低压电动机抗晃电系统设计.docx
- 文档编号:14665742
- 上传时间:2023-06-25
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:1.23MB
低压电动机抗晃电系统设计.docx
《低压电动机抗晃电系统设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《低压电动机抗晃电系统设计.docx(29页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
题目低压电动机抗晃电系统设计
目录
1绪论 1
1.1课题背景 1
1.2国内外研究现状分析 2
1.3论文研究的主要 3
2晃电对电机控制系统的影响 4
2.1晃电概述 4
2.2晃电的危害 6
2.3晃电对控制回路的影响 6
2.4防晃电原理 7
2.4.1晃电产生的原因 7
2.4.2电机抗晃电原理 8
2.5本章小结 8
3电动机防晃电技术 9
3.1防晃电措施的使用原则和方法 9
3.1.1防晃电措施的使用原则 9
3.1.2防晃电方法 9
3.2防晃电装置 10
3.2.1延时时间继电器 10
3.2.2采用专门的抗晃电交流接触器 11
3.2.3TPM-MD延时节能模块 11
3.2.4动力UPS 12
3.3防晃电模块的分类 12
3.4本章小结 13
4低压电动机抗晃电系统设计 14
4.1防晃电模块的基本结构及工作原理 14
4.2电动机保护模块构成及工作原理 16
4.3装置构成与主要功能逻辑 17
4.4应用实例分析 18
4.6本章小结 20
5结论 21
参考文献 22
致谢 24
低压电动机抗晃电系统设计
摘要:
在工业生产中低压电动机大部分是采用交流接触器、变频器、软启动器来进行控制,由于交流接触器、变频器、软启动器自身的工作特点,当电网出现断电或电压降低到一定程度时,交流接触器由于吸合力不够而释放,变频器和软启动器低电压动作而跳停,从而导致所控制的电机或其它设备停止运行。
低压电机在运行过程中因晃电往往跳停,若是关键设备,甚至会影响到系统的稳定运行。
本文分析了晃电对电机运行的影响,提出了晃电不停机的解决方法。
设计了一种低压电动机保护与防晃电装置。
该装置主要由低压电动机保护模块和交流接触器防晃电模块组成。
介绍了低压电动机保护模块、交流接触器防晃电模块的构成和工作原理,以及装置的构成与主要功能逻辑,分析了装置的应用。
因此,本文对存在的问题进行分析,采取了相应的防晃电措施,提高了供系统的稳定可靠性。
关键词:
晃电;影响;低压电机;解决方案;交流接触器
Designofanti-shakingsystemforlowvoltagemotor
Abstract:
Low-voltagemotorismostlyusedinindustrialproductionofaccontactor,frequencyconverter,softstartertocontrol,becauseoftheaccontactor,frequencyconverter,softstarter'sowncharacteristics,whenthereispowergridorreducedtoacertainextent,thevoltageofaccontactorreleaseduetosuctionforceisnotenough,theinverterandsoftstarteractionandlowvoltagejumpstop,Thuscausingthemotororotherequipmentundercontroltostoprunning.Lowvoltagemotorintheprocessofrunningduetoelectricshockoftenjumpstop,ifthekeyequipment,evenaffectthestableoperationofthesystem.Inthispaper,theinfluenceofelectricshockonmotoroperationisanalyzed,andthesolutionofnon-stopelectricshockisputforward.Aprotectionandanti-shakingdeviceforlow-voltagemotorisdesigned.ThedeviceismainlycomposedoflowvoltagemotorprotectionmoduleandACcontactoranti-shakingmodule.Thispaperintroducesthecompositionandworkingprincipleoftheprotectionmoduleoflowvoltagemotorandtheanti-shakableelectricmoduleofACcontactor,aswellasthecompositionandmainfunctionallogicofthedevice,andanalyzestheapplicationofthedevice.Therefore,thispaperanalyzestheexistingproblemsandtakescorrespondinganti-shakingmeasurestoimprovethestabilityandreliabilityofthesupplysystem.
