[发明专利]用于电动机堵转保护的延时优化方法及其控制系统

说明书

本发明公开了一种用于电动机堵转保护的延时优化方法及其控制系统，延时优化方法包括实时采样电动机的转速，并实时计算电动机的转矩；根据转速和转矩对电动机堵转保护的延时时间进行优化，当转速开始降低时，将延时时间设置为第一预设时间；若转速呈降低趋势，且转矩增加至预设的转矩阈值后开始降低，则将延时时间从第一预设时间调整为第二预设时间，其中，第一预设时间不小于第二预设时间。本发明通过实时计算电动机的转矩来识别电动机的堵转状态，以动态调整堵转保护的延时时间，充分利用了电动机热容承受能力以及产品运行限值，在避免电动机损毁的前提下保证了电动机工作的连续性，实现电动机的可靠性与灵敏性之间的平衡，安全可靠。

技术领域

本发明涉及电动机保护控制领域，尤其涉及一种用于电动机堵转保护的延时优化方法及其控制系统。

背景技术

电动机作为典型的动力机械，转矩是其非常重要的性能参数，电动机的转矩主要包括最大转矩、最小转矩和起动转矩，起动转矩和最小转矩和是考量电动机起动过程中应对变化的负载阻力矩的能力，涉及到起动时间和起动电流，以加速转矩的方式体现，而最大转矩更多的时候是电动机运行过程中过载能力的体现，是电动机对抗运行过程中过载能力的指标特性。如果电动机在带负载运行中发生了短时过载，当电动机的最大转矩小于过负载阻力转矩时，电动机便会降低转速甚至停转，如未能及时跳闸，容易发生电动机堵转烧毁。

“堵转”是指电动机在运行过程中，由于负荷过大，或者自身机械原因，导致电动机转速降低到额定转速以下，甚至造成电动机轴被卡住，此时流过电动机的电流将大幅增加，根据电动机过载能力不同，可允许堵转持续时间也存在差异，如果不能及时排除故障，大电流将会引起电动机绕组过热、绝缘降低最终烧毁电动机，当电动机的相电流出现数倍于额定电流的严重过负荷情况时，需要按照堵转保护的动作整定值和延时时间，快速跳闸以停止电动机运行，避免设备烧毁。

异步电动机起动电流大，并且根据不同的负载起动持续时间不同，在起动阶段如果发生堵转，则会导致起动超时，此时电动机需要保护能够有效识别并及时跳闸，避免电动机长时间大电流导致发热烧毁，在电动机起动完成后的运行过程中，由于负载变化也会导致电动机出现堵转。目前运行期间的堵转检测方案大部分是通过检测电动机电流的大小变化实现，通过检测电流实现堵转识别具体原理为当电流大于设定的阈值上限并持续一段时间后则认为发生堵转，根据设置进行报警输出或跳闸，该方法由于容易实现并且直观，易于工程实现，已被广泛使用。如图1所示的目前应用广泛的电动机不同电流保护功能之间的配合示意图，可以看出，随着电流的增大，依次进入热过负荷保护、堵转保护、速断保护的保护区间。如图2所示的电动机保护装置过流保护功能典型设置，展示了电动机从起动到结束运行全过程的电流过流保护功能时序以及数值上的配合。从图1、图2中可以看出运行期间如果发生堵转，例如当运行堵转定值为2倍额定电流、时间6秒、速断定值为6倍额定电流时发生堵转，电流在2到6倍电流之间为堵转保护区间，堵转发生后需要延时6秒后才能跳闸，由于堵转保护延时为定时限，这就导致在严重堵转下电流接近6倍额定电流时不能及时跳闸，同样也需要延时6秒，这样增大了电动机烧毁的风险。另外某些特殊用途的电动机需要在非严重过载堵转后要充分利用电动机热容承受能力以及运行限值确保电动机运行的连续性。这就需要堵转保护既能在严重堵转时快速跳闸，又能在非严重堵转时根据要求充分延时后跳闸，受限于堵转识别原理，堵转保护存在先天的灵敏性和可靠性的矛盾，无法同时实现不同程度堵转下的灵敏性与可靠性。比如申请号为CN202010764301.7的发明专利结合2级电动机转速及对应的电流阈值进行边刷电动机的堵转判断方法，具体为若连续预设次数判断到实时转速为第二级转速电动机电流值超过第二级电流阈值，确定电动机是处于堵转状态。

现有技术中也有通过装设转矩传感器来实现电动机转矩的在线监测，及时发现堵转状态，但由于电动机为旋转设备，并且工业用电动机功率较大，如有些电动机的功率超过10000kW，这就导致转矩传感器的安装以及供电和通讯均存在较大的技术难题，并且成本较高。