抗晃电智能电机控制器的研究与应用

山东•滨州新大新机电科技有限公司 毕义军

摘要：本文介绍了抗晃电智能电机控制器的研发过程和技术特性，分析了在化工装置、发电厂的应用情况和出现问题的解决对策。

关键词：抗晃电、电机控制器、多地控制、并联、简化控制线路。

电源“晃电”一般是指电网由于雷击、对地短路、发电厂故障及其它内外部故障原因造成的电网短时故障，引起电网电压短时间大幅度波动，甚至短时间断电数秒的现象。

随着电网的发展、系统容量及用电规模的不断扩大，晃电现象的影响越来越大，波及的范围越来越广。由于现代化工矿企业生产装置的规模越来越大， 晃电持续时间虽然比较短，但对生产的影响却是十分巨大。瞬间的电压波动将造成数百台电动机跳闸、设备停机，电网电压恢复后电机却不能自行恢复运行，导致连续生产过程发生紊乱，并有可能造成严重的生产及设备事故。对于大型装置来说，由于设备数量较多，如果人工进行恢复，花费的时间比较长，而且慌乱之下容易出现操作失误；对于一些无人值守的野外装置，恢复的时间就更长。这对于石油、化工、农药等连续生产装置来说，产生的诸如安全、环保、废品、原料浪费、产量降低、效益低下等一系列损失是非常巨大的。根据交流电机的运行特性分析， 短时断电对电机转速影响非常小，电网电压恢复正常后，立即恢复电机运行是完全可行的，而且启动的冲击电流较小（接近额定电流），从而保障了重要动力负荷运行的安全性和连续性。

另外，随着工厂自动化程度的提高，电动机的二次回路也越来越复杂，化工装置机泵的控制除基本热保护外，一般都有三地控制：配电盘控制、现场控制、控制室控制，其控制回路越来越复杂，线路节点较多，故障率非常高。而且由于常规二次控制回路停止和热保护均采用常闭触点串联接法，各控制终端互相影响，线路或设备故障易造成全部失控，检查处理的时间较长，对维修人员的素质也提出较高的要求。

为解决晃电问题，目前国外已经有了专门的抗晃电继电器和抗晃电交流接触器，但其昂贵的造价却令一般用户望而却步。为解决电气设备控制中存在的这些问题，我们专门组织开发设计了一款智能电机控制器，既解决了抗晃电问题，又解决了电机二次回路比较复杂的问题，经过两年的试用，受到用户的广泛好评。

一、 设计思路：

1、 抗晃电功能：电网电压超低和断电时间小于整定时间时，只要电网恢复正常，电机将自行恢复原运转状态，断电超过整定时间时，电机不能自行恢复，须按常规进行人工启动处理。

2、 简化了控制线路，无限扩展控制终端：本设计将启动、停止和保护等各种控制终端均采用常开触点并联接法，主接触器无须再接入自保触点。这样多地控制时二次回路的复杂性大大降低，各相同作用的控制终端并联在一起即可。公用线为中线，多点远距离控制时可以公用，能减少线路成本。电机运行期间控制按钮回路无回路电流，各控制按钮互不影响，即使单个控制按钮故障不能闭合也不会影响电机运行，特殊情况下可在电机运行时带电检修现场按钮。减少了系统故障率和维修停工时间。

3、 防止保护误动作：将传统串接的保护节点改为并接，能防止无功耗保护产品控制回路中易发生的重复性动作，扩展了无功耗保护产品的应用空间。

近两年多来，我们先后在发电厂、化工装置进行了长期的应用试验，2008年初，在我们承担设计的草甘膦生产装置自控系统中上全面设计应用了该装置，系统有180多台电机，在长期的工厂运行过程中，设备本身的制造质量经受住了考验，用户给予了较高的评价。

试用初期调试过程中发现有的控制器会出现误动作，继电器不能正常释放。经反复检查设计的逻辑回路、元件选型和安装接线等, 均未发现不正确的地方。经分析，在单相交流控制回路中, 当继电器线圈一端接零线而另一端接有长电缆芯时, 长电缆芯的感应电压经继电器线圈到零线形成通路,一般交流接触器由于驱动能量消耗较大问题并不突出，而在继电器的返回电压较低时却可影响继电器的返回。经过对控制回路进行实际测试，发现在电机控制回路中，由于电缆寄生电容的影响，控制线上的对地感应电压达到100V左右，在多芯控制电缆中如果含有多个回路且不同回路取用的电源不同相，感应电压会更高。经过反复试验，我们调换了控制回路的电源极性，将继电器一端接相线，这样继电器线圈两端等电位（对地电压都是相电压），感应电压不再起作用。彻底解决了感应电压的干扰问题。

另外还发现与DCS或PLC系统配套使用时，偶尔会出现自锁现象，经过对电路的深入研究，发现由于DCS和PLC的动作周期比较短(毫秒级)，某些场合电机误启动后，控制系统迅速发出保护停车动作，由于动作周期较短，控制器的充电时间太短，导致释放能量不足形成自锁，经对电路改进采取强制释放措施随即解决了这个问题。

在元件选用时，采用欧姆龙自保持型继电器及和泉继电器，电路功耗较低，小于0.3W，产品可靠性较高。

为方便用户使用和检修，我们经过反复改进，设计了多款人性化型号产品以适应不同用户的差异化需求：

DQZ-IIa为柜内导轨安装型，接线采用可拔插型端子，可不拆线快速更换设备，这款产品适合用户现有装置进行技术改造。

DQZ-IIb为盘面安装型，采用48*96标准盘装表壳，可集装，后接线板为螺钉接线，选用拔插型机芯以方便用户快速更换。这款产品适合新建装置，在设计配电盘时将控制器直接安装在盘面上，启动、停止按钮和运行指示灯等都已集成到控制器上，盘上不必再安装，这样配线简化了许多。

另外，针对高端用户与DCS或PLC配套使用的场合，还专门设计了相应的型号DQZ-IIaP和DQZ-IIbP。

四、 实用接线：

在工厂电气设计中，各种停止动作按钮和保护停机动作均全部采用常开触点并联到TA端和中线上，各种启动动作按钮和开机动作均采用常开触点并联到HA端和中线上。

五、 外形及插座图：

该装置以其低廉的造价可广泛应用于化工、石化、农药、化肥、医药等流程性连续生产装置的机泵控制，发电厂、热力、供水装置的机泵控制。特别适用于采油、供水等无人值守的泵站、机房设备控制以及对连续运转要求较高、停机可能造成严重影响的场合、采用多地控制的用电设备等。