工业电机驱动中,如何成功可靠地实现短路保护?

 作者:UPS电源    |      2024-04-08 00:34    |    标签: 如何 工业 驱动 电机 实现 成功 可靠

  

工业电机驱动中,如何成功可靠地实现短路保护?

  

工业电机驱动中,如何成功可靠地实现短路保护?

  

工业电机驱动中,如何成功可靠地实现短路保护?

  

工业电机驱动中,如何成功可靠地实现短路保护?

  工业电机驱动中,如何成功可靠地实现短路保护?

  答:工业控制电机电路中除了变频器、软启动器中包含了功能齐全的电子保护装置外,其它电机驱动基本上都是应用具有短路保护的断路器、熔断器、机械式热继电器。

  如果说要成功可靠地实现短路保护,在需要在普通短路保护装置中另外增加电子保护装置。如今电子式保护电机的装置很多,只要舍得钱,实现保护没有一点问题。下图所示为一款比较好的电机综合保护装置。

  这种产品为进口的电机过载保护器:它具有过电流/缺相/堵转/逆相/电流不平衡/逆相过电流/接触器一体型/漏电/短路/欠电流/电流直读、过载、轻载、缺相、逆相、相位不平衡、相序、过电流、欠电流、过电压、欠电压、馈电、短路、堵转、电压电流不平衡、接地、过负荷定时限、过负荷反时限等保护功能。可配置断电自启动,故障告警等功能。全面实现网络通讯/监测倥制等操作。可以取代三相电压表,三相电流表,电流变送器,电流互感器,热继电器,时间继电器,漏电继电器等。属于微机监控 型电机保护器新生一代技术产品。道轨安装、面板安装带配置电缆线;相匹配器件:有无触点单相电机起动继电器,双互感器100~600/5A(2CT),三相互感器100~2000/5A(3CT)体积轻巧、安装方便。电流电压电机过载保护器:适用于一般三相电机保护相序、缺相、堵转、逆相、欠电流、电流不平衡、按过电流方式、欠电压、电压不平衡、过电压动作等,这种产品广泛应用变速马达控制、单三相电机保护、机械设备过载保护装置及电力电气控制系统、自动化工控控制系统等产业。

  传统意义上的熔断器与断路器、热继电器也可以构成各种组合保护;由于这些电器器件的选择和质量相对比较麻烦,故只能够简单地实现短路保护。

  例如:熔断器就是一种最简单的保护电器,使用时,熔断器串联在所保护的电路或用电设备中主回路中。当电路正常工作时,流过的电流小于或等于熔断器熔体的额定电流,熔断器视同导线;当电路出现过载或短路故障时,便会有很大的电流通过,经过一定时间后,以其自身产生的热量使熔体自动熔断,从而切断故障电路,对电路和用电设备进行有效的保护。不过熔断器具有结构单、使用方便、体积小、重量轻、维护容易、价格低廉的特点,因此广泛应用在低压配电动力系统和用电设备中,是应用最普遍的保护器件之一。

  另外,热继电器也是常用的电流过电流的保护元器件之一;它则是利用电流通过发热元件时使双金属片弯曲而推动执行机构动作的自动控制电器,它结构简单、体积小、价格低、保护特性好,常与低压接触器配合使用,主要用于电动机的过载、断相及其它电气设备发热状态的控制。

  不过它始终没有电子热继电器灵敏可靠。见下图所示。

  这种电子式热继电器具有 普通机械式热号的热继电器外,它还具有断相及电流不平衡的保护功能。电子式热继电器的动作时间与过载电流的大小按反时限变化,即过载电流倍数越大,热继电器动作时间越短过载电流倍数越小,热继 电器动作时间越长。

  以上为个人观点,仅供大家参考。

  知足常乐2023.5.4日于上海

  要回答这个问题,需要先解释什么是短路。“如果电源或者负荷的两端被导线直接接通,此种状态叫做短路”。短路时电路中的电流会远远超过正常值,会造成电气设备过热甚至烧毁。严重了还会引起火灾。过大的短路电流可以产生很大的电动力,也会损坏电气设备。可见短路在电气设备、电气线路中,是个很严重的事故。

  那么如何可靠的实现短路保护呢?就是要防止带电导线不经用电设备直接接通。第一,不能让供电线路过载。举个例子说明一下。七点五千瓦的三相异步电动机,定子绕组三角形连接,额定电流十五安培左右。据此电流选择铜芯电线不应低于二点五平方毫米,如果环境温度比较高,最好选择四平方毫米的,这样更稳妥一些。如果选用铝芯电线,不应低于六平方毫米。

