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　　[摘 要]針對(duì)大功率水泵電動(dòng)機(jī)電氣設(shè)備，在高溫、高濕、通風(fēng)差的環(huán)境條件下運(yùn)行時(shí)，易發(fā)生電氣故障現(xiàn)象。自行設(shè)計(jì)了大功率電動(dòng)機(jī)二次保護(hù)裝置，已長(zhǎng)時(shí)間投入現(xiàn)場(chǎng)使用，經(jīng)濟(jì)效益和使用效果顯著。該保護(hù)器增設(shè)了電動(dòng)機(jī)繞組線圈超溫保護(hù)、軸承磨損超溫保護(hù)、電動(dòng)機(jī)超濕結(jié)露保護(hù)功能，在原變頻器自身失去保護(hù)作用的情況下，二次保護(hù)器可及時(shí)起到保護(hù)作用，完善了電動(dòng)機(jī)的過壓過流、短路、漏電等多種保護(hù)。保護(hù)功能更加完善齊全，確保了大功率水泵電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。 
　　[關(guān)鍵詞]超溫保護(hù) 超濕保護(hù) 風(fēng)冷保護(hù) 
　　中圖分類號(hào)：TM772 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）42-0384-01 
　　引言： 
　　隨著科技的進(jìn)步，現(xiàn)在不地方大功率水泵電動(dòng)機(jī)是靠變頻器軟啟動(dòng)并拖動(dòng)運(yùn)行工作的，但易受環(huán)境溫度高、濕度高及自然通風(fēng)差惡劣環(huán)境等因素影響，常會(huì)造成變頻器、電動(dòng)機(jī)電氣性能降低，同時(shí)長(zhǎng)期長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)運(yùn)行，變頻器內(nèi)的驅(qū)動(dòng)功率模塊電子元器件壽命會(huì)減少，極易損壞。電動(dòng)機(jī)軸承高速運(yùn)轉(zhuǎn)，軸承磨損嚴(yán)重，機(jī)械潤(rùn)滑效率降低，阻力增加，也會(huì)造成定子繞組超溫工作，運(yùn)行電流增大，加速絕緣老化。加之維護(hù)檢修不當(dāng)，機(jī)械、電氣引起故障時(shí)常發(fā)生，一般變頻器自身缺少電動(dòng)機(jī)定子繞組超溫和軸承超溫保護(hù)功能。其次當(dāng)水泵管網(wǎng)突發(fā)爆裂時(shí)，電動(dòng)機(jī)接線室及線組內(nèi)濕度會(huì)大幅度增加，變頻器同樣缺少超濕保護(hù)功能，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵電動(dòng)機(jī)有效可靠的保護(hù)。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了大功率水泵電動(dòng)機(jī)二次保護(hù)器裝置，通過長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用，取得了良好的使用效果和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 
　　一、大功率水泵電動(dòng)機(jī)二次保護(hù)器的組成結(jié)構(gòu) 
　　二次保護(hù)器主要由JDB-120礦用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器、二次保護(hù)主控器、定子繞組超溫傳感器、軸承超溫傳感器、超濕傳感器、外置式冷卻風(fēng)機(jī)裝置等組成。JDB-120保護(hù)器、主控器保護(hù)、中間繼電器、交流接觸器安裝于自制控制配電箱內(nèi)。 
　　二、主控制器、溫濕度傳感器硬件設(shè)計(jì)及工作原理 
　　1、主控制器 
　　主控器以8位AVR嵌入式微處理器ATMEGA48為核心，由DC-DC穩(wěn)壓電源單元、LED數(shù)碼驅(qū)動(dòng)顯示單元、溫濕參數(shù)設(shè)置控制單元、溫濕報(bào)警控制輸出單元、溫濕傳感器信號(hào)采集單元組成。它具有性能高、低功耗，失電時(shí)參數(shù)記憶保存，溫濕度斷電點(diǎn)范圍寬，設(shè)置參數(shù)方便，顯示清晰直觀等優(yōu)點(diǎn)。主控器與溫濕傳感器接口采用數(shù)字信號(hào)串行數(shù)據(jù)傳輸，通訊距離可達(dá)150米且穩(wěn)定可靠。 
　　2、溫濕度傳感器及檢測(cè)點(diǎn)安裝位置和方法 
