注册电气考试辅导(电动机与电气传动)(三)

17.电动机与电气传动（考试大纲）17．1熟悉电气传动系统的组成及分类17．2了解电动机的选择17．3掌握交、直流电动机的起动方式及起动校验17．4掌握交、直流电动机调速技术17．5掌握交、直流电动机的电气制动方式及计算方法17．6掌握电动机保护配置及计算方法17．7熟悉低压电动机控制电器的选择17．8了解电动机调速系统性能指标17．9了解传动系统动态指标的运用17．10了解调节理论在电气传动工程中的运用17．11熟悉PLC的组成及工作原理17.电动机与电气传动17．5交、直流电动机的电气制动方式及计算方法（掌握）电动机需要迅速而准确地停机时，尤其是对于某些位能负载（如电梯、提升机、起重机等），为防止需要停止的机械产生滑动，应采用利用摩擦阻力的机械制动方式。常用的机械制动设备主要有：电磁制动器、电动—液压制动器、带式制动器和圆盘制动器。在需要迅速减速、准确停车以及限制重物下放速度的场合，经常使用方便、灵活的电气制动方案。17.电动机与电气传动17．5交、直流电动机的电气制动方式及计算方法17．5．1能耗制动能耗制动是将运转中的电动机从电源断开，并改接为发电机，使电能在其绕组中消耗（必要时还可消耗在外接电阻中）的一种电制动方式。各种电动机能耗制动的性能见下表表17·5－1各种电动机能耗制动的性能17.电动机与电气传动17．5交、直流电动机的电气制动方式及计算方法17．5．2回馈制动回馈制动是使电动机转速大于理想空载转速，将电能返回电源系统的一种电制动方式。各类电动机采用回馈制动时的接线方式、制动特性以及适用的场所见下表。表17．5－2回馈制动的性能17.电动机与电气传动17．5交、直流电动机的电气制动方式及计算方法17．5．3反接制动反接制动是将异步电动机的电源相序反接或将直流电动机的电源极性反接而产生制动转矩的一种电制动方式。各类电动机采用反接制动时的接线方式、制动特性及适用的场所见下表。表17．5－3反接制动的接线方式和制动特性17.电动机与电气传动17．5交、直流电动机的电气制动方式及计算方法17．5．4变频器传动中的制动状态（1）动力制动利用设置在直流回路中的制动电阻吸收电动机的再生电能的方式称为动力制动。图17·5－1动力制动单元17.电动机与电气传动17．5交、直流电动机的电气制动方式及计算方法17．5．4变频器传动中的制动状态（2）回馈制动图17·5－2再生能量回馈的原理图和转矩特性a）带变压器的SCR有源逆变回馈电路b）转矩特性T=F（f）l一矢量控制电动运行2一矢量控制制动运行和U／f控制电动、制动运行17.电动机与电气传动17．5交、直流电动机的电气制动方式及计算方法17．5．4变频器传动中的制动状态（3）采用共用直流母线的多逆变器传动共用直流母线方式可以用于多机传动系统。图17·5－3共用母线方式a）多台变频器在共用直流均衡母线上控制多台电动机运行b）多台变频器用共用直流母线方式控制多台电动机运行17.电动机与电气传动17．5交、直流电动机的电气制动方式及计算方法17．5．4变频器传动中的制动状态（4）直流制动通用变频器向异步电动机的定子通直流电时（这意味着逆变器中某3个桥臂短时间内连续导通，不再换相），异步电动机便处于能耗制动状态。图17·5－4利用DC制动实现准确停车a)时序关系b)静态机械特性17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法（掌握）电动机的保护应根据电动机的类型、功率大小、使用场所以及所拖动的生产机械的重要程度等因素而定。通常，对于每台电动机至少应装设短路保护，对于功率为3kW以上连续运转的电动机还应该加设过载保护，频繁起、制动的电动机难以用热继电器实现过载保护，可用过电流继电器实现过电流保护，以防止电动机因堵转而损坏。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法（掌握）19．7．1交流电动机的保护（1）短路保护交流电动机的短路保护应满足下述要求：1）当电动机端子处发生相间短路，或者对于中性点直接接地系统中发生单相接地短路时，保护装置应尽快切断故障电路。2）当电动机正常起、制动及自起动时，保护装置不应误动作。