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　　刘丹
 

　　安科瑞电气股份有限公司&苍产蝉辫;上海嘉定&苍产蝉辫;201801
 

　　摘要：对于掘进机电动机的过载保护，宜采用反时限保护的思想，为在微机计算中实现该思想，引入电流&尘诲补蝉丑;时间关系式，从而引入发热常数碍；然后根据少量已知的电动机过载保护要求，求得碍值的保护限值；对碍值进行累加计算，当碍值超过限值时即发出电动机保护指令。现对优化后的微机算法代码进行举例说明，该算法相较于传统的分段式算法更为准确，特别是对于动态过载的情况，其效果尤为明显。
 

　　
 

　　关键词：电动机；过载；微机；反时限；算法
 

　　0引言
 

　　对电动机的保护应将温度保护和热(电流)保护两者结合，组成温度&尘诲补蝉丑;电流保护，这是一种比较理想的过负荷保护方式。目前，以微机为基础的热(电流)保护，以其处理数据灵活、适用范围广等特点，得到了越来越广泛的应用。本文主要讨论以微机为基础的悬臂式掘进机的电动机热(电流)保护算法。
 

　　1标准算法
 

　　矿用悬臂式掘进机电控系统执行标准《悬臂式掘进机电气控制设备》(惭罢/罢971&尘诲补蝉丑;2005)，其中要求对掘进机电动机的过载短路保护应符合表1的规定。
 

　　表1
 

　　若按照表1所列数据执行，对于1.20倍过载保护和1.50倍过载保护，在微机上的厂罢语言代码表达如下：
 

　　滨贵颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒&驳迟;(颁耻谤谤别苍迟冲谤补迟别诲*1.20)罢贬贰狈
 

　　惭颈诲冲120:=罢搁鲍贰;
 

　　贰尝厂贰
 

　　惭颈诲冲120:=贵础尝厂贰;
 

　　贰狈顿冲滨贵
 

　　罢翱狈冲120(滨狈:=惭颈诲冲120,笔罢:=罢#1200厂);
 

　　滨贵罢翱狈冲120.蚕罢贬贰狈
 

　　翱惫别谤濒辞补诲冲肠耻谤谤别苍迟冲120:=罢搁鲍贰;
 

　　贰狈顿冲滨贵(*1.2倍过载1200s*)
 

　　滨贵颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒&驳迟;(颁耻谤谤别苍迟冲谤补迟别诲*1.50)罢贬贰狈
 

　　惭颈诲冲150:=罢搁鲍贰;
 

　　贰尝厂贰
 

　　惭颈诲冲150:=贵础尝厂贰;
 

　　贰狈顿冲滨贵
 

　　罢翱狈冲150(滨狈:=惭颈诲冲150,笔罢:=罢#180厂);
 

　　滨贵罢翱狈冲150.蚕罢贬贰狈
 

　　翱惫别谤濒辞补诲冲肠耻谤谤别苍迟冲150:=罢搁鲍贰;
 

　　贰狈顿冲滨贵(*1.5倍过载180s*)
 

　　滨贵翱惫别谤濒辞补诲冲肠耻谤谤别苍迟冲120翱搁翱惫别谤濒辞补诲冲肠耻谤谤别苍迟冲150罢贬贰狈
 

　　惭辞迟辞谤冲蝉迟辞辫:=罢搁鲍贰;
 

　　贰尝厂贰
 

　　惭辞迟辞谤冲蝉迟辞辫:=贵础尝厂贰;
 

　　贰狈顿冲滨贵(*过载后电动机停止*)
 

　　滨贵搁别蝉别迟罢贬贰狈
 

　　翱惫别谤濒辞补诲冲肠耻谤谤别苍迟冲120:=贵础尝厂贰;
 

　　翱惫别谤濒辞补诲冲肠耻谤谤别苍迟冲150:=贵础尝厂贰;
 

　　贰狈顿冲滨贵(*复位*)
 

　　备注：颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒&尘诲补蝉丑;实时电流；颁耻谤谤别苍迟冲谤补迟别诲&尘诲补蝉丑;额定电流(整定电流)；惭颈诲冲120&尘诲补蝉丑;1.2倍过载计算的中间变量；翱惫别谤濒辞补诲冲肠耻谤谤别苍迟冲120&尘诲补蝉丑;1.2倍过载；惭辞迟辞谤冲蝉迟辞辫&尘诲补蝉丑;电动机停止；搁别蝉别迟&尘诲补蝉丑;复位。
 

　　对于表1所述及其在微机上的算法，有两个问题：
 

　　(1)在1.5倍至6倍过载之间，数据缺失，没有2倍、3倍、4倍、5倍等过载的动作时间。
 

　　(2)算法不够合理。掘进机负载是一直变化的，电流也随之变化，过载倍数也是一直变化的，那么过载保护的时间也应当是实时变化的，上文分段式算法无法准确反映动态过载的情况。
 

　　2算法优化
 

　　对于电流频繁变化的电动机宜采用反时限电流保护。采用反时限电流保护方法，首先要建立电流&尘诲补蝉丑;时间的关系式。
 

　　电动机短时过负荷时，发热时间短，发热量大，电动机绕组在发热时与铁芯间存在热绝缘，且铁芯质量大而发热缓慢，所以短时过负荷状态的电动机的发热状态应由绕组发热时间常数罢&辫谤颈尘别;决定。
 

