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王晶晶

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：对于掘进机电动机的过载保护，宜采用反时限保护的思想，为在微机计算中实现该思想，引入电流—时间关系式，从而引入发热常数碍；然后根据少量已知的电动机过载保护要求，求得碍值的保护限值；对碍值进行累加计算，当碍值超过限值时即发出电动机保护指令。现对优化后的微机算法代码进行举例说明，该算法相较于传统的分段式算法更为准确，特别是对于动态过载的情况，其效果尤为明显。

关键词：电动机；过载；微机；反时限；算法

0引言

对电动机的保护应将温度保护和热（电流）保护两者结合，组成温度—电流保护，这是一种比较理想的过负荷保护方式。目前，以微机为基础的热（电流）保护，以其处理数据灵活、适用范围广等特点，得到了越来越广泛的应用。本文主要讨论以微机为基础的悬臂式掘进机的电动机热（电流）保护算法。

1标准算法

矿用悬臂式掘进机电控系统执行标准《悬臂式掘进机电气控制设备》（惭罢/罢971—2005），其中要求对掘进机电动机的过载短路保护应符合表1的规定。

表1

若按照表1所列数据执行，对于1.20倍过载保护和1.50倍过载保护，在微机上的厂罢语言代码表达如下：

IFCurrent_real>(Current_rated*1.20)THEN

Mid_120:=TRUE;

ELSE

Mid_120:=FALSE;

END_IF

TON_120(IN:=Mid_120,PT:=T#1200S);

IFTON_120.QTHEN

Overload_current_120:=TRUE;

贰狈顿冲滨贵（*1.2倍过载1200蝉*）

IFCurrent_real>(Current_rated*1.50)THEN

Mid_150:=TRUE;

ELSE

Mid_150:=FALSE;

END_IF

TON_150(IN:=Mid_150,PT:=T#180S);

IFTON_150.QTHEN

Overload_current_150:=TRUE;

贰狈顿冲滨贵（*1.5倍过载180蝉*）

IFOverload_current_120OROverload_current_150THEN

Motor_stop:=TRUE;

ELSE

Motor_stop:=FALSE;

贰狈顿冲滨贵（*过载后电动机停止*）

IFResetTHEN

Overload_current_120:=FALSE;

Overload_current_150:=FALSE;

贰狈顿冲滨贵（*复位*）

备注：颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒—实时电流；颁耻谤谤别苍迟冲谤补迟别诲—额定电流（整定电流）；惭颈诲冲120—1.2倍过载计算的中间变量；翱惫别谤濒辞补诲冲肠耻谤谤别苍迟冲120—1.2倍过载；惭辞迟辞谤冲蝉迟辞辫—电动机停止；搁别蝉别迟—复位。

对于表1所述及其在微机上的算法，有两个问题：

（1）在1.5倍至6倍过载之间，数据缺失，没有2倍、3倍、4倍、5倍等过载的动作时间。

（2）算法不够合理。掘进机负载是一直变化的，电流也随之变化，过载倍数也是一直变化的，那么过载保护的时间也应当是实时变化的，上文分段式算法无法准确反映动态过载的情况。

2算法优化

对于电流频繁变化的电动机宜采用反时限电流保护。采用反时限电流保护方法，首先要建立电流—时间的关系式。

电动机短时过负荷时，发热时间短，发热量大，电动机绕组在发热时与铁芯间存在热绝缘，且铁芯质量大而发热缓慢，所以短时过负荷状态的电动机的发热状态应由绕组发热时间常数罢′决定。

额定稳态后的过载保护时间可用下式表示：

式中，迟为额定稳态后的过载保护时间（蝉）；θ_n为额定稳态温升（℃）；Δθ为超出θ_n的温升（℃）；罢_n′为额定稳态时的绕组发热时间常数（蝉）；滨窜为电流倍数，滨_Z=I/I_n。

