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电动机是国民经济各部门应用多的动力机械，也是主要的用电设备，它可以作为拖动各种生产机械的动力，但电动机在长期使用过程中可能会发生过载、断线、接地/漏电等一系列安全问题，轻则电动机损坏，重则人员伤亡，因此对电动机进行保护的控制器设备的运行可靠性就显得尤为重要。[align=center][img=,600,600]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/07/202207151654110781_7403_1385_3.jpg!w600x600.jpg[/img][/align] 1、低温试验 试验方法：将电动机放入[b][url=http://www.instrument.com.cn/netshow/C27539.htm]高低温交变湿热试验箱[/url][/b]内，设置温度-10℃，温度步进增量10℃/min，接近很低温度时步长为-5℃/min，让温度段持续时间10min，通过剧烈的温度变化来加速元件的老化，促使故障的暴露。 2、高温试验 试验方法：将电动机放入高低温交变湿热试验箱内，起始温度55，温度步进增量15℃/min，接近温度时步长为5℃/min，温度段持续时间15min，通过剧烈的温度变化来加速元件的老化，促使故障的暴露。 3、快速热循环试验 试验方法：在样品的上限和下限工作温度范围内，将电动机放入高低温交变湿热试验箱内，温度的变化速率设定为30℃/min，循环次数为3次，使温度段持续时间10min，通过剧烈的温度交替冲击来加速元件的老化，促使故障的暴露。
电动机额定电流的速算口诀及经验公式 (1) 速算口诀： 电动机额定电流(A)：“电动机功率加倍”，即“一个千瓦两安培”。通常指常用的380V、功率因数在0.8左右的三相异步电动机，“将千瓦数加一倍”即电动机的额定电流。 (2) 经验公式： 电动机额定电流(A)=电动机容量(kW)数×2 上述的速算口诀和经验公式的使用结果都是一致的，所算出的额定电流与电动机铭牌上的实际电流数值非常接近，符合实用要求，例如一台Y132S1-2，10kW电动机，用速算口诀或经验公式算得其额定电流：10×2=20A。 二 电动机配用断路器的选择 低压断路器一般分为塑料外壳式(又称装置式)和框架式(又称万能式)两大类。380V245kW及以下的电动机多选用塑壳断路器。断路器按用途可分为保护配电线路用、保护电动机用、保护照明线路用和漏电保护用等。 2.1 电动机保护用断路器选用原则 (1) 长延时电流整定值等于电动机额定电流。 (2) 瞬时整定电流：对于保护笼型电动机的断路器，瞬时整定电流等于(8～15)倍电动机额定电流，取决于被保护笼型电动机的型号、容量和起动条件。对于保护绕线转子电动机的断路器，瞬时整定电流等于(3～6)倍电动机额定电流，取决于被保护绕线转子电动机的型号、容量及起动条件。 (3) 6倍长延时电流整定值的可返回时间大于或等于电动机的起动时间。按起动负载的轻重，可选用返回时间1s、3s、5s、8s、15s中的某一档。 2.2 断路器脱扣器整定电流的速算口诀 “电动机瞬动，千瓦20倍” “热脱扣器，按额定值” 上述口诀是指控制保护一台380V三相笼型电动机的断路器，其电磁脱扣瞬时动作整定电流，可按“千瓦”数的20倍”选用。对于热脱扣器，则按电动机的额定电流选择。 三 电动机配用熔断器的选择 选择熔断器类别及容量时，要根据负载的保护特性、短路电流的大小和使用场合的工作条件。 大多数中小型电动机采用轻载全压或减压起动，起动电流一般为额定电流的5～7倍;电源容量较大，低压配电主变压器1000～400kVA(包括并列运行容量)，系统阻抗小，当发生短路故障时，短路电流较大;工作场合如窑、粉磨场合，通风条件差，致使工作环境温度较高。因此，选用熔断器的分断能力和熔体的额定电流，较之一般工业使用要适当加大一点。 3.1 熔体额定电流的经验公式 熔体额定电流(A)=电动机额定电流(A)×3 3.2 熔体额定电流的速算口诀 “熔体保护，千瓦乘6” 该速算口诀，指的是一台380V笼型电动机，轻载全压起动或减压起动，操作频率较低，适合于90kW及以下的笼型电动机。 若实际使用的电动机起动频繁，或者起动时间长，则上述的经验公式或速算口诀所算的果可适当加大一点，但又不宜过大。