短路保护宜采用熔断器或具有瞬时动作（或短延时）脱扣器的低压断路器；对个别功率较大的重要电动机，也可采用过电流继电器，作用于低压断路器。如果采用由过电流继电器作用于接触器的短路保护装置，应校验接触器的最大分断能力，不能满足要求时不宜采用。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法（掌握）17．6．1交流电动机的保护（1）短路保护电动机短路保护的元件可按下述要求装设：1）在中性点直接接地的系统中，应在每相上装设。2）在中性点不接地的系统中，以熔断器作保护时，应在每相上装设；用低压断路器作保护时，应在不少于两相上装设。此时，要注意同一系统中的保护装置应装在相同的两相上。原则上，每台电动机应装设单独的保护装置。只有在总电流不超过20A时，才允许数台电动机共用一套保护装置。经常有人操作的绕线转子电动机采用过电流继电器保护时，宜采用自动复归的过电流继电器。经常无人操作的场所，宜选用手动复归的过电流继电器。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法17．6．1交流电动机的保护（1）短路保护采用低压断路器作短路保护时，脱扣器的整定电流可按下式确定：Idz＝Kk1Is式中Idz——低压断路器瞬时（短延时）过电流脱扣器整定电流（A）;Is——被保护电动机的起动电流（A）;Kk1——可靠系数，短延时及瞬时动作时间大于20ms的低压断路器，一般取1.35，瞬时动作时间小于20ms的低压断路器，一般取1.7～2。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法17．6．1交流电动机的保护（1）短路保护校验灵敏度为式中Klx—两相短路时的相对灵敏系数，一般取0.87；—电动机端子上三相短路电流的最小值（A）。采用熔断器作短路保护时，其熔体电流可由下式计算确定式中Is—电动机起动电流α—决定于起动状况和熔断器类型的系数，其值为2～4。sNrlIIdzdlxlIIKKmin)3(min)3(dI17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法（掌握）17．6．1交流电动机的保护(2)过载保护电动机的过载保护装置可按下列要求装设：1）容易过载或堵转的电动机，以及由于起动或自起动条件沉重而需要限制起动时间或防止起动失败的电动机，必须装设过载保护装置。2）重复短时和短时工作制的电动机及3kW以下长期工作的电动机可不装设。3）同步电动机应装设过载保护，并做为失步保护。过载保护一般采用热继电器或带长延时脱扣器的低压断路器，对大功率的重要的电动机，应采用反时限特性的过电流继电器．过载保护一般用以切断电动机电源实现保护。必要时可采用发出警告信号或使电动机自动减载。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法（掌握）17．6．1交流电动机的保护(2)过载保护有堵转可能的电动机（如电动闸阀等），当短路保护装置不能适用其堵转要求时，应装设定时限过电流保护，其时限应保证电动机起动时保护装置不动作。连续运转和移动设备应装设防止两相运行的保护装置，但符合下列情况之一者可不装设：1）运行中定子为星形联结，且装有过载保护者。2）经常有人监督，能及时发现断相故障者．3）用低压断路器作线路保护者。防止两相运行的保护，可采用带断相保护的三相热继电器或其他专用保护器件。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法（掌握）17．6．1交流电动机的保护(2)过载保护当采用长延时脱扣器低压断路器做过载保护时，脱扣器的整定电流可按下式计算Idz＝Kk2IN式中Idz——低压断路器长延时脱扣器整定电流（A）；IN——电动机的额定电流（A）；Kk2——可靠系数，一般取Kk2=1.1。根据起动时间的长短，选择长延时脱扣器的安秒特性。按规定，脱扣器额定电流在50A以下时，通过6倍动作电流的可返回时间有大于1s和大于3s两种；当脱扣器额定电流为50A以上时，通过6倍动作电流的可返回时间有大于3s及大于8s或大于15s等三种。