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　　[摘 要]針對大功率水泵電動(dòng)機電氣設備，在高溫、高濕、通風(fēng)差的環(huán)境條件下運行時(shí)，易發(fā)生電氣故障現象。自行設計了大功率電動(dòng)機二次保護裝置，已長(cháng)時(shí)間投入現場(chǎng)使用，經(jīng)濟效益和使用效果顯著(zhù)。該保護器增設了電動(dòng)機繞組線(xiàn)圈超溫保護、軸承磨損超溫保護、電動(dòng)機超濕結露保護功能，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(shí)起到保護作用，完善了電動(dòng)機的過(guò)壓過(guò)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(dòng)機穩定可靠運行。 
　　[關(guān)鍵詞]超溫保護 超濕保護 風(fēng)冷保護 
　　中圖分類(lèi)號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）42-0384-01 
　　引言： 
　　隨著(zhù)科技的進(jìn)步，現在不地方大功率水泵電動(dòng)機是靠變頻器軟啟動(dòng)并拖動(dòng)運行工作的，但易受環(huán)境溫度高、濕度高及自然通風(fēng)差?lèi)毫迎h(huán)境等因素影響，常會(huì )造成變頻器、電動(dòng)機電氣性能降低，同時(shí)長(cháng)期長(cháng)時(shí)間的連續運行，變頻器內的驅動(dòng)功率模塊電子元器件壽命會(huì )減少，極易損壞。電動(dòng)機軸承高速運轉，軸承磨損嚴重，機械潤滑效率降低，阻力增加，也會(huì )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(shí)常發(fā)生，一般變頻器自身缺少電動(dòng)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(shí)，電動(dòng)機接線(xiàn)室及線(xiàn)組內濕度會(huì )大幅度增加，變頻器同樣缺少超濕保護功能，難以實(shí)現對水泵電動(dòng)機有效可靠的保護。為此，我們設計了大功率水泵電動(dòng)機二次保護器裝置，通過(guò)長(cháng)時(shí)間的應用，取得了良好的使用效果和經(jīng)濟價(jià)值。 
　　一、大功率水泵電動(dòng)機二次保護器的組成結構 
　　二次保護器主要由JDB-120礦用電動(dòng)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(fēng)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。 
　　二、主控制器、溫濕度傳感器硬件設計及工作原理 
　　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穩壓電源單元、LED數碼驅動(dòng)顯示單元、溫濕參數設置控制單元、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(shí)參數記憶保存，溫濕度斷電點(diǎn)范圍寬，設置參數方便，顯示清晰直觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)。主控器與溫濕傳感器接口采用數字信號串行數據傳輸，通訊距離可達150米且穩定可靠。 
　　2、溫濕度傳感器及檢測點(diǎn)安裝位置和方法 
　　溫濕度傳感器采用數字信號傳輸，是復合型傳感器，它應用了專(zhuān)用的數字模塊采集技術(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(shí)時(shí)檢測反應速率快，體積小等優(yōu)點(diǎn)。 
　　溫度傳感器檢測探頭通過(guò)電動(dòng)機接線(xiàn)盒安裝在定子繞組線(xiàn)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(dòng)機接線(xiàn)盒側壁，固定即可。因傳感器探頭供電是直流供電與電動(dòng)機交流電隔離，兩者之間絕緣良好，互不影響。 
　　3、溫濕數字傳感器與主控器簡(jiǎn)要工作原理 
