软起动器对电机过载保护的控制方法.docx

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1、软起动器对电机过载保护的控制方法dujing导语：对于电动机断续过载保护时由于电动机早已过热，那么它的过载才能已经减小，对于冷态的电动机来讲，它的过载才能要比热态的电动机过载才能大的多1引言笔者多年研究软起动器，发现软起动器对电动机的过载保护有些简单化，固然讲是反时限保护，但实际是采用定时分段的方法，有时误动作，有时烧电动机。对于电动机断续过载保护时由于电动机早已过热，那么它的过载才能已经减小，对于冷态的电动机来讲，它的过载才能要比热态的电动机过载才能大的多。假如要真正反响电动机的过载才能又能对电动机起到过载保护就必须通过热积分，采用热记忆功能。这样才能保正系统的可靠性和保护的灵敏性。1.1两

2、种典型的数学模型软起动器对电动机具有控制、保护、监测等功能，对电动机的热过载保护采用的反时限保护特性有多种数学模型，其中典型的有两类：1等I2t的时间电流特性2IEC60255-31推荐的数学模型以上式中：Ir电流整定值I实际电流值t动作时间sK表征特性的常数函数指数1.2脱扣器的控制方式脱扣器的控制方式可采用：1积分法以两种典型的数学模型为例，分别求积分值：设定K1或者K2的动作值，控制动作时间t。2查表法设定It对照表，根据当前I控制动作时间t。但是在实际运行中两种方法均存在弊端。如用积分法上述的两类数学模型都可能造成在低于动作值时仍能误动作；如用查表法在通常电流不断变化的情况下，很难公道

3、的控制过载脱扣的延时时间。为了较好的解决低压断路器的智能控制器中长延时脱扣器的延时控制，本文试图按热保护的根本原理进展分析和讨论。2热保护的根本要求根据热平衡关系，电气设备的发热应即是散热与蓄热之和，即1式中：P发热功率；Kr散热系数；S散热外表积；温升；c比热；G发热体重量；t时间。微分方程的解为：过载保护元件应在小于被保护电气设备温升允许值的设置值动作，断开电路。3按热平衡原理整定过载长延时脱扣4动作值和热时间常数的计算4.1动作值按电动机起动器和断路器的要求，ksub2/sub应分别小于1.2和1.3，为同时知足这两种要求，并留有裕度，可取ksub2/sub=1.11.15。由式11可取

4、K=ksub2/subsup2/supT12以K作为式6或者7的截止值，当AK时控制器动作，实现长延时保护功能。式9和10可转换为：4.2热时间常数的计算在已知任意N值下要求的tr值，即可计算T。4.3延时时间的计算按式13计算在不同过载电流下的延时时间，并考虑电流测量误差的影响，计算结果见表1计算时取T=642s。5动作值的测量和计算为测量智能脱扣器实态通电时的A值，可以采用数值积分的方法等间隔的测量电流和计算A值并与K值比拟。设测量间隔为t,并且初始温升为0，由式6和7上列各式中N可以为变量。逐次计算，逐次与k比拟，直至Axk时控制器动作。那么在有辅助电源的情况下，A值逐渐递减，直至软起动

5、器重新起动，A值又开场递增；或者辅助电源断开，A值清零。为防止过载脱扣后，软起动器在短时内的再接通并在短时内再分断，可设置一定的恢复时间，以保证在恢复时间内，软起动器不得起动。6测量误差分析对式8微分：对应表1中的计算值tr，在表2中列出p和f的相应值。align=center表2与表1中计算值tr对应的p和f值/align表2的误差传递系数f的估算值与表1的计算结果根本相符。由表1及表2可以看出在较低过载倍数下由电流测量误差所引起的延时时间误差较大。7保护特性的斜率调节7.1建立数学模型为了知足不同的配合需要，如今有的制造厂提供了改变长延时保护特性斜率的调节功能2或者参照IEC60255标准

6、提供了不同数学模型的保护特性。为了实现保护特性的斜率调节，本文推荐两种数学模型并用的方案。1根本数学模型经比照分析我们可以以式7作为根本保护特性的根本数学模型。2用于斜率调节的数学模型可选用国家标准GB14598.7等同IEC60255-3推荐的数学模型用于斜率调节。根据GB14598.7：16式中：N=I/Ir指数可选K为常数现以三种斜率的保护特性为例：A型反时限tr=K/N0.02-117B型反时限tr=K/N-118C型反时限tr=K/N4-119K值可根据保护要求设定，或者参照前述根本保护特性NIr如N=2或者N=6对应的时间tr设定。7.2动作值的测量和控制将式17、18、19变换为

7、A=tN0.02-120A=tN-121A=tN4-122在实际运行中可每经过一个等间隔t进展一次累加，逐次计算A值，逐次与K值比拟，直至到达设定值K值，求出延时时间tr。以式21为例，设对应式20和22可以采用同样方法进展计算和控制。但是应用此方法计算有两个问题需要解决：1设定N的阈值通常在K的设定值范围，在N=1.05的条件下，计算值tr很可能小于1h，不能知足软起动器要求。为了防止在1.05Ir及以下的误脱扣，需设定阈值,如设定Nd=1.15，当NNd时可仍按根本数学模型控制和计算。2阈值上下数学模型的转换如在NNd时，按式2022的数学模型进展计算和控制。现举例讲明如下保护特性取式21

8、，设定K=13.5根据式12计算T值，取k2=1.15T=13.5/1.152=10.2在NNd时按前面第4节所述方法进展计算和控制。在NNd时按式21的数学模型进展计算，假如在尚未到达动作值时电流又下降使NNd，并且当前A值为Ay。那么此后需按根本数学模型累加计算A值：24式中初始值Ay为原数学模型下保存的A值。以下按前面第4节所述方法进展计算和控制。假如此后又回复NNd条件，应重新按式21的数学模型计算和控制。在反复转换数学模型时不需改变K值和当前的A值。保护特性取式22，设定K=1200根据式12计算T值，取k2=1.15T=1200/1.152=907.4在NNd时按前面第4节所述方法

9、进展计算和控制。在NNd时按式22的数学模型进展计算，假如在尚未到达动作值电流又下降至NNd，并且当前A值为Ay。那么需按式24计算A值。假如此后又回复NNd条件，应重新按式22的数学模型计算和控制。在反复转换数学模型时不需改变K值和当前A值。7.3误差分析对式16微分式19、20和21三种数学模型时间相对误差与电流相对误差之间的传递系数计算值见表3。align=center表3三种数学模型时间相对误差与电流相对误差之间的传递系数计算值/align由表3中可见，当=0.02和=1时在Nr1.5的情况下，要知足延时时间的误差不超过10%的要求并不困难；但是在=4时，因特性曲线斜率值大，要到达同样的指标是有一定难度的，即使电流测量误差为2%，再考虑K的控制误差和数值化整等因素，延时时间的误差也可能大于10%。8完毕语本文提出的一套利用数值积分法解决反时限保护特性的实时测量和控制方法，既可比拟公道、方便的提供多种保护特性，又可较好的解决负载不断变化情况下的热记忆问题，还有助于进步长延时控制单元的抗干扰才能。由于在实时控制中，微处理器在很短时间内无法完成一些函数的复杂数学运算，本文中的一些计算公式和参数在工程计算中需要进展了变换和处理，在CMC系列软起动器中得到了应用，通过实际运行到达了理想的效果。