電動(dòng)機(jī)智能綜合保護(hù)器結(jié)構(gòu)分析 礦用電動(dòng)機(jī)智能綜合保護(hù)器的系統(tǒng)指的是通過(guò)電流互感器和電壓互感器對(duì)煤礦井下電網(wǎng)供電系統(tǒng)進(jìn)行變壓，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路和信號(hào)采集電路(A／D轉(zhuǎn)換電路)，最后轉(zhuǎn)換成微控制器能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)；通過(guò)對(duì)微控制器進(jìn)行相關(guān)編程，對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行處理，判斷電動(dòng)機(jī)當(dāng)前處在什么狀態(tài)；通過(guò)對(duì)該狀態(tài)的判斷，經(jīng)由電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)和控制。同時(shí)由于對(duì)煤礦井下電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)巡檢并不是很方便，在此設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)智能綜合保護(hù)器還要加上與井上上位機(jī)通信的功能。為方便就地檢查，同樣需要在保護(hù)器上設(shè)置電動(dòng)機(jī)狀態(tài)顯示與報(bào)警界面，實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)交互，同時(shí)應(yīng)加上按鍵調(diào)節(jié)功能以適應(yīng)不同電網(wǎng)電壓等級(jí)下對(duì)電動(dòng)機(jī)不同的要求。 二、保護(hù)器工作狀態(tài)分析 2.1 漏電保護(hù) 煤礦井下電動(dòng)機(jī)及其供電線路常見(jiàn)的漏電故障有： (1)電動(dòng)機(jī)或者供電線路因長(zhǎng)期暴露在潮濕環(huán)境中，導(dǎo)致其絕緣電阻下降，流向大地的對(duì)地電流增大，從而使電動(dòng)機(jī)及電氣設(shè)備外殼帶電。 (2)電動(dòng)機(jī)或者供電線路帶電體發(fā)生部分裸露現(xiàn)象，致使未受到高度重視的井下人員誤觸到該處，直接或者間接通過(guò)導(dǎo)體工具而致使其中一相接地，造成漏電事故。 (3)電動(dòng)機(jī)或者供電線路絕緣部分因?yàn)榫弥美匣?、電壓性擊穿或者機(jī)械損壞等原因而發(fā)生一相中的金屬性接地或弧光接地。 人身觸電造成人身傷亡的危險(xiǎn)主要與流經(jīng)人身的觸電電流和流過(guò)這些電流時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)系。一般在不考慮電網(wǎng)電容情況下，人體觸到一相導(dǎo)線時(shí)，30mA為允許通過(guò)人體的最大觸電電流，即30mA以下不至于發(fā)生生命危險(xiǎn)。井下在660V時(shí)引爆瓦斯的安全火花電流為50mA以下。所以，漏電安全臨界電流值應(yīng)該為30mA。 在忽略電網(wǎng)對(duì)地分布電容情況下，對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中人體觸電電流計(jì)算公式中：Ir為通過(guò)人體的電流，單位為A；E為供電電路的相電壓，單位為V；r為供電電路每相的對(duì)地絕緣電阻值，單位為Ω；Rr為人體電阻值，單位為Ω，在煤礦井下一般按照值為1kΩ計(jì)算。 對(duì)于煤礦井下中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，通常其漏電電流非常小，不易區(qū)分故障與否，因此需要添加一個(gè)接地的檢測(cè)電源E，如圖1所示。將附加的直流檢測(cè)電源E接入三相系統(tǒng)，如果系統(tǒng)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，那么電流將按照電源正極→電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻→三相電網(wǎng)系統(tǒng)→電源負(fù)極流向來(lái)運(yùn)行，由于單回路系統(tǒng)，電流不變，因此通過(guò)漏電保護(hù)電路檢測(cè)采樣電阻R兩端的電壓U的大小從而可以間接知道電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻阻值的變化，進(jìn)而可以檢測(cè)到電網(wǎng)是否發(fā)生漏電現(xiàn)象。這種方法稱為附加直流電源漏電保護(hù)法。 圖1 附加直流電源漏電保護(hù)  漏電閉鎖同樣是一種重要的漏電保護(hù)方法，顧名思義，漏電閉鎖是指當(dāng)檢測(cè)到線路發(fā)生漏電時(shí)，需要閉鎖住電閘，防止人員送電之后因漏電而發(fā)生事故。當(dāng)三相系統(tǒng)未通電情況下，通過(guò)附加直流電源方法可以檢測(cè)到電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻阻值的變化，從而判斷是否發(fā)生漏電現(xiàn)象。在三相電網(wǎng)未通電情況下，如圖2所示，接觸器KM主觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器KM常閉觸點(diǎn)將附加直流電源接入系統(tǒng)，如果發(fā)生漏電，則電壓U發(fā)生變化，從而觸發(fā)漏電保護(hù)電路動(dòng)作，達(dá)到漏電閉鎖保護(hù)的目的。  圖2 附加直流電源漏電閉鎖 2.2過(guò)載保護(hù) 常見(jiàn)的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式主要有長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行、短時(shí)間運(yùn)行及重復(fù)短時(shí)間運(yùn)行三種，在這三種運(yùn)行方式下，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況各不相同。因此，同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)按短時(shí)間運(yùn)行方式或者重復(fù)短時(shí)間運(yùn)行方式使用時(shí)可以允許有較大的輸出，即可短暫地過(guò)載，而采用長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行方式時(shí)電動(dòng)機(jī)不可長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行。為了確保電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)因?yàn)槎虝r(shí)間的過(guò)載而發(fā)生停止運(yùn)行的現(xiàn)象，這就要求電動(dòng)機(jī)要有一定的過(guò)載能力。異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力通常用最大力矩Mm除以額定力矩MH得到的商KM來(lái)表示，中小型電動(dòng)機(jī)的KM＝1．6~1．8，中型及大型電動(dòng)機(jī)的KM＝1．8~2．5，有特殊要求的電動(dòng)機(jī)KM可以達(dá)到2．0~3．0或更大。 在這里，通常將電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)特性定義為：電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)與其過(guò)載保護(hù)動(dòng)作時(shí)間之間的關(guān)系。如圖3所示為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)特性曲線。 
|
享會(huì)員_a.png)