　　溫濕度傳感器采用數(shù)字信號(hào)傳輸，是復(fù)合型傳感器，它應(yīng)用了專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)，傳感器由NTC測(cè)溫元件探頭和電容式感濕元件探頭組成。具有溫濕測(cè)量范圍大（溫度0℃-100℃，濕度%RH-100%）精度高（0.1）誤差小，實(shí)時(shí)檢測(cè)反應(yīng)速率快，體積小等優(yōu)點(diǎn)。 
　　溫度傳感器檢測(cè)探頭通過電動(dòng)機(jī)接線盒安裝在定子繞組線圈端部，可用耐溫蠟管或塑料熱縮管捆扎固定。另一支溫度檢測(cè)探頭安裝在距軸承較近的鐵芯處。濕度傳感器檢測(cè)探頭安裝在電動(dòng)機(jī)接線盒側(cè)壁，固定即可。因傳感器探頭供電是直流供電與電動(dòng)機(jī)交流電隔離，兩者之間絕緣良好，互不影響。 
　　3、溫濕數(shù)字傳感器與主控器簡(jiǎn)要工作原理 
　　溫度感溫探頭NTC采集的溫度參數(shù)信號(hào)送入數(shù)字集成塊I3（32P207）2腳和8腳，經(jīng)集成塊I3內(nèi)部放大轉(zhuǎn)換后由10腳輸出，送入主控器微處理器（ATMEGA48）IC總線23腳接口，經(jīng)微處理器A/D轉(zhuǎn)換處理后驅(qū)動(dòng)74HC164移位數(shù)碼管，顯示溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組溫度異常升高或軸承損壞異常時(shí)，溫度升至70℃達(dá)到設(shè)定上限值，微處理器判斷電動(dòng)機(jī)繞組線圈溫度或軸承溫度異常發(fā)出控制指令，其13腳輸出高電平，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電吸合，常開接點(diǎn)閉合，中間繼電器動(dòng)作，控制變頻器保護(hù)動(dòng)作，切斷電動(dòng)機(jī)變頻器供電源，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。起到繞組線圈或軸承超溫電動(dòng)機(jī)保護(hù)作用。 
　　濕度傳感器探頭采用電容式感溫元件，感濕探頭采集的濕度參數(shù)信號(hào)送入數(shù)字集成塊I3（32P207） 1腳，經(jīng)集成塊I3內(nèi)部放大轉(zhuǎn)換后，同樣由10腳輸出，送入微處理器（ATMEGA48）IC 總線23腳接口，經(jīng)微處理A/D轉(zhuǎn)換處理后驅(qū)動(dòng)74HC164移位數(shù)碼管，顯示濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)水泵管網(wǎng)突發(fā)爆裂或環(huán)境濕度過大時(shí)，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)濕度異常升高，達(dá)到上限設(shè)定值93%RH時(shí)，微處理器判斷電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)濕度或電動(dòng)機(jī)周圍環(huán)境濕度異常，發(fā)出控制指令，其12腳輸出高電平，驅(qū)動(dòng)三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電吸合，常開接點(diǎn)閉合，中間繼電器動(dòng)作，控制變頻器保護(hù)動(dòng)作，切斷變頻器電動(dòng)機(jī)供電源，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，起到超濕保護(hù)電動(dòng)機(jī)作用。 
　　4、JDB-120電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器 
　　原變頻器自身保護(hù)器，受環(huán)境溫度、濕度和電網(wǎng)電壓停送電沖擊，變頻器驅(qū)動(dòng)模塊等電子元器件容易損壞，會(huì)造成變頻器自身失去保護(hù)功能。為避免電動(dòng)機(jī)失去短路、過載、過流、缺相、漏電（外殼）、堵轉(zhuǎn)等保功能。大功率水泵電動(dòng)機(jī)二次保護(hù)器加裝了JDB-120電機(jī)綜合保護(hù)器。它具有保護(hù)功能齊全、體積小、壽命長(zhǎng)、靈敏可靠性能高等優(yōu)點(diǎn)。調(diào)試JDB-120時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率大小，選擇鉗形電流表量程，測(cè)得正常帶載運(yùn)行電流數(shù)據(jù)，選擇JDB-120電流保護(hù)檔位，從低檔逐級(jí)升檔開始調(diào)試，直至JDB-120保護(hù)器動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，此時(shí)在此檔位基礎(chǔ)上增加1檔做為保護(hù)動(dòng)作值，即可完成調(diào)試。 