Keywords:
Swayelectric;Impact;Lowvoltagemotor;Thesolution;ACcontactor
1绪论
1.1课题背景
现代大型工业具有下列特征:
高温和高压生产过程、易燃和易爆、技术工艺过程复杂、系统停车恢复时间长,设备造价昂贵。
由于电力需求大量电气设备的存在,这些公司通常由一个单独供电的发电机的电力可以达到6-12千瓦。
虽然这种发电机的结构比较复杂、通过的电力荷载大、提供给需要用电设备的情况错综复杂、再加上附近的工厂的腐蚀环境,这种小型供电系统的主要供电方式都是以桥架电力电缆来进行供电的。
因此这种小型的供电系统在工厂使用的时候就容易出现电网故障、遭受雷击、人员操作不当导致的事故、设备本身出现的故障等安全事故,每次这些事故的发生,都给企业的供电系统带来了极大的负面影响。
严重事故会直接造成停电事故,工厂机器停车,造成巨大的经济损失,一般事故也会影响工厂供电系统供电质量,尤其是会造成电压波动。
在很大程度上,电力波动会对工业生产设备产生巨大影响,导致许多重要设备停止工作,导致生产过程中断,严重的也会导致整个生产系统停止。
电压波动对工业安全生产起到了一些非常不好的副作用,容易导致许多安全事故的发生比如由于设备故障,或者因为设备的使用导致环境污染等问题,这都容易给我们的企业生产带来不小的损失。
因此,在工业企业中,必须大力推动系统抗晃电的工作,以便在电力波动时,生产设备可以继续工作或有计划投切。
对于工业企业来说,电力供应主要是110千伏,实际生产中还存在着柴油发电机等诸多分布式电源。
按照相关供电实施的保护标准企业在进行接入电源的时候需要保证我们的时限速断的操作时间在一秒以内。
并且在进行微机保护或者真空状态下的主要电流设备我们排除电路故障的时间应该在0.5秒以内。
如果晃电持续时间超过1s,在保持用电设备不停机状态,我们的发挥主要作用的变压器就会发生断路,容易造成停止供电的事故。
什么是晃电呢我们给出的依据就是:
当电源电压的基础频率有效值下降的百分之90到百分之10左右并且产生了一个0。
5秒到1秒的电流波段并且很快恢复正常的情况我们把它叫做晃电。
我们的抗晃电措施不是简单的避免电压的下降或者没有了,而是在我们的供电设备在出现电压不稳定的时候采用一定的防晃电措施,以保持电气设备不会因电压下降而停机,当电压恢复正常时电气设备可以继续运转。
由于电网主要是由不同的变电站组成的,特别是10kV电路,有多个用户分布点,很容易引起短路或过流故障。
在故障发生后,继电保护装置动作将故障电路移除。
出现缺陷和移除缺陷之间的时间从20毫秒到700毫秒不等。
此时其他正常电路的电压会减少,导致电力波动。
此外,夏季还会有多雷期,导致电网的电流电压下降,这样我们的供电设备就会出现晃电现象。
除此之外当电网的内部出现短路,或者用电设备操作不当用电设备的功率过大超过供电设备的供电输出时这些情况都会导致晃电情况。
其实导致晃电最主要的原因是因为线路短路,或者雷击造成的。
绝缘子闪络或对地放电由雷击、污闪引起,可引起保护装置动作,导致电压波动,这种电压波动的时间较长,通常持续超过100毫秒。
电网短路可能会导致系统远端电压下降,潮流方向改变,影响设备使用的正常功能,甚至可能导致严重的事故和经济损失,这取决于短路点的位置。
除此之外,我们的供电设备在工作状态时产生的电流是设备标准电流的5到9倍,当大电流通过系统阻抗时,电压也会突然下降。
具体表现为:
(1)电压不稳定会短时间发生剧烈的变动,发生突然下降或者突然上升的情况,通常整个发生的时间一般在一分钟左右,与此同时供电设备的电压波动会很大。