　　溫度感溫探頭NTC采集的溫度參數信號送入數字集成塊I3（32P207）2腳和8腳，經(jīng)集成塊I3內部放大轉換后由10腳輸出，送入主控器微處理器（ATMEGA48）IC總線(xiàn)23腳接口，經(jīng)微處理器A/D轉換處理后驅動(dòng)74HC164移位數碼管，顯示溫度實(shí)時(shí)數據。當電動(dòng)機繞組溫度異常升高或軸承損壞異常時(shí)，溫度升至70℃達到設定上限值，微處理器判斷電動(dòng)機繞組線(xiàn)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，驅動(dòng)三極管導通，繼電器線(xiàn)圈得電吸合，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，中間繼電器動(dòng)作，控制變頻器保護動(dòng)作，切斷電動(dòng)機變頻器供電源，電動(dòng)機停止運行。起到繞組線(xiàn)圈或軸承超溫電動(dòng)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信號送入數字集成塊I3（32P207） 1腳，經(jīng)集成塊I3內部放大轉換后，同樣由10腳輸出，送入微處理器（ATMEGA48）IC 總線(xiàn)23腳接口，經(jīng)微處理A/D轉換處理后驅動(dòng)74HC164移位數碼管，顯示濕度實(shí)時(shí)數據，當水泵管網(wǎng)突發(fā)爆裂或環(huán)境濕度過(guò)大時(shí)，會(huì )引起電動(dòng)機接線(xiàn)盒內濕度異常升高，達到上限設定值93%RH時(shí)，微處理器判斷電動(dòng)機接線(xiàn)盒內濕度或電動(dòng)機周?chē)h(huán)境濕度異常，發(fā)出控制指令，其12腳輸出高電平，驅動(dòng)三極管導通，繼電器線(xiàn)圈得電吸合，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，中間繼電器動(dòng)作，控制變頻器保護動(dòng)作，切斷變頻器電動(dòng)機供電源，電動(dòng)機停止運行，起到超濕保護電動(dòng)機作用。 
　　4、JDB-120電動(dòng)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功能。為避免電動(dòng)機失去短路、過(guò)載、過(guò)流、缺相、漏電（外殼）、堵轉等保功能。大功率水泵電動(dòng)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(cháng)、靈敏可靠性能高等優(yōu)點(diǎn)。調試JDB-120時(shí)啟動(dòng)電動(dòng)機運行，根據電動(dòng)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據，選擇JDB-120電流保護檔位，從低檔逐級升檔開(kāi)始調試，直至JDB-120保護器動(dòng)作，電動(dòng)機停止運行，此時(shí)在此檔位基礎上增加1檔做為保護動(dòng)作值，即可完成調試。 
　　5、加裝電動(dòng)機外置式風(fēng)機冷卻控制裝置 
　　由于電動(dòng)機啟動(dòng)是變頻器軟起拖動(dòng)的，電動(dòng)機一般采用普通三相異步電動(dòng)機，變頻電動(dòng)機成本較高，現場(chǎng)實(shí)際很少使用變頻電動(dòng)機。變頻器調速對普通電動(dòng)機的影響主要有以下幾個(gè)方面： 
　?。?）、諧波電流的影響 
　　高次諧波電流將使電動(dòng)機的損耗增加，電機運行溫度上升，用變頻器給電動(dòng)機供電與工頻電網(wǎng)供電相比較，電動(dòng)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(dòng)機施加陡度很大的沖擊電壓。對匝間絕緣、相間絕緣、對地絕緣構成威脅，加速絕緣材料老化。 
　?。?）、低速運行的影響 
　　低頻運行時(shí)電動(dòng)機的磁飽和、勵磁電流的波形嚴重畸變，普通異步電機，依靠?jì)炔康纳热~冷卻。低速運行時(shí)，冷卻風(fēng)量減小，使冷卻狀況變差，電動(dòng)機溫升增加，電動(dòng)機內置式冷卻風(fēng)扇滿(mǎn)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)機外置式風(fēng)機冷卻控制裝置，由60W風(fēng)機強制冷卻對其電動(dòng)機外殼進(jìn)行降溫，有效保證了電動(dòng)機可靠運行。 
　　三、大功率水泵電動(dòng)機二次保護器的應用效果 
　　自2013年3月自行設計了大功率水泵電動(dòng)機二次保護裝置并進(jìn)行現場(chǎng)實(shí)際應用至今，無(wú)一臺電動(dòng)機和變頻器損壞，實(shí)現了當其中1臺保護器失去短路、過(guò)壓、過(guò)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(dòng)機安全、有效、可靠的運行，。 
　　四、經(jīng)濟效益和經(jīng)濟價(jià)值 
　　大功率水泵電動(dòng)機二次保護器可擴展到大功率22～110KW電動(dòng)機等電氣設備中使用，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備材料成本，節省了人力資源成本，節約了設備材料成本約15萬(wàn)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(fēng)機電動(dòng)機絕緣狀態(tài)監測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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