礦井主扇風機電器參數測量與過載保護研究

郭永慶 劉艷艷 趙瑞平

摘 要：在煤礦生產的過程中，煤礦主扇風機是必不可少的一個部分，它的正常運作和安全生產的開展有著直接性的關聯作用。隨著社會的發展與進步，對于煤礦生產提出了更高的要求，如何確保生產效率的有效提升，減輕操作人員的工作強度，成為擺在煤礦生產面前的重要問題，因此開展實時監測控制就變得尤為關鍵。電器系統作為構成風機系統最主要的部分之一，其安全運行對整個系統至關重要，所以對風機系統電器參數測量，并實施有效的過載保護顯得尤為重要。

關鍵詞：礦井風機 安全運行 電器參數測量 過載保護 研究

中圖分類號：TD635 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（a）-0167-01

1 電氣參數的測量

1.1 EDA9033A三相電參數采集模塊主要性能

EDA9033A模塊是一種智能型三相電參數數據綜合采集模塊；三表法準確測量三相三線制或三相四線制交流電路中的三相電流、三相電壓（真有效值）、有功功率、無功功率、功率因數、有功電度等電參數。

其輸入為三相電壓（0～500 V）、三相電流（0～1000 A）；輸出為RS-485或RS-232接口的數字信號，支持的通訊規約有3種：ASCII碼協議、十六進制LC-01協議、MODBUS-RTU協議，3種協議可同時識別使用，無需配置。

EDA9033A模塊能夠在多種電力監控系統中正常運作。其屬于智能化的電參數變送器，具備之前變送器及測量這些變送器標準輸出信號的模入模塊，能夠有效的減少系統運作所需成本費用，便于線的規劃布置，使系統具有更加強勁的安全可靠性能。同時方便與編程工作的開展，讓用戶更加順利的實現專屬測控系統的設計建成。

其主要的功能與技術指標如下：三相交流50/60 Hz電壓、電流。輸入頻率：45～75 Hz。電壓量程（相電壓）：60 V、100 V、250 V、300 V、400 V、500 V可選[1]。

1.2 外置互感器

EDA9033A外置互感器的電流量程范圍從40～1000 A可選擇。量程有：40 A、50 A、100 A、200 A、300 A、500 A、800 A、1000 A等，可根據要求訂制。

互感器的外型有3種：C-26、C-30、C-64。C-26的內徑為26 mm，電流范圍0～300 A。C-30的內徑為30 mm，電流范圍0～400 A。C-64的內徑為64 mm，電流范圍0～1000 A。

用戶可根據實際現場的電流導線粗細及電流大小選擇合適的互感器及量程。

1.3 系統電參數的采集

在系統中，由于每套風機共有4臺電機，每塊EDA9033A擔負1臺電機的電參數采集任務，故系統共需4塊EDA9033A。使用電壓量程（相電壓）為250 V、電流量程為5 A、工作電源24 V的EDA9033A。

EDA9033A能夠十分精確的對現有的功率完成檢測。

2 電動機過載保護

因為電動機在承載壓力過大、線路連接錯誤、以及電流過大的時候都能夠造成流經繞組的電流量變大，大于它的額定電流的限定值，不過在設計的時候是遵循額定電流的標準，假如說在生產過程中電流值大于額定電流值的時候，就會導致繞組發熱的問題，從而導致設備損壞。所以必須要做好電動機的保護工作。

導致主扇風機中電動機出現過載問題主要有下面幾點：（1）由人員操作錯誤所出現系統調整不合理之類的；（2）機械故障：電動機內部損壞。電動機欠相運行；系統設定失效；（3）電器故障：電壓過低，虛接導致電流過大；（4）機頭里面有異物卡住機頭造成電動機負載過大；（5）排風阻力大。

現在在生產中對電動機過載的保護工作運用較為廣泛的是熱繼電器，熱繼電器由于所經過的電流溫度上升，在受熱的情況狹隘雙金屬片變形彎曲，在達到相應程度的時候，就能夠完成對連桿的推動，從而讓控制電路中斷，阻止電流的通過，最終起到對電動機的有效保護。相對而言繼電器因為具有體積較小，結構形式簡單以及成本費用較低等優勢特征，在生產中被普遍運用；（1）理論上而言要讓熱繼電器的安秒特性盡量的靠近或者是完全和電動機的過載特點相一致，并且當電動機發生短時間過載以及啟動的期間，熱繼電器能夠不被關聯作用；（2）如果是熱繼電器應用在長期工作制類別的電動機保護工作的情況下，通常是根據電動機的額定電流去選擇確定用；（3）當熱繼電器用于保護反復短時工作制的電動機時，熱繼電器僅有一定范圍的適應性。如果短時間內操作次數很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器；（4）對于通斷頻繁的特殊工作制電動機，不宜采用熱繼電器作為過載保護裝置，而應使用埋入電動機繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護。

基于以上幾點，并結合本設計的環境因素等實際要求，選用NR2系列熱繼電器對主扇風機的電動機進行過載保護。NR2系列熱繼電器適用于交流50或60 Hz，電流至200 A的電力線路中。一般用作三相感應電動機的過載與斷相保護。

借助熱繼電器來實現對電動機運行過程中的過載保護的情況下，要采取串聯方式連接熱元件和電動機，把熱繼電器的常閉觸頭以串聯的方式連接在交流接觸器的電磁線圈的控制電路里邊，同時調整電流，確保人字形撥桿和推桿隔離開來。在電動機處在正常運行的情況下，在流經電流的作用下，熱元件出現溫度上升及發熱的狀態變化，這個時候雙金屬片就會因為溫度升高而發生變形，從而完成推桿的工作。常閉觸頭保持閉合情況的時候，電動機能夠處在正常運作的狀態。

假如說電動機發生過載的問題，繞組內部流經的電流量上升，流經熱繼電器元件的電流上升從而導致雙金屬片受熱發生變形，完成對人形撥桿的推動，接著常閉觸頭在人形撥桿的作用下被斷開，從而電流被中斷，最終實現對電動機的有效保護。

3 結論

總的來說，在煤礦生產中，煤礦風機的設置對于生產的安全可靠性具有關鍵性的作用意義，這種具有功率大的特點，同時能夠確保24小時的不間斷運行，能夠實現對系統的實時監控。所以對其電器參數測量是保證其安全運行的關鍵。當參數異常時，應該通過適當的過載保護進行處理。

參考文獻

[1] 山東力創科技有限公司.EDA9033A三相電參數采集模塊使用說明書[Z].山東：山東力創科技有限公司.