电动机自动再起动的实现方法

     提   要：电网电压的瞬间失压对石油化工等不允许断电的企业造成很大影响，本文介绍电动机自动再起动原理和方法，并通过两个实例具体说明了应注意的问题和效果。 
        关健词：电网波动、电动机 、再起动 
        因雷击、自动重合闸动作成功或备用电源自动投入而恢复供电，或同一系统中，其中一用户高压系统发生短路故障时，会引起电网瞬间失压，造成运行中的接触器因失压动作而释放，所控制的电动机停止运行。对于石油化工等连续性运行的企业，会引起生产波动，操作混乱，甚至发生起火爆炸事故，造成很大的经济损失。自动再起动指经常运行的电动机，因短暂停电（俗称晃电）后，在速度降低或完全停止运行的情况下重新起动。采用这一技术可以解决晃电带来的问题.
        1、常见再起动的方式
        1.1、瞬间再起动
恢复供电后，所有电动机 立即再起动。
        1.2、延时分别再起动
        当需要再起动的电动机较多 ，而电源容量又较小，按照生产工艺的许可，分先后次序一台台分别起动，彼此间用时间继电器控制，保持一定的时差。
        1.3、成组分批再起动
多台电动机为一组，组与组保持时差，形成批次再起动。选用这些方式时与变压器容量的大小、负荷率的高低以及再起动电动机台数的多少和生产工艺等情况有关，要根据具体情况而定。
        2、自动再起动应遵守两项原则
        2.1、所有的再起动措施只在停电后的短时间内起作用。在短时间内（一般为2-5秒）等待线路重合闸或者备用电源自动投入或电压恢复正常。超过这段时间，再起动措施应自动解除，因此时断电已成定局，生产无可挽回只能停下来。必须避免下次人工恢复供电后电动机盲目自起动。
        2.2、对手动停车或事故跳闸的电动机，不应再起动。
        3、自动再起动的常见线路
        3.1.1、如图所1示的线路

         工作原理：当电动机合闸后，接触器KM投入，中间继电器KA和时间继电器KT（断电延时）也接着投入。当系统断电时，KT延时5秒断开，在0-5秒内恢复供电，电动机M便立即再起动。正常时KA常闭触点是断开着的，所以手动停机不会再起动。同样热继电器FR动作跳开后，也不会再起动。
        该电路特点是接触器KM、中间继电器KA的辅助触头使用较多，接线复杂。
        3.1.2、图2线路

 

         工作原理：电动机运行后，接触器KM及时间继电器1KT、2KT均投入，当系统断电时，1KT常闭触点延时闭合，2KT延时5秒断开， 图 1
        在0~5秒内恢复供电，可实现再起动。调整1KT的延时时间，可实现瞬时起动或延时起动。
        图2
        3.1.3、图3线路

 

         本线路采用了一只专用再起动继电器ZQJ来达到再起动之目的，再起动继电器ZQJ做成插入式，检修与更换方便，线路简单，但ZQJ 的原理较复杂。原理如图3：ZQJ心脏是一只高灵敏的中间继电器J，辅助元件则是一些电容、电阻和一只二极管。当投入接触器KM时，ZQJ也投入，此时常闭触点J2打开，转换触头J1的（1）-（2）闭合。由于二极管V的整流作用，电容C1和C2被充电。当系统失电后，由于C1、C2放电作用，J1延时2-3秒才能打开，从而保持接触器KM的通路（0-3秒），当SB2手动跳闸时，流过继电器J的电流，既有C1、C2经电网回路来的直接放电电流I2，又有经过C1的交流电流I1。两电流迭加之后，在下半波时电流有效值很小，J立即释放，此时J1的（1）-（3）触点闭合，C1、C2中的电流迅速通过电阻R1放掉，在SB2复原后J不致因电容放电而动作合闸。R2可改变停电后延时的时间，R5和C3则是保护二极管免受冲击而损坏。

         3.1.4、图4线路

         本图在图3瞬时再起动方式上增加一只时间继电器KT来完成分批再起动，如果两台电动机接线中的时间继电器KT整定时间相同，那么两台便成一组，同时再起动。整定时间不同，则成分批。

         3.1.5、图5线路

工作原理：电动机运行后，接触器KM及时间继电器1KT、2KT均投入，当系统断电时，1KT常闭触点延时闭合，2KT延时5秒断开， 图 1
在0~5秒内恢复供电，可实现再起动。调整1KT的延时时间，可实现瞬时起动或延时起动。
图2
3.1.3、图3线路

 

          当断开按钮或断开常闭 触头串接在电源进线电路中（如图b、c）进行分断，由于续流二极管V2仍并联在线圈KM上，故线圈可通过V2放电。线圈中的电流逐渐衰减，交流接触器要延时数百毫秒才会地断开。CJ12系列交流接触器在图6三种线路情况下的断开时间、范围和平均值（操作100次以上）见表1。从表1中可以看出，如要求加装无声节电器的交流接触器有几分之一秒的延时才断开，则可采用线路C。此种线路在电源电压有短暂波动或断电情况下，只要波动或断电时间不超过表中所列的延时断开时间，则交流接触器就不会断开。这就有利于供电的连续性。如希望延长时间，可在V2回路中串入适当电阻即可。如果要求交流接触器迅速地断开，则应采用断开线圈电路的线路b，在此情况下断开时间与原交流操作线路a的断开时间差不多，仅为数十毫秒。

表1 CJ12系列交流接触器三种线路的断开时间

 