总之要达到在电动机起动时，熔体不被熔断;在发生短路故障时，熔体必须可靠熔断，切断电源，达到短路保护之目的。 四 电动机配用接触器的选择 4.1 接触器的选用原则 (1) 按使用类别选用： 生产实际中，极大多数笼型电动机使用上，基本属于按AC-3使用类别选用。 (2) 确定容量等级： 接触器的容量即主触头在额定电压等技术条件下，其额定电流的确定，应注意如下几点： 1)工作制及工作频率的影响： 选用接触器时，应注意其控制对象是长期工作制，还是重复短时工作制。在操作频率高时，还必须考虑增加接触器额定电流的容量。应尽可能选用银、银合金或镶银触头的接触器，如采用KSDZ-U系列产品。 2)环境条件的影响 生产流程的环境比较恶劣的，粉尘污染严重，通风条件差，工作场所温度较高。要对接触仪器的选择宜采取降容使用的技术措施。 4.2 接触器额定电流的对表速查 例如一台Y180L-4，22kW电动机，从速查表查得应配用U60型接触器。该电机额定电流60A，接触器额定电流60A，按一般AC-3工作类别，该接触器可控制380V电动机功率为30kW，现在控制380V 22kW电动机，属于降容使用。 五 电动机配线 电动机配线口诀 “1.5加二，2.5加三” “4加四，6后加六” “25后加五，50后递增减五 “百二导线，配百数” 该口诀是按三相380V交流电动机容量直接选配导线的。 “1.5加二”表示1.5mm2的铜芯塑料线，能配3.5kW的及以下的电动机。由于4kW电动机接近3.5kW的选取用范围，而且该口诀又有一定的余量，所以在速查表中4kW以下的电动机所选导线皆取1.5mm2。“2.5加三”、“4后加四”，表示2.5mm2及4mm2的铜芯塑料线分别能配5.5kW、8kW电动机。 “6后加六”，是说从6mm2的开始，能配“加大六”kW的电动机。即6mm2的可配12kW，选相近规格即配11kW电动机。10mm2可配16kW，选相近规格即配15kW电动机。16mm2可配22kW电动机。这中间还有18.5kW电动机，亦选16mm2的铜芯塑料线。 “25后加五”，是说从25mm2开始，加数由六改为五了。即25mm2可配30kW的电动机。35mm2可配40kW，选相近规格即配37kW电动机。 “50后递增减五”，是说从50mm2开始，由加大变成减少了，而且是逐级递增减五的。即50mm2可配制45kW电动机(50-5)。70mm2可配60kW(70-10)，选相近规格即配备55kW电动机。95mm2可配80kW(95-15)，选相近规格即配75kW电动机。 “百二导线，配百数”，是说120mm2的铜芯塑料线可配100kW电动机，选相规格即90kW电动机。
摘 要：针对低压智能电动机保护器在实际使用中遇到的各种电磁兼容问题，根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面，提出了抗干扰方法，获得了良好的EMC性能。关键词：微处理器；EMC电磁兼容性；软件；硬件；抗干扰1 引言 电动机作为一种拖动机械因具有结构简单、价格低廉、使用维护方便等优点，在国民经济各个方面被广泛采用。在当代，随着电子技术的发展和智能电动机保护器技术的成熟而普及率越来越高。 智能电动机保护器采用了微处理器技术，不仅解决了传统的热继整定粗糙、不能实现断相保护，重复性差、测量参数误差大的缺点。保护器通过电流来判断断相故障，软件模拟热积累过程的方法来实现过载保护等方法保证了电机的可靠运行，而微处理器强大的扩展性包括开关量输入、继电器输出，4~20mA变送输出、RS485通讯等很好的满足了控制系统的“四遥”功能。 电动机保护器提高了电动机运行的可靠性和系统智能化要求，因此保护器的可靠运行起着举足轻重的作用，同时也对保护器抗外界干扰提出了比较现实的要求。下面就从硬件和软件两个方面提出可靠性设计。2 硬件可靠性设计2.1 微处理的选择 采用Freescale公司的高性能处理器MC9S08AW60。MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08内核的高度节能型处理器，是第一款认可用于汽车市场的微控制器。可应用在家电、汽车、工业控制等场合，具有业内最佳的EMC性能。2.2 电源端滤波处理 利用电磁原理进行硬件电路滤波是提高保护器EMC的有效方法。线路如下图，经热敏电阻t、压敏电阻RV1、电感L1、L2、差模电容C1、共模电感L3、共模电容C2、C3组成的两级滤波处理，很好的隔离了由于电源端的输入和输出干扰。