  如果导线的截面积选择过小,安全载流量不够,使用中会发生导线严重过热,从而使得导线的绝缘层受热融化,导线的线芯接触到一起,就会发生严重的短路事故。

  第二,不能让带电电缆、电线遭受外力伤害。在电缆的敷设路径,要有明确的标识、标志。防止因施工而挖伤、挖断电缆。这样的事故曾经发生过很多起,造成了严重的设备、人身事故,必须高度重视。

  第三,电线、电缆的敷设路径一定要避开腐蚀性气体,液体。如酸液、油液等等,防止对导线的绝缘造成腐蚀乃至丧失绝缘。特别是地下敷设的线路,一旦发生短路,往往故障点不易寻找,找到了又不便处理。给生产和生活带来极大的不便。

  以上是如何有效防止短路事故发生,现实中总会有些短路事故发生。为了防止短路事故发生的灾害,以及减少事故停电范围。要根据用电线路的电流的大小安装合适的空气开关、断路器等保护设备,如DZ、DW系列的。一旦线路发生短路,能够及时地切断该线路的供电。

  以上是一点工作经验,供您参考。

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  在低压电机控制回路中,短路保护可以采用熔断器,也可以用单极自动空气开关。电机控制电路中采用熔断器也是常用的手段。在电气控制电路中,短路保护分主电路短路保护和控制电路短路保护,因此在采取短路保护措施时需要全面。

  短路保护的原因?

  电机、电器元件及导线的绝缘损坏或线路发生故障,都能导致短路事故,很大的短路电流及电动力可能使电机损坏。

  控制电路的短路保护没有做到全面会有那些影响?

  一、主电路电机容量不大于10KW,而控制电路的线圈电压为220V,那在控制电路中的熔断器可省掉。因为在控制电路出现对地短路其触器线圈失电从而使电机停止工作。因此,短路电流足够使控制电路与主电路相通的火线上的熔断器熔断。

  二、控制电路线圈电压为380V,主电路三根火线装熔断器来进行短路保护,但控制电路的两根火线最好装熔断器进行短路保护。

  假设控制电路没有熔断器做短路保护,在控制电路中任意一点发生接地短路故障,那么导致电机处于两相运行状态而导致电机烧毁。假设控制电路中只用其中一个熔断器做短路保护,这是不彻底的短路保护措施。在控制电路中没有装熔断器那根线上发生接地短路故障,此时控制电路中唯一的熔断器是熔断不了的,是因为交流接触器线圈的存在而导致的。

  假如主电路中B相发生接地短路故障,产生的短路大电流必定会经过此相的熔断器而使其熔断。此时,控制电路中交流接触器线圈跨接C相与地之间,接触器仍然是吸合的,因此主电路的主触头仍然是闭合的,使得电机处于两相运行状态,导致电机过载发热。尤其是在三角型连接的电机,由于热继电器对主电路的断相能力不是很理想,很容易烧坏电机。

  短路保护动作过程;短路保护是瞬时动作过程,当发生短路故障时,若短路保护元件为熔断器,则熔断器立刻熔断。若短路保护元件为单极自动空气开关,则即可跳闸。因为发生短路故障时产生的短路电流至少不低于额定电流的7倍以下,由此产生的热效应和动作效应对电器设备损坏严重,短路保护元件应快速切断电源,才能起到保护作用。

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  工业电机短路主要有

  1. 逆变器直通。这可能是由于不正确开启其中一条逆变器桥臂的两个IGBT所导致的,而这种情况又可能是因为遭受了电磁干扰或控制器故障。它也可能是因为臂上的其中一个IGBT磨损/故障导致的,而正常的IGBT保持开关动作。

  2. 相对相短路。这可能是因为性能下降、温度过高或过压事件导致电机绕组之间发生绝缘击穿所引起的。

  3. 相线对地短路。这同样可能是因为性能下降、温度过高或过压事件导致电机绕组和电机外壳之间发生绝缘击穿所引起的。

  工业电机驱动的整个市场趋势是对更高效率以及可靠性和稳定性的要求不断提高。功率半导体器件制造商不断在导通损耗和开关时间上寻求突破。有关增加绝缘栅极双极性晶体管(IGBT)导通损耗的一些权衡取舍是:更高的短路电流电平、更小的芯片尺寸,以及更低的热容量和短路耐受时间。

  随着IGBT的短路耐受时间下降至1 μs的水平,在极短的时间内检测并关断过流和短路正变得越来越重要。工业电机驱动的可靠性与IGBT保护电路有很大的关系。

  简单,必有,必须具备!合理选择空气开关,或熔丝,如scR驱动要选择专用高速快熔(丝)。一般都带速断控制保护,原理大丝配小丝,小丝断时顶开微动开关,实现拉B全关断,可防漫延!我们用作单相保护自制好过双金属热保护!