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法17．6．1交流电动机的保护（3）欠电压保护1）电动机的欠电压保护可按下列要求装设：①电动机一般应装设瞬时动作的欠电压保护元件；但对功率不超过10kW的电动机，当工艺和保安条件允许自起动时，可不装设。②不需要和不允许自起动的重要电动机，应装设短延时的欠电压保护，其延时的时限应比自动重合闸和备用电源自动合闸的时限大一级。③需要随时自起动的重要电动机，不装设欠电压保护；但按保安条件，在停转后不允许自起动时，或因分级自起动而要切除时，应设长延时的失电压保护，其延时时间应根据机组的全部惰行时间决定，一般为5～10s。④具有备用设备时，为了在电源被取消后能及时断开电动机而投入备用设备，可装设瞬时动作的失电压保护或短延时的欠电压保护元件。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法17．6．1交流电动机的保护（3）欠电压保护2）欠电压保护一般由起动器或接触器来实现。当控制回路与主回路不是接在同一电源电路时，应在主回路装设欠电压继电器。当主回路电压过低时，通过欠电压继电器自动切断控制回路。对②和③项所述的重要电动机，当采用起动器或接触器作为控制设备时，应在控制回路中采取措施，防止起动器或接触器在电压瞬时降低或中断时自行释放。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法17．6．1交流电动机的保护（3）欠电压保护3）欠电压保护的动作电压整定值Udz可按下述要求整定：①对于一般三相交流感应电动机，当负载转矩为100％额定转矩时，取Udz=0.7UN（UN为电源额定电压），当负载转矩为50％额定转矩时，取Udz=0.5UN②对于同步电动机分为无强励时：Udz=0.7～0.75UN有强励时：Udz=0.5UN动作时限为10s。强励装置的动作电压为Udz=0.85～0.9UN•4）整定时间一般要求延时的时限大于备用电源自动合闸装置的动作时间，通常可取1～10s。•需要自起动的电动机，应分别视生产工艺要求的重要程度来整定欠电压保护的时间。越是重要的电动机其时限越长。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法17．6．2直流电动机的保护直流电动机应装设短路保护装置，并应根据不同情况分别装设过载、弱磁、欠电压、过电压、超转速等保护元件。直流电动机的短路保护应满足下述要求：（1）当电动机端子处发生短路时，保护装置应尽快切断电源。（2）当电动机正常起动时，保护装置不应误动作。电动机的短路保护可采用熔断器、带瞬时动作脱扣器的低压断路器，也可以采用作用于接触器动作的过电流继电器。对于大功率电动机和采用晶闸管变流器供电的电动机，应采用快速断路器。短路保护所用器件，可以只在一个极上装设，但同一系统中均应装在同一极上。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法17．6．2直流电动机的保护每台电动机应装设单独的短路保护装置，采用过电流继电器保护时，对于经常有人操作的场所，宜选用自动复归的过电流继电器，而对于经常无人操作的场所，则宜选用手动复归的过电流继电器。过电流继电器或低压断路器脱扣器的动作整定值，一般按电动机最大工作电流的110％～115％进行整定。除串励电动机外，均需装设弱磁保护．复励电动机的弱磁保护，应考虑电动机在起动过程中的电枢反应的去磁作用，此时应选用带短延时的欠电流继电器。弱磁保护动作整定值，一般按电动机最小励磁工作电流值的80％进行整定。17.电动机与电气传动17．6电动机保护配置及计算方法17．6．2直流电动机的保护对有可能出现超速运转的电动机，如卷扬机、轧机等机械传动用的电动机，应装设超速保护元件。通常超速保护采用离心式转速继电器，超速保护动作整定值，按电动机最高工作转速的110％～115％进行整定。采用发电机供电时，应装设过电压保护装置。过电压保护的动作整定值，一般按发电机额定电压（单独发电机供电时，则按电动机端的额定电压）的110％～115％进行整定。电动机一般应具有瞬时动作的失