PTC热敏电阻器的主要用于过流过热保护，直接串在负载电路中，在线路出现异常状况时，能够自动限制过电流或阻断电流，当故障排除后又恢复原态，俗称“万次保险丝”。根据线路的最大工作电流来确定选择。压敏电阻主要用于吸收各种操作浪涌及感应雷浪涌过压保护，以防止这类过电压干扰或损坏各种电路元件。根据设计经受的浪涌电压按照最大允许使用电压和通流容量来选择。其中,L1、L2、C1为抑制差模干扰，L3、C2、C3为抑制共模干扰。L1、L2铁芯应选择不易饱和的材料及M-F特性优良的材料。按照IEC-380安全技术指标推荐，图中元件参数的选择范围为：C1=0.1~2uF；C2、C3=2.2~33uF；L3为几个或几十毫亨，随工作电流不同而取不同的参数值。 按照下面公式计算C2、C3的容量： Ii=2πfCyU 式中：Ii───允许的交流漏电流 f───电源频率； U───电源供电电压； 上图为电源端是否使用滤波器，使用瑞士TRANSIENT 2000电磁兼容测试仪1000V 100KHZ 0.75mS条件EFT群脉冲实验，从TEXtronix TDS1012B捕抓到的信号比较，未使用滤波处理的电源输出端产生了尖峰脉冲，会导致微处理器复位，甚至死机。2.3 信号端处理 谐波和电磁辐射干扰会导致保护器误动作，使电气仪表计量不准确，甚至无法正常工作。在电动机控制回路中产生该类干扰源为变频器和现场对讲机。解决的方法有：一是信号输入线胶合，胶合的双胶线能降低共模干扰，由于改变了导线电磁感应的磁通方向，使其感应互相抵消。二是内部线路处理。如下图，采用双差分输入的差动放大器，具有很高的共模抑制比。在输入回路中接RC滤波器、信号的输入和输出端使用专用器件、降低输入输出阻抗、可靠接地和合理的屏蔽等措施。2.4 保护输出端处理 输入输出端采用光电隔离的方法，也是可以消除共模干扰，同时在保护继电器的的输出端并接压敏电阻，有效的提高了继电器的寿命，也降低了由于外部接触器动作对内部的干扰。考虑到客户使用控制电压的不确定性和接触器线圈容量，确认使用MYG14D821。2.5 外部存储技术和看门狗保护电路 使用外置存储芯片X25043，SPI接口。微处理器内置SPI控制模块，方便的与该芯片接口，外部存储技术保证了运行状态和事件的记录。低电压复位和外部看门狗提高了保护器的可靠性。2.6 主体与显示单元通过RS485连接 考虑到使用环境的特殊性和要求的多样性，主体与显示单元之间连接也采用RS485 Modbus-Rtu协议连接，提高了显示与控制的可靠性。 3 软件可靠性设计3.1 实时多任务的调度 保护器起着保护电动机的重任，对它的要求是既不能误动，也不能拒动，而且必须快速。实时多任务的调度实际是通过时间片的轮换实现宏观上的多任务效果。对于保护器而言，存在着三个重要的任务，等间隔的交流采样，根据算法得到稳态与暂态电量数据；根据得到的数据判断故障，故障计时、清零和脱扣输出；人机交互界面。下图以一个周波T=20mS，32点采样为例(考虑到快速除法)，32次采样总时间为3.2mS，数据计算时间为9.72mS, 计时0.36mS,则人机交互的时间为6.72mS。这样的任务调度即满足了保护实时性要求，又较快的响应了参数设置。3.2 交流采样、数字滤波 对于交流正弦信号，一个周期的电压有效值为 根据电工原理中连续周期交流信号的有效值的定义，将连续信号离散化，用数值积分代替连续积分，从而得到有效值与采样值之间的关系。离散化得到 在对信号多次采样的基础上，通过软件算法提取最逼近真值的数据。这种算法计算连续的周期的交流信号，精度高，抗波形畸变能力强。在使用这种算法时，也可同时采用连续平均值法、中值算法等数字滤波，提高保护器的抗干扰能力。3.3 软件陷阱 程序是固化在微处理器的存储器中，由编译器统一安排，但设计时，设计人员考虑到产品的扩展性，一般留有余量，也因此总有些存储空间会未被使用。当微处理器的PC指针因为干扰被错置时，系统就会出错。软件陷阱就是在不用的存储空间、中断入口、子程序后加入强制跳转指令，让出错的PC指针恢复正常。 方法是：NOP NOP JSR MAIN4 结束语 本文针对低压智能电动机保护器在实际使用中遇到的各种电磁兼容问题，根据微处理器系统的特点从硬件和软件两个方面，提出了抗干扰方法，获得了良好的EMC性能。
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