(2)
(2)发生电压波动的状况,电压线上会发生比较规整的幅度变化,或者电压的幅度会不定性地随时发生改变,这种现象可以在电压表上看到。
(3)可能会发生短时断电,时间范围在0.5~3S。
低功率的电动机一般都是采用的交流电,电动机的接触器、启动器都是通过交流电来控制的,交流电的电压一般在0.85U~1.10U之间,交流接触器线圈工作电压低于0.70U~0.75U(U为线圈的额定工作电压),工作的时间比较长一般在40到50MS之间当接触器完全启动的时候我们的电动机就会停止运行。
我们的启动器和调速器是通过交流控制系统来进行控制的,当我们的供电设备的电压低于百分之65的时候我们的整个机器设备就会停止运行,这样就会导致企业的整个生产活动不能继续进行,造成巨大的经济损失,除此之外因为电路波动过大还有可能引起火灾等重大安全事故。
如何在晃电发生时保证电动机不停机或者电动机停机后又自启动,使得工厂生产过程不中断是电气工作人员关心的问题。
1.2国内外研究现状分析
抗晃电的研究已经被广大用电用户所重视,针对“晃电”故障所带来的危害已经被用户高度重视。
特别是连续型生产企业,晃电势必形成生产的停滞或者原料的浪费。
“抗晃电”技术经历了几个历程,在最早是使用气囊式时间继电器接点的延时释放功能,当断电后恢复电压时,若时间没有超过接点延时时间,就会直接起动控制回路的起动回路,使电动机重新运行。
日本在80年代电子技术比较发达,使用的是电子式时间继电器。
这种控制方式简单,成本低廉。
但是有一个非常难以解决的问题,第一它的控制它精度的要求很高,不能较精确的分配各个机组起动时间,二是不能判定电压恢复达不到要求时是否允许电动机再起动。
现在的抗晃电技术应用了单片机技术,比较容易的解决了上述两个问题。
现在的产品分为两种,一种是专门为抗晃电而设计的“抗晃电”控制器,其应用简单,不需要改变原有控制回路,可以方便的对原控制回路进行改造。
第二种是在电动机微机保护器中集成“抗晃电”功能,但是在设计之初就必须考虑是否需要这种设计,方便我们的型号选择。
其实这两种控制方法的最大不同就是可以设定低电压值和恢复电压值,以及合理配置机组再起动时间。
实际使用中还有使用PLC控制的分批起动方式。
除了PLC控制的分批起动控制方式外,最后还有一种方式就是利用接触器本身的延时释放,来达到躲过低电压时间的目的。
这种方法和第一代相比,属于同一类控制方式。
即不判定电压值和机组起动时间,主要用于对连续运行要求比较高的地方。
但是这种控制方式也必须建立在保证机组自身安全以及附属设备安全的基础上。
利用“抗晃电”技术,可以有效的满是生产装置的连续性要求。
目前,国内外针对“抗晃电”技术的研究已经日渐成熟。
主要体现在提高低压接触器的抗波动能力上,通过提高电能质量以及利用“抗晃电”模块或更换永磁式接触器上来实现接触器在电力系统波动时维持接触器不释放。
在变频器抗晃电上,国内和国外都广泛使用DC-BANK直接不间断电源系统技术,用来支撑变频器的运行电压及控制电压。
而对于电气设备的本体安全运行性能是我们减少出现晃电情况的杀手锏。
主要体现在运用快切装置,这是对故障电气设备的切除功能,其能最快速度的将故障线路切除,避免事故的扩大。
目前国内主要使用的是ABBSUE3000快切装置,其特有的快换方式将对故障线路执行全面的措施。
UPS装置是对能够影响生产装置安全平稳运行设备提供不间断电源,UPS提供的是纯净的电源,可以使用电设备能够躲过晃电的干扰,但UPS本身的安全稳定性将是影响其使用性能的最大因素。
1.3论文研究的主要
