电机过流保护及三相电缺相保护

目录

一、方案论证..............................................

二、方案设计..............................................

1.过流保护............................................

2.缺相保护............................................

三、具体内容..............................................

1.过流保护............................................

1）电流的检测方案比较.............................

2）方案的选择.....................................

3）信号处理.......................................

4）基准比较电压...................................

2.缺相保护............................................

1）缺相信号检测方法的比较.........................

2）方案选择.......................................

3）信号处理.......................................

4）控制开关电路...................................

5）自锁的实现.....................................

四、方法步骤..............................................

1、查找文献...........................................

2、电路的设计与仿真...................................

五、设计结论..............................................

六、附表及元件明细........................................

七、参考文献..............................................

八、附图一................................................

附图二................................................

电机过流保护及三相电缺相保护

一、方案论证

随着各行业现代化步伐加快，煤矿企业如今也慢慢步入电气化时代，尤其是近几年煤矿企业加大了对矿井的设备投入，这就为保障井下的各种电器设备安全正常的运行提出了更高的要求。电器设备的正常运行直接关系到煤矿的生产和井下工人的生命安全！为此，我们提出设计相关电器设备的保护电路。

而在井下常发生的电器事故中，设备的过载运行和三相电机的缺相运行是最常见的电器事故，且井下的大部分由外因素引起的火灾都是由上述两个因素造成的。特别是缺相运行的检测，因三相负载在缺相时仍能工作，且不易被发现，例如三相电动机。如果不及时发现故障电路采取相应的措施，会严重影响井下设备的正常运行，更严重着则会引发火灾，设备永久损坏！

所以，我们设计与这两个方面相关的电路保护——“过流保护”、“三相电缺相保护”。这两个保护电路在井下对电器设备的安全运行是必不可少的，具有很强的实用性！

二、方案设计

1.过流保护

过流保护首先要检测井下供电电缆的电流，而检测电流有多种方案——电阻分压、电流互感器、电流继电器。然后经采集的信号进行处理，若信号本身是直流则直接接相应的保护动作电路，若是交流则要多加一级交流有效值转换电路。而后就是实现电路的电器自锁，保证电路稳定可靠工作。流程图如下：

2.缺相保护

缺相保护首先要实现的是相位缺失的检测，这里同样有多种方案可供选择，主要的常用类型为：电容中性点检测法、电阻中性点检测法（只适用于三相四线制）、二极管整流法、互感器+二极管整流法。它们都是为了实现一个开关信号的检测去实现驱动开关元件动作。流程图如下：

三、具体内容

1.过流保护

1）电流的检测方案比较

电阻分压

原理：将精密电阻串于负载电路，把电阻上的电压作为检测信

号，然后接后级电路。

优点：电阻相比较而言便宜且工作相当稳定可靠。

缺点：温漂对电阻影响较大

电流互感器

原理：经互感器检测交流信号，然后接放大电路。

优点：检测精度高。

缺点：体积稍大、成本高。

电流继电器

原理：靠电磁耦合，驱动继电器触点动作。

优点：可靠，安全，容易实现自锁

缺点：体积大

2）方案的选择

首先，电阻分压法只适用于小功率电路保护，若用于大功率电路，则要求电阻的功率非常大，不合实际，所以排除电阻分压

法。

其次，虽然电流继电器适用电流范围比电阻分压法大，但要用于矿井下高达数十安、数百安的电流，则需要用到大功率（数百安）

电流继电器，如此则继电器体积太大，所以也被排除。

最后，电流互感器为最佳选择，它能实现电流初级与次级的变比，将大电流转化为小电流，非常适合于大电流的检测。这使得它

的成本相对于它所控制的设备来说成本几乎可以忽略。

3）信号处理

互感器检测到的信号为交流电流信号，需转化为电压控制信号，所以要加一级流压转换电路。然后，将再将其转化为直流信号。

传统方法交直转化为整流桥直接整流，这种方法精度低，动态性差。

这里选用真有效值转换电路，其原理为，电压真有效值转换公式为：