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　　[摘 要]針對大功率水泵電動機電氣設(shè)備，在高溫、高濕、通風差的環(huán)境條件下運行時，易發(fā)生電氣故障現(xiàn)象。自行設(shè)計了大功率電動機二次保護裝置，已長時間投入現(xiàn)場使用，經(jīng)濟效益和使用效果顯著。該保護器增設(shè)了電動機繞組線圈超溫保護、軸承磨損超溫保護、電動機超濕結(jié)露保護功能，在原變頻器自身失去保護作用的情況下，二次保護器可及時起到保護作用，完善了電動機的過壓過流、短路、漏電等多種保護。保護功能更加完善齊全，確保了大功率水泵電動機穩(wěn)定可靠運行。 
　　[關(guān)鍵詞]超溫保護 超濕保護 風冷保護 
　　中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）42-0384-01 
　　引言： 
　　隨著科技的進步，現(xiàn)在不地方大功率水泵電動機是靠變頻器軟啟動并拖動運行工作的，但易受環(huán)境溫度高、濕度高及自然通風差惡劣環(huán)境等因素影響，常會造成變頻器、電動機電氣性能降低，同時長期長時間的連續(xù)運行，變頻器內(nèi)的驅(qū)動功率模塊電子元器件壽命會減少，極易損壞。電動機軸承高速運轉(zhuǎn)，軸承磨損嚴重，機械潤滑效率降低，阻力增加，也會造成定子繞組超溫工作，運行電流增大，加速絕緣老化。加之維護檢修不當，機械、電氣引起故障時常發(fā)生，一般變頻器自身缺少電動機定子繞組超溫和軸承超溫保護功能。其次當水泵管網(wǎng)突發(fā)爆裂時，電動機接線室及線組內(nèi)濕度會大幅度增加，變頻器同樣缺少超濕保護功能，難以實現(xiàn)對水泵電動機有效可靠的保護。為此，我們設(shè)計了大功率水泵電動機二次保護器裝置，通過長時間的應(yīng)用，取得了良好的使用效果和經(jīng)濟價值。 
　　一、大功率水泵電動機二次保護器的組成結(jié)構(gòu) 
　　二次保護器主要由JDB-120礦用電動機保護器、二次保護主控器、定子繞組超溫傳感器、軸承超溫傳感器、超濕傳感器、外置式冷卻風機裝置等組成。JDB-120保護器、主控器保護、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)動顯示單元、溫濕參數(shù)設(shè)置控制單元、溫濕報警控制輸出單元、溫濕傳感器信號采集單元組成。它具有性能高、低功耗，失電時參數(shù)記憶保存，溫濕度斷電點范圍寬，設(shè)置參數(shù)方便，顯示清晰直觀等優(yōu)點。主控器與溫濕傳感器接口采用數(shù)字信號串行數(shù)據(jù)傳輸，通訊距離可達150米且穩(wěn)定可靠。 
　　2、溫濕度傳感器及檢測點安裝位置和方法 
　　溫濕度傳感器采用數(shù)字信號傳輸，是復合型傳感器，它應(yīng)用了專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)，傳感器由NTC測溫元件探頭和電容式感濕元件探頭組成。具有溫濕測量范圍大（溫度0℃-100℃，濕度%RH-100%）精度高（0.1）誤差小，實時檢測反應(yīng)速率快，體積小等優(yōu)點。 
　　溫度傳感器檢測探頭通過電動機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。另一支溫度檢測探頭安裝在距軸承較近的鐵芯處。濕度傳感器檢測探頭安裝在電動機接線盒側(cè)壁，固定即可。因傳感器探頭供電是直流供電與電動機交流電隔離，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要工作原理 
　　溫度感溫探頭NTC采集的溫度參數(shù)信號送入數(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74HC164移位數(shù)碼管，顯示溫度實時數(shù)據(jù)。當電動機繞組溫度異常升高或軸承損壞異常時，溫度升至70℃達到設(shè)定上限值，微處理器判斷電動機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)動三極管導通，繼電器線圈得電吸合，常開接點閉合，中間繼電器動作，控制變頻器保護動作，切斷電動機變頻器供電源，電動機停止運行。起到繞組線圈或軸承超溫電動機保護作用。 
