西安西馳電氣股份有限公司(證券代碼831081),成立于2002年,是一家專業(yè)從事電力電子產(chǎn)品研發(fā)、制造、銷售的高新技術(shù)企業(yè)。
了解更多通常軟起動系統(tǒng)由軟起動裝置、外圍電路、電動機負載構(gòu)成,因此,軟起動系統(tǒng)保護的對象也即軟起動裝置、外圍電路、電動機負載。對軟起動系統(tǒng)進行保護的目的是保證晶閘管元件、軟起動器設(shè)備、電路安全可靠運行,在各種非正常工作狀態(tài)下不致?lián)p壞或引起安全事故。
一、針對軟起動器自身的保護
對于軟啟動器保護的前提是軟起動器本身的設(shè)計應(yīng)當(dāng)正確。晶閘管元件正確、使用正確,驅(qū)動電路、控制電路設(shè)計合理、相互匹配、使器件工作于好的狀態(tài),這些措施是軟起動器安全可靠運行的基礎(chǔ)。只有在此前提下,才能從內(nèi)部使器件、電路、設(shè)備少出故障、不出故障、優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)以保護電路形同虛設(shè)為目標。
由于軟起動器是以晶閘管元件為核心組成,因此晶閘管元件的保護是軟起動器保護的核心和首要問題。
晶閘管承受過電壓、過電流的能力比之常規(guī)低壓電器差,同時還存在過熱和電壓電流變化率過大造成損壞的可能,如果沒有恰當(dāng)?shù)谋Wo措施,極易造成損壞而影響裝置的可靠運行。但同時,晶閘管是一種半控型電力電子器件,與全控型器件相比抗浪涌電流能力強,允許浪涌電流可達通態(tài)平均電流的10倍以上;由于關(guān)斷不受門極信號控制而受主電路換相控制,在陽極正向電流能力強,允許浪涌電流可達通態(tài)平均電流的10倍以上;由于關(guān)斷不受門極信號控制而受主電路換相控制,在陽極正向電流減小到維持電流以下時關(guān)斷,因此只存在恢復(fù)方向阻斷能力時產(chǎn)生的換相過電壓,該電壓遠小于全控型器件快速關(guān)斷大電流產(chǎn)生的關(guān)斷過電壓。所以,晶閘管故障保護比全控型器件的要求低。
對晶閘管的保護一般有以下幾項內(nèi)容:
1、過流保護
因晶閘管抗浪涌電流能力較常規(guī)低壓電氣差,所以,當(dāng)發(fā)生短路或過載故障,器件中流過大于額定值的電流時,易使器件管芯溫度迅速升高,導(dǎo)致器件燒壞,應(yīng)用實踐證明,過電流是電力電子電路中經(jīng)常發(fā)生的故障和器件損壞的主要的原因之一,因此,過電流保護應(yīng)當(dāng)首先考慮。
2、過電壓保護
電力電子器件對過電壓非常敏感,一旦外加電壓超過器件所允許的最大值,器件將立即損壞,因此應(yīng)予以抑制。
3、電壓電流變化率的抑制
因電力電子器件工作于高速開關(guān)狀態(tài),開關(guān)過程中電壓、電流變化率大,容易造成過電流、過電壓,并增大開關(guān)損耗,故應(yīng)予抑制,使器件工作于安全工作區(qū)內(nèi)。
4、過熱保護
電力電子器件的特性和安全工作區(qū)與溫度密切相關(guān)。當(dāng)器件溫度升高時,其安全工作區(qū)將縮小。如果器件開關(guān)軌跡不變,將有可能超出安全工作區(qū)而損壞。由于器件在工作過程中具有導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗,本省就是發(fā)熱源,因此,熱保護在電力電子器件使用過程中必須加以考慮。
二、針對電動機的保護
GB50055-1993《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》之第四節(jié)“低壓電動機保護”,對低壓電動機的保護做出了具體規(guī)定。歸納起來有如下幾項:
1、短路保護
電路的短路故障分為外部故障和內(nèi)部故障。外部故障即輸出側(cè)短路,以軟起動器輸出端子的直接短路很嚴重,短路電流的穩(wěn)態(tài)值取決于電路的阻抗壓降和短路回路的電阻值。內(nèi)部短路是指晶閘管某一臂對的直接短路(直通短路)、晶閘管臂對之間的短路(相間短路)和晶閘管臂對與外殼之間的短路(相對地短路)。直通短路是由于晶閘管器件失去阻斷能力所造成的,對軟起動器而言,實質(zhì)是失去限流控制,電動機可能直接起動,這種故障造成的電流較小,故障也較輕。
2、短路(缺相)保護
電路的短路故障一般為輸入、輸出電纜斷線,晶閘管斷路,主電路電器(如斷路器、接觸器、熔斷器)的某一相或幾相短路。電路斷相將使相控變流設(shè)備無法正常工作。三相異步電動機斷相運行極易燒損,必須采取相應(yīng)的保護措施。根據(jù)不完全統(tǒng)計,斷相事故占電動機事故總數(shù)的70%-85%,因此必須十分重視電動機的斷相保護。
3、過負荷(過載)保護
當(dāng)負載電流超過電動機額定電流時,應(yīng)有過負荷保護。過載保護用以實現(xiàn)當(dāng)電動機堵轉(zhuǎn)或過載超過規(guī)定的條件時,切斷電源或發(fā)出報警信號,以保護電動機不受損壞。
4、低電壓(欠壓)保護
欠電壓保護用以保護當(dāng)電壓過低或瞬間消失使電氣設(shè)備誤動作或使電動機停轉(zhuǎn)以后又自動啟動而造成的危害。
5、接地故障保護
線路出現(xiàn)接地短路時,若接地阻抗足夠大,則斷路保護不一定起效,此時則需要接地保護起作用。
來源:電動機軟啟動器入門與應(yīng)用實例
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