jī)啟動時的浪涌電流信號。 4、 不平衡性邏輯控制 不平衡性邏輯控制由U5A—U5D、D18—23、D25、R13、R16及R23構(gòu)成。U5A、U5B、U5C對電流不平衡比較的三路輸出，分別作異或關(guān)系判斷，只有當(dāng)不平衡比較輸出狀態(tài)一致（全為高電平電動機(jī)停止，全為低電平表明電動機(jī)電流平衡）時，U5A、U5B、U5C輸出低電平。其它情況至少有一個異或門輸出高電平，并通過D18、D20、D22組成的或關(guān)系邏輯由R13給出故障信號。 D19、D21、D23將電機(jī)停止的信號加到U5D輸入 端，當(dāng)電機(jī)停止時，反時限特性積分電路C7的電壓經(jīng)R16、D25、U5D泄放，模擬電動機(jī)散熱過程。 5、 其它電路 保護(hù)器還包括過流比較、反時限特性觸發(fā)器、單穩(wěn)輸出及電源。 過流比較由4UA等組成，電路雖然只對一相電流進(jìn)行比較，但它是三相電流中最大值，充分反映了電動機(jī)的工作狀況。它的輸出經(jīng) R12、D17對C7充電，其過程相當(dāng)電動機(jī)的熱積累過程。 反時限特性觸發(fā)器由U6B、C7等組成。其核心是反時限積分電容C7，其積分過程受到多方控制，從圖1及以上敘述已經(jīng)說明。當(dāng)C7充電至2/3電源電壓時，觸發(fā)器輸出對應(yīng)下跳沿。它經(jīng)微分電容C10、觸發(fā)U6A等構(gòu)成的單穩(wěn)輸出電路，使U6A輸出高電平，故障指示燈亮、繼電器J2失電而釋放、其保護(hù)控制觸點（常開）切斷電動機(jī)控制回路，達(dá)到保護(hù)的目的。單穩(wěn)輸出具有延時復(fù)位的功能。
三 兩點說明 1、光電耦合器U2用于三相半波整流電路與保護(hù)器控制電路的隔離，由于三相半波整流電路需要零電位參考點，因此電源變壓器初級電壓也選用220V，目的是使保護(hù)器引出端子最少。同樣可采取將D28—31作為附件以及②、④端相連的方法減少引出端子。 2、Y/YY保護(hù)電流整定值的調(diào)整 為保證整定精度W1、W2均為多圈精密電位器，整定無需借助任何儀表。在電動機(jī)工作時，根據(jù)其工作狀態(tài)，調(diào)整對應(yīng)的電位器（W1、W2），使“調(diào)整”指示燈LED2微亮直至熄滅，此時整定值等于電動機(jī)實際工作電流值，再將電位器順時針旋1—3圈（整定值取實際工作電流的1.1—1.4倍），整定過程結(jié)束；“調(diào)整”指示燈同時也是工作狀況指示燈。 參考文獻(xiàn) （1） 閻石主編.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1989. （2） [美]R.F.格拉夫著.電子電路百科全書.北京：科學(xué)出版社.1986. （3） IMP—80型集成化電動機(jī)保護(hù)器說明書. |
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