         3.1.7、对于高压电动机的再起动，一般利用母线上的电压互感器来监视电压的变化，通过时间继电器的延时作用，延时一定时间后，再去动作于断路器的跳闸，就可实现断电延时自起动功能。
         3.1.8、对于同步电动机，可采用失步再整步技术实现断电自起动功能。常见的有原核工业部的断电失步再整步技术和苏州的LZK型技术。
         3.2、延时分别再起动方式
         3.2.1、从接线原理讲，将图5成组再起动方式可组成延时分别再起动，只要把时间错开便可以了。但因时间拖得太长，所以一般不使用在正常供电的系统中，而较多地使用在应急发电机系统上。
         3.2.2、直接利用低压电机自起动继电器MRR
这种继电器是专为断电延时自起动设计的一体化的高科技产品，体积小、安装方便、接线简单，见图7，可直接安装于现场低压开关柜内。

 

        MRR在“晃电”后可按设定的时间（0~25s）自起动“晃”停的电机。如超过设定时间，则MRR闭锁自起动功能。现场如有多台电机，可由MRR设定不同的自起动时间，以实现分批自起动。MRR单元内无任何需用户维护的部件，如电池等。在工作电源彻底中断25s之久，它仍能按设定的参数精确控制，下次来电，参数不用重新调整。常用型号MRR-220、MRR-380。
3.2.3、利用easy或logo等控制继电器
这种控制继电器实际上一台微电脑，它利用软件来实现硬件的功能。
使用面板按键输入所设计的电路图，由开关程序实现逻辑连接。通过液晶屏可以清楚地看清每一步操作。
        easy 412-DC-RC具有8个输入端，其中2个可以用作模拟量输入，输出端相当于4个继电器，内置有8个不同特性的时间继电器，4个定时器，8个递增和递减计数器，8个模似量比较器，除了满足延时自起动功能外，还可以应用在其它需用继电器组实现逻辑功能的地方，值得一提的是这么多功能，体积却只有71.5×90×53mm。
        考虑采用以上控制线路时，用户要执行再起动原则，还要结合现场实际情况（如配电柜空间、操作情况等），使改造或重新装配的工作量少、合理布局，易于检修，易于更换，易于操作。还必须考虑经济性。
        4、应用实例
         根据某厂的实际情况，我们对比较集中的电动机采用了分批自起动柜，而对较为分散的电动机采用了单台延时断电瞬间自起动电路，下面分别予以论述。
         4.1、自起动柜用FZQD-II型分批再起动装置，其核心器件是philips公司生产的80C522单片机。装置        实时监测电网电压和电动机运行状态。当电网波动，现场运行电机因电网波动停机，在允许时间内，电网又恢复正常后，自动按预先设定的次序分批再起动。如果电压波动或中断时间超过允许值，则自动闭锁自动程序，以免发生事故。
装置硬件由五个部分组成：
        （1）电源；
        （2）电压取样部分；
        （3）电机检测部分：采用光电隔离技术，可接入交流接触器的常开接点或常闭接点，无特殊要求。
        （4）控制继电器部分：用于将微机输出的控制信号放大，直接驱动现场电机主回路的交流接触器。（600A及以下）
        （5）人机接口部分：用于显示装置运行状态，调试及整定有关参数。
        装置可控电机23台，批次可在1-23内任意整定，每批再起动电机数目可在1-23内整定。批次时间间隔可在0.1s-12.7s任意整定，级差0.1s可识别两段6相电压波动，并可同时控制两段母线上的低压电机。它对各种电压波动均能有效识别。
        应用这种装置4套，用于催化、蒸馏、重整、供水等炼油生产装置，已经4年多，历经数十次晃电，能够有效地解决晃电带来的影响，为我厂平稳、安全、优质生产给予了有力的保障。

         4.2、采用单台断电延时瞬间再起动方案，原理图见图8

        其原理比较简单：按起动按钮SB1，接触器KM得电自保，电动机运行。同时时间继电器KJ得电，延时断开的常开触头闭合；按停止按钮SB2，中间继电器KA得电，断开KM、KT线圈回路，接触器KM释放，电动机停转。在KT设定的断电延时范围内，KA自保回路：1Fu-KT断电延时常开接点-KA自锁触头-KA线圈-2Fu，在KT常开点断开前一直吸合，其常闭点KA断开，确保KM回路断电，地直到KT延时打开后，KA才释放，由于时间继电器KT的断电延时常开触头要设定延时（如3s）才断开，这样若电源在3s内能恢复正常，KM会再起动电动机运行。
        该电路有如下特点：（1）增加元件少；（2）不必敷设新电缆；（3）操作方式不变；（4）占用配电柜空间小；（5）改动的工作量小；（6）可靠性高。时间继电器采用JSK4系列空气式延时继电器，代替易坏的JS7型。JSK4系列继电器，它由CA2-DN122交流中间继电器与LA3-D型空气延时头积木式组合而成。延时头特点是气囊为塔式橡胶囊，采用粉末冶金片作空气过滤器，可靠性高。
        改造完第一台后，曾发生过这样的故障：控制电缆超过100m时，则出现现场第一次起动正常，停止也正常，但第二次却无法起动。
        检查测量100m长的KVV29-4×25，1kV控制电缆任两条芯线间电容为0.017uF。三条控制线间存在三个电容C1、C2、C3（见附图6虚线部分）。当KA常开触点闭合时，实测K莼圈回路电流为7.46mA，大于保持电流6mA，故KA不释放；造成 KM不能得电起动电动机。在KA线圈两端并一个2KΩ电阻后，KA能释放电阻端电压为6V。经多年的实践证明，该方法简单、经济、可靠、易行。
         使用这种继电器100多台，历经四年多数十次的晃电，均获成功，运行情况理想。
         5、结语
         在电网无法保证不晃电时，用户只能结合实际，采用不同的断电延时自动再起动技术，能有效地解决问题，取得很好的经济效果。