一種新穎電壓取樣型電機保護器

摘要： 本文描述了一種新穎電壓取樣型電機保護器的保護特性、以及過壓、欠壓、斷相(或錯相)等特性。

關鍵詞： 新穎電壓取樣；電機保護器；保護特性

引言

在三相交流電動機的使用中，越來越多的用于三相不可逆轉的傳動設備(如水泵、風機、空壓機、電梯電機等)。為使電機能在斷相、相序、過壓、欠壓情況下及時得以保護，相應保護器應有上述保護功能，以保證電機和設備正常安全工作。在電壓取樣型保護器中，通常通過保護器對電機工作電壓進行監測，判斷其電壓狀態(如過壓、欠壓、相序、錯相，并在保護器面板上呈現上述故障指示)，如有故障，保護器則對三相供電電路中的控制電器(如交流接觸器)進行控制，分斷主回路電源，從而對電機和傳動設備進行有效的保護。

電壓取樣型保護器與電流取樣型比較其最大特點是：它與被保護電器設備的功率大小無關，而只根據電網電源質量的情況來進行保護，使被保護電器避免因電源質量不良造成損壞。特別是在三相不可逆轉設備或饋電線路中，待確定相序后，因維修或更改供電線路與原認定相序錯相相接時，保護器可鑒別其原定相序，從而對電機和相應設備進行保護。

保護器保護特性

通常電壓取樣型保護器，主要對電機缺相和相序進行保護，而對電機在實際運行中，工作電壓常處于欠壓或過壓卻很難起到有效保護，針對被保護電機實際工作情況，工作范圍寬是其保護器新穎之處；在此工作范圍內(交流三相300V~460V)，保護器實現其欠壓及過壓保護動作特性(動作特性見圖1、圖2)。另外在上述保護功能基礎上，保護器還可根據需求，不僅對過壓保護(380V~460V可調)和欠壓保護(300V~380V可調)電壓值設置，而且其保護延時也可調(過壓保護：延時0.5S~5S可調；欠壓保護：延時1S~10S可調)，這為電壓取樣型保護器保護功能和使用拓展了使用空間。

保護器欠壓及過壓動作特性(圖1)中，特性線1為單相過欠壓特性線、特性線2為雙相過欠電壓特性線、特性線3為三相過欠電壓特性線。

圖1   保護器欠壓及過壓動作特性

電機保護器

在設計中，因考慮保護器應有過壓、欠壓、斷錯相三種保護功能為一體，采用3輸入端與非門和電壓比較器來完成此功能。如果發生上述故障，在IC4B組(圖2)輸入端⑧、②、①分別決定斷錯相、過壓、欠壓故障，此時信號輸入為“0”電平，且經IC4C組反相(用此組輸出端⑥來驅動V1的工作狀態)使V1截止，KA1由吸合狀態變為釋放狀態，控制觸點轉換。圖2中KA1的觸點為釋放狀態下(V1截止工作情況下)，保護器如處在正常工作狀態時KA1呈吸合狀態(V1放大工作狀態下)。

圖2  AS-11電動機保護器原理圖

斷錯相保護

三相電源經A、B、C端進行檢測，且三相電源分別加入RC移相電路，如在相序一定，則在n、w兩端_nw矢量較小，通過對此電壓整流、濾波，使L3(斷錯相)指示無以驅動，則光耦IC2(對采樣信號與工作電壓起隔離)處截止不導通狀態。從而使IC4A輸入端、、端均為“0”狀態，則輸出⑩端為“1”，此時主要取決于IC4B輸入②、①端的變化。如有錯斷相或缺相故障時_nw矢量增大，通過對此電壓的整流、濾波使L3與IC2工作。IC4A輸入端為“1”，則輸出端⑩為“0”，從而致使V1截止，KA1釋放，保護器呈保護工作狀態。

欠壓工作保護

當IC1A組⑨端(欠壓)電壓與⑩端(由IC4A端經R8、R9電阻分壓)，IC1A中⑩端電壓U⑩＞U⑨，則⑧端為“1”，欠壓指示燈L1工作。IC1B中與比較(通過RP3、R11對C5充電，設定欠壓保護時間)；當U＜U則端為“0”則IC4B中①端為“0”，V1截止，KA1釋放，保護器呈保護狀態。

過電壓保護

當IC1C組⑤端(過壓)電壓與⑥端比較，U⑤＞U⑥時，⑦端輸出“1”，過壓指示燈L2工作，IC1D中③端與②端(RP4、R17對C9充電，過壓保護時間設定)U③＜U②，則①端為“0”，則IC4B中②端為“0”，V1截止，KA1釋放，保護器呈保護狀態。

典型應用電路

AS-11電機保護器的典型應用電路示于圖3。

圖3  應用電路示例圖

結語

該電壓取樣電機保護器在過壓、欠壓兩種情況下，因保護電壓范圍寬，且電壓保護參數值以及保護時間可設置，這為用戶在使用上提供了極大的方便。另外對電動機最常見的斷相故障和相序進行保護，又不受電機設備功率大小限制，是電壓取樣型保護器最大特點，現已被廣泛使用。

參考文獻：
1.   錢金川、金林升：電子式電動機保護器淺析，機床電器，2004.2期