我们一般控制电压比较低的电动机电路的方法是通过交流接触器来控制,但是在系统供电过程中出现晃电情况时,并且机器的工作时间比较长的时候,我们都会比较重视抵抗晃电能力的提升。
就目前的社会经济条件来看通过接触器来抵抗晃电情况的方法主要有使用低压的电动机启动电动机的保护装置来提高抵抗晃电的能力。
采用这种方法的突出优势就是可以有效的连接保护装置与电源电压切换装置,可以在最短的时间内恢复供电设备给我们的生产设备供电,但是如果发生系统晃电的情况,我们依然采取以前的抵抗晃电的方法时我们的设备容易产生两个问题。
(1)第一因为我们的主要线路电压波动幅度过大,导致我们的低压电动机中的保护装置不能够正常运行,不能够有效的保护我们的电动机。
(2)第二还是因为我们的主要线路的电压波动幅度过大但是又可以保证我们的接触器不运行,发生这样的情况时我们的抵抗晃电脑的装置还是不会发挥它的保护作用的。
这篇论文主要介绍的是关于低压电动机保护设备晃电的装置,此装置的应用可以增强我们设备抵抗晃电的能力,还可以防止我们低压电动机的保护装置在发生晃电情况下不能够有效发挥作用的问题。
2晃电对电机控制系统的影响
2.1晃电概述
晃电是指供电网络电压在1.5s瞬间降落之后,及时的恢复正常供电的短暂现象;对我们的电动机启动时运行的频率高于1.5的时候我们的电网就会发生电压消失的情况所以我们的抵抗晃电的设备是抵抗在1.5以下的晃电的,我们一般会使用在电动机的接触器元器件的控制回路中,针对超过1.5s电网瞬间失压,安装的电动机自启动重合控制器,只限于生产装置区的重要和关键性负荷电动机。
国家电网实行各大区并网,环网规模越来越大,用电负荷也越来越大,用电情况也越来越复染,电源中出现的故障率也会随之增加,各种故障导致“晃电”的几率不断提高。
晃电最长的持续时间,决定着供电网络的连续性,能否在一定的时间内保持供电的延续性。
交流接触器备在一定时间内保持吸合状态,可以实现供电的不间断性,一般情况下是在低电压不低于0.45额定电压,还对就是失电时间处于60ms以内情况下,就可以实现。
60ms这么短的时间对于常规的微处理器来说,己经超出微处理器的电压采样周期时间,所以在瞬间电时微处理器后动设备是没有响应的。
在动力系统装置中,电动机和其他电动设备都是靠控制回路进行控制启动和停止,一般的控制回路组成主要是由按钮、继电器、开关和接触器等。
由这些元器件组成的控制回路习惯上叫为接触器制系统。
在电气控制问路中,简单的控制回路和杂的控制回路,复染的控制问路有很多种不同的控制器件构成。
这个需要使用者对电路图和元器件有一定的认知度,对工作原理的了解,以及元器件的结构。
作为控制的元器件来说,型号很多、但应用最多的还是手动的和自动的。
手动的电器比较简单,主要是靠人进行动操作,比较刀闸、按钮等。
自动电器则复杂得多,是通过各种控制指令、程序或者限位开关等起到自动控制,比如电磁阀、限位开关、各类继电器和接触器等。
本篇论文论述和晃电相关的元器件主要是接触器,下面将详细介绍交流接触器。
接触器分为直流和交流两种类型,是电气控制回路中的一种自动开关,主要用在电力拖动中。
在这种设备中我们主要使用交流接触器,一般用在电机及其相关电气设备接通和断开主控制回路。
图2.1就是普通的交流接触器的一般结构图。
根据下图我们可以重点交流接触器的两个组成部分触头和电磁铁。
工作原理是通过电磁线通电,使得电磁铁产生吸引力,依靠电磁铁的吸引力动作,使得常开触头吸合,常闭触头打开。
图2.1接触器工作原理图
交流接触器一般都会有两个触头,被我们称为主要触头和次要触头。
主要触头的作用主要是控制我们第一次的回路电源,通过的电流比较大,辅助触头的主要作用是二次控制回路中的触点,通电电流较小。
