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３Ｏ 《电气开关｝（２００６．Ｎｏ．１） 文章编号：１００４－－２８９Ｘ（２ｏｏ６）ｏｌ—ＯＯ３ｏ—ｏ２ 几种过载保护电路的分析与比较 韩秀萍李运生 （徐州煤矿机械厂，徐州 ２２１００４） 摘要：阐述了过载故障的状态及危害，对基于ＲＣ电路、数字电路、单片机技术的过载保护电路进行了分析和比 较。 关键词：过载；ＲＣ电路；数字电路；单片机 中图分类号：ＴＭＩ３ 文献标识码：Ｂ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｒｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｖｅｒａｌ Ｋｉｎｄｓ ｏｆ Ｏｖｅｒｌｏａｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ＨＡＮ Ｘｉｏｕ－－ｐｉｎｇ ＬＩ Ｙｕｎ－－ｓｈｅｎｇ （Ｘｕｚｈｏｕ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｐｌａｎｔ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｈａｒｍ ｏｆ ｔｈｅ ｏｖｅｒｌｏａｄ ａｃｃｄｉｅｎｔ ａｒｅ ｅｘｐｌａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＲＣ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｄｉｇｉｔａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｏｎｅ－－ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｅｃｈｑｕｉｎｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｉｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ￣ｏｖｅｒｌｏａｄ：ＲＣ ｃｉｒｃｕｉｔ￣ｄｉｇｉｔａｌ ｃｉｒｃｕｉｔ ｌ ｏｎｅ－－ｃｈｉｐ ｃｏｍｐｕｔｅｒ １ 前言 机保护装置。下面就几种过载保护电路进行分析和比 较。 如果通过电气设备的电流超过其额定电流，运行 时间也超过允许过负荷时间，则称为过载运行状态。这 ２基于电容充放电的过载延时电路 是一种非正常运行状态，会使电气设备温升过高，导致 如图ｌ所示，主回路电流经电阻Ｒ１转换成电压 绝缘老化，从而大大缩短使用寿命。煤矿井下主要电气 信号，然后经过整流滤波，分压处理，送至过载保护环 设备，如采煤机、刮板输送机、皮带输送机等，起动频 节。 常情况下，通过调整ｗ１，设定触发器的动作门 繁，极易发生超载起动和运行。长期过载运行，不仅会 槛，当发生过载故障时，通过Ｒ２、ｗ１、ＤＷｌ、Ｒ３给Ｃ１ 降低电气设备的使用寿命，而且在电缆接头处极易产 充电，超过触发器的门槛电压时，触发器翻转，发出跳 生热量聚集，造成煤尘、瓦斯爆炸事故。因此，必须采取 闸信号。反时限特性是由Ｒ２、ｗ１、Ｒ３、ＤＷｌ、Ｃ１组成 措施，防止发生过载运行。 的非线性ＲＣ环节来实现的，其中Ｃ１为钽电解电容， 过载保护装置从最早的过热继电器到电子保护装 要求低泄漏电流，以保证在过载时不至于拒动。 置，发展到今天又出现了更先进的具有智能化的单片 网阻力），使管阻特性从曲线③变到④，系统由原来的 标准工作点Ａ变到新的工作点Ｂ运行。此时，泵扬程 增加，轴功率尸。与面积ＢＨ ０Ｑ 成正比。如果采用变 频器控制方式，泵转速由 降到 。，在满足同样流量 Ｑ 的情况下，泵扬程Ｈ。大幅降低，轴功率Ｐ。与面积 ｃＨ。ＯＱ 成正比。轴功率尸。和尸 、尸。相比较，将显著 图１ 泵的扬程一流量曲线 减小，节省的功率损耗△尸与面积ＢＨ Ｈ。Ｃ成正比，节 ＡＨ ＯＱ 成正比。根据生产工艺要求，当流量需从Ｑ 能的效果是十分明显的。 减小到Ｑ。时，如果采用调节阀门方法（相当于增加管 收稿日期：２００５—０１—１４ 维普资讯 http://www.cqvip.com
《电气开关￣（２００６．Ｎｏ．１） 号整定Ｔ ，＿● ＤＷＩ Ｉ Ｒ５， 羁 图１ ＶＣＣ Ｍ２ 增／减 一 图２ ３基于数字电路组成的过载电路 如图２所示，电流互感器的输出经过整定以后，转 变为仅和过载倍数相关的电压信号，若出现过载故障， 则比较器输出高电平，控制可逆计数器增计数，由Ｒ１、 （ １、５５５组成的频率发生器，其输出频率受过载信号控 制，信号越大，输出频率越高。５５５输出的频率，与保护 回路的本振频率经过逻辑组合，２４分频，交替控制可 逆计数器增计数，至计数器最高位输出高电平，过载保 护动作，执行回路促使开关跳闸，切断故障电流。然后 比较器翻转为低，计数器减计数，过载保护自复位，此 时计数器的频率由本振频率控制，计数器减计数至最 高位为低，开关即可再次合闸。但减计数过程还在进 行，即模拟电机的散热过程并未结束。若在此期间再次 过载，则计数器转为增计数，本次过载动作时间视过载 倍数、计数器状态而定。 图 ３ ４基于单片机技术的过载电路 如图３所示，电流互感器输出的电流信号（为了保 护的精确度，一般采用空心互感器），经过一阶有源滤 波器滤波后，再进行放大滤波处理，然后进行模数转 换，输出的数字信号送入单片机进行信号分析与处理。 过载保护流程图见图４。 利用热积累实现断续过载情况下的过载保护，当 ３１ 负荷电流小于０．９倍的额定电流时，热积累能量开始 散热。 图 ４ ５结束语 以上三种过载保护电路均采用反时限动作原理。 三种过载保护相比较，其保护精度越来越高，反应速度 越来越快。 ＲＣ电路非常简单，但电路参数受环境温度、电源 电压等因素影响比较大，所以过载保护动作时间变化 较大，保护不精确，也不够稳定。数字电路与模拟电路 相比较，抗干扰能力大大增强，所以基于数字电路的保 护工作更可靠，受电源电压、周围环境温度影响非常 小。对于单片机过载保护，高精度的数据采集，与先进 的保护算法相结合，其保护精度更高，反应速度更快， 与前两种保护相比较，达到了一个质的飞跃。目前基于 单片机保护的智能化开关，正在迅速占领市场。但是由 于煤矿供电环境非常恶劣，基于单片机保护的抗干扰 能力还存在问题。因此，又出现了基于ＰＬＣ的保护。 ＰＬＣ是专为在工业环境下应用而设计的，抗干扰能力 非常强。但因其程序执行只能顺序扫描，所以反应速度 不够快，而且采样环节也不够精确，所以还有待发展。 相信随着单片机技术、电力电子技术的发展，以上问题 都会得到解决 收稿日期；２００５－－１２－－２０ 让《电 气开关》杂志 成为您的朋友