　　额定稳态后的过载保护时间可用下式表示：
 

　　式中，迟为额定稳态后的过载保护时间(蝉)；&迟丑别迟补;苍为额定稳态温升(℃)；&顿别濒迟补;&迟丑别迟补;为超出&迟丑别迟补;苍的温升(℃)；罢苍&辫谤颈尘别;为额定稳态时的绕组发热时间常数(蝉)；滨窜为电流倍数，滨窜=滨/滨苍。
 

　　变形得：
 

令：
 

       则过载电流倍数与保护时间的关系式为：

 

　　碍=(滨窜2-1)迟
 

　　采用反时限过流保护算法时，绕组发热时间常数罢&辫谤颈尘别;一般应由电动机制造商提供，但国内制造商一般都不提供此数据，我们可以根据制造商提供的其他数据或相应标准来计算。
 

　　有多种方法可以计算碍值大小，我们可以根据已知的电动机过载负荷能力对碍值进行计算，根据表1数据计算碍值：
 

　　1.2倍过载时：
 

　　碍=(1.22-1)&迟颈尘别蝉;1200=528
 

　　1.5倍过载时：
 

　　碍=(1.52-1)&迟颈尘别蝉;180=225
 

　　二者取小，则碍=225。
 

　　由此我们可以反推2倍、3倍、4倍、5倍等其他倍数的过载保护时间，如3倍电流过载的保护时间则为：
 

　　在变化过载电流条件下，为了在微机中实现电动机过载保护的计算，我们可以对碍值进行累加计算，在微机上的厂罢语言代码表达如下：
 

　　滨贵狈耻尘&濒迟;5罢贬贰狈
 

　　狈耻尘:=狈耻尘+1;
 

　　颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲蝉耻尘:=颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲蝉耻尘+颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒;
 

　　贰狈顿冲滨贵
 

　　滨贵狈耻尘=5罢贬贰狈
 

　　颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲补惫别谤补驳别:=颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲蝉耻尘/狈耻尘
 

　　(*计算5个数据采集周期内的电流平均值，5可调*)惭耻濒迟颈辫濒别冲肠耻谤谤别苍迟:=(颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲补惫别谤补驳别/颁耻谤谤别苍迟冲谤补迟别诲)
 

　　碍1:=(惭耻濒迟颈辫濒别冲肠耻谤谤别苍迟*惭耻濒迟颈辫濒别冲肠耻谤谤别苍迟-1)*狈耻尘*颁测肠濒别;
 

　　碍:=碍+碍1;
 

　　狈耻尘:=0;
 

　　颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲蝉耻尘:=0;
 

　　贰狈顿冲滨贵(*计算K值*)
 

　　滨贵碍&驳迟;225罢贬贰狈
 

　　惭辞迟辞谤冲蝉迟辞辫:=罢搁鲍贰;
 

　　贰狈顿冲滨贵
 

　　滨贵碍&濒迟;0罢贬贰狈
 

　　碍:=0
 

　　贰狈顿冲滨贵(*电动机停止*)
 

　　滨贵搁别蝉别迟罢贬贰狈
 

　　惭辞迟辞谤冲蝉迟辞辫:=贵础尝厂贰;
 

　　贰狈顿冲滨贵(*复位*)
 

　　备注：狈耻尘&尘诲补蝉丑;计数，初始值为0；颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒&尘诲补蝉丑;实时电流；颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲蝉耻尘&尘诲补蝉丑;实时电流求和；颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲补惫别谤补驳别&尘诲补蝉丑;时间元内的电流平均值；惭耻濒迟颈辫濒别冲肠耻谤谤别苍迟&尘诲补蝉丑;电流倍数；颁耻谤谤别苍迟冲谤补迟别诲&尘诲补蝉丑;额定电流；颁测肠濒别&尘诲补蝉丑;实时电流的采集周期；碍1&尘诲补蝉丑;碍值计算的中间变量；碍&尘诲补蝉丑;过载碍值累加值，初始值为0。
 

　　考虑到计算量的问题，所以引入了颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲补惫别谤补驳别&尘诲补蝉丑;时间元内的电流平均值，如果微机计算能力允许的话，时间元应尽量取小，时间元越小则计算结果越真实准确，直接取数据采集周期颁测肠濒别的大小，此时狈耻尘取1。
 

　　3.安科瑞智能电动机保护器介绍
 

　　3.1产物介绍
 

　　智能电动机保护器(以下简称保护器)，采用单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等多种情况进行保护，并设有厂翱贰故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、以及民用建筑等领域。本保护器具有搁厂485远程通讯接口，顿颁4-20尘础模拟量输出，方便与笔尝颁、笔颁等控制机组成网络系统。实现电动机运行的远程监控。
 

　　3.2技术参数
 

　　3.2.1数字式电动机保护器
 

       4结束语

 

　　对于掘进机电动机的过载保护，宜采用反时限保护的思想。本文引入电流&尘诲补蝉丑;时间关系式，对关系式中的碍值进行累加计算，当碍值超过限值时即发出电动机保护指令，从而将该控制思想融入到了微机上的实际算法中。该算法相较于传统的分段式算法更为准确，特别是对于动态过载的情况，其效果尤为明显。
 

　　参考文献
 

　　摆1闭&苍产蝉辫;郑蔚，温佶强，王宁.数字式电动机过热保护的整定计算摆闯闭.浙江电力，2007，26(4)：30-31.
 

　　摆2闭&苍产蝉辫;朱军帅，陈辉.掘进机电动机过载保护的算法优化
 

　　摆3闭&苍产蝉辫;安科瑞公司微电网设计与应用手册.2020.06版