一般的交流接触器都是由一个主要触头和几个常开触头、常关触头组成的,交流接触器主触头在动作时产生一定的电弧,值得我们注意的是我们的主要触头在断开的状态下通过的电交比较大,所以我们的触头容易损坏,也会增加一次回路的断开吋间,对安全停车不利,由此,交流接触器都设计有灭弧装置。
设计上,交流接触器的触头做成有利于灭弧的桥式结构,优点我通过两个断点,可以达到在主触点分开时降低断点电压,让产生的电弧易于自行熄灭,而且因为各相之间设有绝缘隔板,避免相间产生短路现象的发生。
如果是特大电流的交流接触器,还会设计一个专门的灭弧装置,比如真空密闭室,油灭弧室等。
下图是交流接触器平面电流符号的表示图。
图2.2接触器电路符号
交流接触器不同的型号有不同的额定电流、线圈电压及辅助触头的个数,选择时根据使用设备的实际需要,选用合适的交流接触器,确保设备的安全可靠应用。
对于连续生产企业来说,交流接触器作为控制回路中不可或缺的元器件,当我们的电网出现晃电的时候,我们设备的电压会突然降低,甚至完全失压,由接触器的结构可知,电磁线圈会因为晃电短暂释放磁吸力,使得接触器主触头断开,将会造成运行中的电机停车,影响生产的连续进行,有可能还会造成设格的损坏,给生产企业带来巨大的经济损失。
根据统计资料可知,交流接触器对电压的要求范围是电压不能低于50%,如果在低于50%电压时间达到一个周波时间将会造成接触器触头脱扣;当电压低于80%以上,具有5个周波时间时接触也将脱扣。
2.2晃电的危害
低压电动机的运行都是通过交流接触器、启动器等一系列控制装置进行控制的。
当产生晃电时我们的交流接触器会因为自己的线圈电压低于其吸合电压而放出,软启动器和变频器也因低于控制电压而跳停。
因此,在工业生产中由于“晃电”很多重要的低压电机停止。
重要设备一旦停止,与重要设备有关系的生产设备也会因为重要设备的停止运行而无法进行工作,这样就会导致企业的生产活动不能继续进行,造成巨大的经济损失甚至还有可能发生比较严重的安全事故。
2.3晃电对控制回路的影响
生产中,电气设备大部分都是使用带有接触器的控制柜,方便状态监控和远程操作。
下图是带有接触器控制的电动机基本控制回路的展示图
图2.3电动机基本控制回路
如图所示,二次回路控制电源取自一次侧母线电源,通过交流接触器的设计原理可以晓得当我们的电网发生晃电的时候,控制电源也将随之波动,当波动电压不高于接触器线圈电压额定值的50%时超出一个周期时接触器触头将释放脱扣:
而当控制电源处在并且时间方而超过五个周期将造成接触器脱扣释放。
电网电压出现波动时,控制电源电压值随之降至接触器线圈的吸合电压值时,交流接触器的主触头将瞬间脱扣,接触器的自保持触点释放,将导致电动机跳车停运,如图2.4所示。
瞬间的电网晃电,发生的过程都非常的短暂,运行中的电动机由于惯性原因,即便接触器脱扣停机,转速也不会瞬间降得厉害,从电动机电磁平衡原理来说,短暂的晃电,电动机还保持一定速度的运转,如果随着电网的迅速恢复正常重新启动,启动电流对电网的冲击不是很大,所以晃电后电机重启是可看为可行的启动方案。
图2.4晃电对接触器的影响
2.4防晃电原理
对于连续生产的企业来说,比如石油化工、电解、冶炼等工厂,生产过程中,意外的停车,破坏连续生产流程,中断生产,容易产生大量的废品、次品,甚至损坏生产设备,给企业带来巨大的经济损失。
所以对于连续性生产要求比较高的企业来说,对电动机等动力生产设备要求具有抗晃电的功能,具有防晃电控制系统的接触器如图2.5所示:
图2.5晃电对防晃电接触器的影响
2.4.1晃电产生的原因
