[发明专利]基于温升跟踪有准确热记忆的电机热过载保护方法及装置

说明书

本发明基于温升跟踪有准确热记忆的电机热过载保护方法及装置，电机运行时：在一个温升计算周期Δt内，温升当温升τ_j升到报警或跳闸阈值以上时给出报警或跳闸指令。电机停止时：计算温升τ_j＝τ_j‑1‑k₃τ_j‑1Δt，当温升降到起动阈值以下时设置“允许起动”。环境温度大于电机设计的最高环境温度40℃时，计算温度补偿后的温升。其优点是：直接用温升作为热过载保护的依据，科学直观，符合人们的思维习惯；具有准确的热记忆功能，使电机在负载或电源电压频繁变化等复杂情况下得到可靠保护且不会频繁跳闸；环境温度补偿使工作于高于40℃环境的电机得到可靠保护；实时多任务操作系统及其在线自诊断任务提高了装置的可靠性。

技术领域

本发明属于电动机保护与控制技术领域，涉及电机的保护，尤其涉及一种交流电动机的热过载保护方法及其装置。

背景技术

1)目前的微机型电动机保护控制器采用以下四类热过载保护方法。

(a)采用电机的热过载反时限公式

直接根据标准IEC 60255-4推荐的冷态热过载反时限公式、超反时限公式或近似的公式计算跳闸时间：

式中：t-动作时间；T-电动机热时间常数，I_B-基本电流，一般取额定电流I_n的1.05倍；I_eq-电动机有效电流，也可以取最大相电流；k-常数，1～1.2。

(b)积分型反时限保护方法

电动机过载时，即运行电流I或有效电流I_eq大于1.05倍额定电流I_n以后跟踪累加I²Δt值，称之为“热积累”或“热容量”：

将“热积累”标幺化(化成百分比形式)，即在等式两边除以I_B²T，改写

显然，这是(2)式的积分形式，当Q_*＝100％时，电动机跳闸。该计算的结果只是过载以后的的I²Δt增量，没有考虑电动机的散热，更没有考虑过载前电动机的热状态，完全不是电动机真正的热积累。

本文件中加引号的“热积累”是一个错误的说法，将其称之为“热容量”更是概念错误。真正的热积累指电动机从冷态开始的热量增量。

(c)增加参数冷热曲线比的反时限保护方法

有些电机保护器在上述的积分型方法里引入参数冷热曲线比α，希望用该参数确定过载前的稳态“热积累”Q₀：

I_p为过载前的电流。冷热曲线比α决定过载前热积累的起点。冷热曲线比α＝0％，说明过载前“热积累”已达100％，电动机处于热态。α＝100％，说明过载前“热积累”为0，电动机处于冷态。

与2)相同，这里的“热积累”不是真正的热积累，而且无法确定α的值，尤其是在负载或电压不稳定的情况下。

(d)热积累保护方法

这种方法从电动机的冷态开始计算热量增量即热积累，是目前唯一具有热记忆能力的热过载保护方法，但目前只有个别厂商采用了这种方法。

2)目前的微机型电动机保护和控制装置多采用硬件检测交流过零点的频率测量和同步方法。

3)目前的微机型电动机保护和控制装置有的具有上电自检功能，但没有在线自诊断功能。