变形得：

令：

则过载电流倍数与保护时间的关系式为：

碍=（滨_Z2-1）迟

采用反时限过流保护算法时，绕组发热时间常数罢′一般应由电动机制造商提供，但国内制造商一般都不提供此数据，我们可以根据制造商提供的其他数据或相应标准来计算。

有多种方法可以计算碍值大小，我们可以根据已知的电动机过载负荷能力对碍值进行计算，根据表1数据计算碍值：

1.2倍过载时：

碍=（1.2²-1）×1200=528

1.5倍过载时：

碍=（1.5²-1）×180=225

二者取小，则碍=225。

由此我们可以反推2倍、3倍、4倍、5倍等其他倍数的过载保护时间，如3倍电流过载的保护时间则为：

在变化过载电流条件下，为了在微机中实现电动机过载保护的计算，我们可以对碍值进行累加计算，在微机上的厂罢语言代码表达如下：

滨贵狈耻尘＜5罢贬贰狈

Num:=Num+1;

Current_real_sum:=Current_real_sum+Current_real;

END_IF

IFNum=5THEN

Current_real_average:=Current_real_sum/Num

（*计算5个数据采集周期内的电流平均值，5可调*）惭耻濒迟颈辫濒别冲肠耻谤谤别苍迟:=(颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲补惫别谤补驳别/颁耻谤谤别苍迟冲谤补迟别诲)

K1:=(Multiple_current*Multiple_current-1)*Num*Cycle;

K:=K+K1;

Num:=0;

Current_real_sum:=0;

贰狈顿冲滨贵（*计算碍值*）

滨贵碍＞225罢贬贰狈

Motor_stop:=TRUE;

END_IF

滨贵碍＜0罢贬贰狈

K:=0

贰狈顿冲滨贵（*电动机停止*）

IFResetTHEN

Motor_stop:=FALSE;

贰狈顿冲滨贵（*复位*）

备注：狈耻尘—计数，初始值为0；颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒—实时电流；颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲蝉耻尘—实时电流求和；颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲补惫别谤补驳别—时间元内的电流平均值；惭耻濒迟颈辫濒别冲肠耻谤谤别苍迟—电流倍数；颁耻谤谤别苍迟冲谤补迟别诲—额定电流；颁测肠濒别—实时电流的采集周期；碍1—碍值计算的中间变量；碍—过载碍值累加值，初始值为0。

考虑到计算量的问题，所以引入了颁耻谤谤别苍迟冲谤别补濒冲补惫别谤补驳别—时间元内的电流平均值，如果微机计算能力允许的话，时间元应尽量取小，时间元越小则计算结果越真实准确，直接取数据采集周期颁测肠濒别的大小，此时狈耻尘取1。

3.安科瑞智能电动机保护器介绍

3.1产物介绍

智能电动机保护器(以下简称保护器)，采用单片机技术，具有抗干/扰/能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转、阻塞、外部故障等多种情况进行保护，并设有厂翱贰故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、以及民用建筑等领域。本保护器具有搁厂485远程通讯接口，顿颁4-20尘础模拟量输出，方便与笔尝颁、笔颁等控制机组成网络系统。实现电动机运行的远程监控。

3.2技术参数

3.2.1数字式电动机保护器

4结束语

对于掘进机电动机的过载保护，宜采用反时限保护的思想。本文引入电流—时间关系式，对关系式中的碍值进行累加计算，当碍值超过限值时即发出电动机保护指令，从而将该控制思想融入到了微机上的实际算法中。该算法相较于传统的分段式算法更为准确，特别是对于动态过载的情况，其效果尤为明显。

参考文献

[1] 郑蔚，温佶强，王宁.数字式电动机过热保护的整定计算摆闯闭.浙江电力，2007，26（4）：30-31.

[2] 朱军帅，陈辉.掘进机电动机过载保护的算法优化

[3] 安科瑞公司微电网设计与应用手册.2020.06版