导致晃电发生的原因和晃电发生时的表现,通常情况下当我们的供电设备在运行的过程中遇到雷雨天气,遭到雷的打击,发生短路的情况或者大功率设备在没有进行机械预热的情况下直接进行工作都有可能造成我们的供电系统电压发生巨大波动或者电压消失,我们称这种现象叫做晃电现象。
产生晃电的主要情况如下:
(1)第一电网的电压在比较短的时间内出现巨大的波动,波动的持续时间在0.5分钟以上一分钟以内,电网的电压波动值在规定电压的100~180%或10~90%之间。
(2)第二电压波动巨大,电压的波动发生规则变化或者电压值的变化没有规律,我们一般会看见照明设备发生异常。
(3)在一瞬间电网的电压失去平衡,并且持续的时间比较短,产生供电消失的情况。
晃电发生的原因和现象,电力供应系统通常遭受雷击,短路故障,大容量电机直接启动等冲击,在短时间内系统电压大幅变动或者突然失去供电。
晃电的主要情况:
(1) 电网电压在短时间内急剧上升或下降,其波动时间为0.5~1分钟,电压上升或下降可达额定电压的100~180%或10~90%。
(2) 电压闪烁,电压波形包络的规律变化是电压振幅值的随机序列变化,一般是由人眼对电压变化的视觉感受。
(3) 短时间内电网失去电压,从0.5秒循环到3秒电力中断。
2.4.2电机抗晃电原理
什么是电动机抗晃电就是当晃电情况发生时通过正在运行的电动机重新启动没有工作的生产设备,通过电动机的控制设备监管生产设备的电压波动情况,通过电动机的控制器设置固定的数据,让电压在数据允许的范围内进行工作。
瞬间因为失压释放的接触器再次自动接通。
2.5本章小结
本章主要对晃电进行概述,简要说明控制回路系统,通过介绍控制回路中交流接触器的组成、工作原理和分类,分析晃电形成的原理,以及对电机控制回路的影响,并分析了电动机防晃电原理。
3电动机防晃电技术
3.1防晃电措施的使用原则和方法
3.1.1防晃电措施的使用原则
为了保护设备,防晃电要求是,在晃电持续时间很短的情况下我们的设备才可以自己运行,不然就会对我们的生产设备造成伤害。
如果超出这段时间,因为电动机的转速等动设备已经背离了自启动要求,生产因为晃电已经被迫停产,此时我们的抵抗晃电的措施就需要人为进行了,否则将会对设备有定的冲击,必须避免供电恢复正常后的盲目自行启动,特别是禁止手动或者故障停车的设备自动启动。
3.1.2防晃电方法
从控制方面来说,电动机抗晃电自行再启动的方法,一般就是两种控制方式,无控式和可控式。
无控式方式:
指的是在供电网络出现短暂晃电后,在恢复供电的瞬间,生产装置本来运行的电动机全部立即再启动。
该方式电路比较简单,应用的控制元器件也比较少,便宜实惠,但具在不少不足之处:
首先是对供电网络容量的要求,全部电机再次启动冲击电流较大,如果供电系统容量不足,当我们的电动机还有没有使用完的电压时,电动机的电流就会措施较大的冲击力与此同时我们的多台电动机又因为在同一时间启动这样就会产生较大的非周期性的冲击电流,极大可能导致变压器过载,当电动机的最大转力值小于负载的转力值的时候我们是不能再重新启动设备的,不能确保晃电后立马实现再次自动恢复启动设备。
可控式方式:
此种方式分几种情况,要是在供配电系统故障时,记录各种电动机的运行状况,在供配电系统电压恢复正常以后,根据生产的实际需要分批控制再启动电动机,依次将生产中运行的电动机恢复再进行启动。
进行控制式的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 低压 电动机 抗晃电 系统 设计
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)