　　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74HC164移位數(shù)碼管，顯示濕度實時數(shù)據(jù)，當水泵管網(wǎng)突發(fā)爆裂或環(huán)境濕度過大時，會引起電動機接線盒內(nèi)濕度異常升高，達到上限設(shè)定值93%RH時，微處理器判斷電動機接線盒內(nèi)濕度或電動機周圍環(huán)境濕度異常，發(fā)出控制指令，其12腳輸出高電平，驅(qū)動三極管導通，繼電器線圈得電吸合，常開接點閉合，中間繼電器動作，控制變頻器保護動作，切斷變頻器電動機供電源，電動機停止運行，起到超濕保護電動機作用。 
　　4、JDB-120電動機綜合保護器 
　　原變頻器自身保護器，受環(huán)境溫度、濕度和電網(wǎng)電壓停送電沖擊，變頻器驅(qū)動模塊等電子元器件容易損壞，會造成變頻器自身失去保護功能。為避免電動機失去短路、過載、過流、缺相、漏電（外殼）、堵轉(zhuǎn)等保功能。大功率水泵電動機二次保護器加裝了JDB-120電機綜合保護器。它具有保護功能齊全、體積小、壽命長、靈敏可靠性能高等優(yōu)點。調(diào)試JDB-120時啟動電動機運行，根據(jù)電動機功率大小，選擇鉗形電流表量程，測得正常帶載運行電流數(shù)據(jù)，選擇JDB-120電流保護檔位，從低檔逐級升檔開始調(diào)試，直至JDB-120保護器動作，電動機停止運行，此時在此檔位基礎(chǔ)上增加1檔做為保護動作值，即可完成調(diào)試。 
　　5、加裝電動機外置式風機冷卻控制裝置 
　　由于電動機啟動是變頻器軟起拖動的，電動機一般采用普通三相異步電動機，變頻電動機成本較高，現(xiàn)場實際很少使用變頻電動機。變頻器調(diào)速對普通電動機的影響主要有以下幾個方面： 
　?。?）、諧波電流的影響 
　　高次諧波電流將使電動機的損耗增加，電機運行溫度上升，用變頻器給電動機供電與工頻電網(wǎng)供電相比較，電動機運行電流增加10%，溫升將增加20%左右。 
　?。?）、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，對電動機施加陡度很大的沖擊電壓。對匝間絕緣、相間絕緣、對地絕緣構(gòu)成威脅，加速絕緣材料老化。 
　?。?）、低速運行的影響 
　　低頻運行時電動機的磁飽和、勵磁電流的波形嚴重畸變，普通異步電機，依靠內(nèi)部的扇葉冷卻。低速運行時，冷卻風量減小，使冷卻狀況變差，電動機溫升增加，電動機內(nèi)置式冷卻風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，因此加裝了電動機外置式風機冷卻控制裝置，由60W風機強制冷卻對其電動機外殼進行降溫，有效保證了電動機可靠運行。 
　　三、大功率水泵電動機二次保護器的應(yīng)用效果 
　　自2013年3月自行設(shè)計了大功率水泵電動機二次保護裝置并進行現(xiàn)場實際應(yīng)用至今，無一臺電動機和變頻器損壞，實現(xiàn)了當其中1臺保護器失去短路、過壓、過流、缺相、漏地保護功能后，另1臺保護器可迅速的起到保護作用，保護功能更加齊全和完善，確保了大功率水泵電動機安全、有效、可靠的運行，。 
　　四、經(jīng)濟效益和經(jīng)濟價值 
　　大功率水泵電動機二次保護器可擴展到大功率22～110KW電動機等電氣設(shè)備中使用，保護靈敏可靠、功能齊全，所需材料JDB系列電機保護器、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15萬元。 
　　參考文獻： 
　　[1] 張燕賓，變頻器的安裝使用與維護，中國電力出版社，2009年. 
　　[2] 畢小玉，主通風機電動機絕緣狀態(tài)監(jiān)測及故障診斷方法方法研究 《工礦自動化》2013年第9期31-35.

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