　　5、加裝電動(dòng)機(jī)外置式風(fēng)機(jī)冷卻控制裝置 
　　由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)是變頻器軟起拖動(dòng)的，電動(dòng)機(jī)一般采用普通三相異步電動(dòng)機(jī)，變頻電動(dòng)機(jī)成本較高，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際很少使用變頻電動(dòng)機(jī)。變頻器調(diào)速對(duì)普通電動(dòng)機(jī)的影響主要有以下幾個(gè)方面： 
　　（1）、諧波電流的影響 
　　高次諧波電流將使電動(dòng)機(jī)的損耗增加，電機(jī)運(yùn)行溫度上升，用變頻器給電動(dòng)機(jī)供電與工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流增加10%，溫升將增加20%左右。 
　　（2）、高壓高頻脈沖電壓的影響 
　　定子繞組要承受很高的電壓上升率，對(duì)電動(dòng)機(jī)施加陡度很大的沖擊電壓。對(duì)匝間絕緣、相間絕緣、對(duì)地絕緣構(gòu)成威脅，加速絕緣材料老化。 
　　（3）、低速運(yùn)行的影響 
　　低頻運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的磁飽和、勵(lì)磁電流的波形嚴(yán)重畸變，普通異步電機(jī)，依靠?jī)?nèi)部的扇葉冷卻。低速運(yùn)行時(shí)，冷卻風(fēng)量減小，使冷卻狀況變差，電動(dòng)機(jī)溫升增加，電動(dòng)機(jī)內(nèi)置式冷卻風(fēng)扇滿足不了降溫的需要。 
　　鑒于上述幾方面影響及地下室環(huán)境溫度高等原因，因此加裝了電動(dòng)機(jī)外置式風(fēng)機(jī)冷卻控制裝置，由60W風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻對(duì)其電動(dòng)機(jī)外殼進(jìn)行降溫，有效保證了電動(dòng)機(jī)可靠運(yùn)行。 
　　三、大功率水泵電動(dòng)機(jī)二次保護(hù)器的應(yīng)用效果 
　　自2013年3月自行設(shè)計(jì)了大功率水泵電動(dòng)機(jī)二次保護(hù)裝置并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用至今，無(wú)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和變頻器損壞，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)其中1臺(tái)保護(hù)器失去短路、過壓、過流、缺相、漏地保護(hù)功能后，另1臺(tái)保護(hù)器可迅速的起到保護(hù)作用，保護(hù)功能更加齊全和完善，確保了大功率水泵電動(dòng)機(jī)安全、有效、可靠的運(yùn)行，。 
　　四、經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值 
　　大功率水泵電動(dòng)機(jī)二次保護(hù)器可擴(kuò)展到大功率22～110KW電動(dòng)機(jī)等電氣設(shè)備中使用，保護(hù)靈敏可靠、功能齊全，所需材料JDB系列電機(jī)保護(hù)器、主控制器、繼電器、接觸器、傳感器、控制箱不足1000元。大大降低維護(hù)維修成本和設(shè)備材料成本，節(jié)省了人力資源成本，節(jié)約了設(shè)備材料成本約15萬(wàn)元。 
　　參考文獻(xiàn)： 
　　[1] 張燕賓，變頻器的安裝使用與維護(hù)，中國(guó)電力出版社，2009年. 
　　[2] 畢小玉，主通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)絕緣狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷方法方法研究 《工礦自動(dòng)化》2013年第9期31-35.

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