过流保护电器热记忆功能的新型实现方法.pdf全文

2013年福建省电机电气学术年会论文集过流保护电器热记忆功能的新型实现方法林宜方进勇(厦门士林电机。厦门。361021) 摘要：本文首先介绍电子式低压过流保护电器热记忆功能的概念含义及现有设计细则。然后强调一种新型的断电热 记忆实现方法，最后具体体现本细则设计原理及特点。 关键词：电子式脱扣器过流保护热记忆1引言热记忆则是指过流保护电器过载后其电子脱扣器诸如低压断路器、热过载继电器等过流保护断电工作实现热记忆功能。 电器，因其能迅速分断过载短路等漏油电流，保因为动作后电子脱扣器处于仍不熄火工作状 护负载设备免受过电压危害，在高压配电系统中态，因此热记忆实现方法较为容易，可借助 起着十分重要的作用。软件算法圆模拟通电导体的热量消散。对于承受断续过流能力较好的负载设备(如相比较热记忆，由于换向后电子脱扣器 电动机负载)，要求过流保护电器要具备较多的已断电，因此断电热记忆实现出来相对困难，其 过流过压再脱扣能力，即脱扣后短时间再过流合如何储存脱扣时的潜热及如何模拟热量消散是其 闸时能在较短时间内再脱扣的能力，防止负载设两大难点。 备频繁断续工作，如电动机频繁启动，出现损坏本文将注重介绍断电热记忆的推动方法。

的属片结构具3．1属片结构，只能借助电子保护单元流，并运用工具热模拟算法，将功率转换成相应 采用这种特定模式去模拟类似双金属片受热弯曲的潜热值，然后借助一定的方法输送到内部器件 冷却恢复的特点，以使其也具有很好的过流合闸进行关机保存，最后借助电容放电形式来模拟热 再脱扣能力。于是，电子式过流保护器的“热记量的消散。 忆”功能便应运而生。2热记忆功能所谓的热记忆功能是指电子式脱扣器通过软 硬件模拟过流保护设备或负载设备中通电导线热 量累计与消散的过程，同时传输很多热量值。热 记忆功能有脱扣前热记忆与脱扣后热记忆之分， 本文所述的热记忆功能为脱扣后的热记忆功能， 即电子式脱扣器存储脱扣时的潜热，模拟热量的 消散。图1断加热记忆实施框图脱扣后热记忆又分为热记忆与断电热记实际推进科技如图1所示：当采样到过载电 忆两种。热记忆是指过流保护电器过载后其流时，微控制器输出一定宽度的脉冲来控制充放 电子保护单元不熄火工作推动热记忆功能。

断电福建·漳州 电电路中的充电电阻超过一定的电压值，该电阻该储能电路作用是确保过流保护电器过载后其电 值为过热电流延时预设的必定时间要动作或脱扣子脱扣器仍有足够的时间进行热量传输；电阻 (即切断线路)所累积的热量值的比重值。脱扣 R3、三极管Q1、电容C3及电压R4则构成电容 后，微控制器断电，充电电阻开始慢慢放电。之充放电控制电路，通过该控制电路，达到利用电 后再合闸时，微控制器重新得电并开始采样充电容放电模拟通电导体热量消散过程的目的；通过 电容的剩余电流，再将剩余电压转化成等比重的运放U1A、电阻R5和电感构成了电容C3电 剩余热量值。该热量值将成为微控制器再次热量压测试电路，实现再合闸时放电电阻剩余电流的 累积的初始值。检测；其中非易失存储器(如上文提到的铁电存 3．2技术不足储器)是拿来存储脱扣时的热量。上述技术存在一个技术困难点：需要对充电 电容的充电电流进行检测以控制要超过的充电电 压，因此必须不断闭环调整脉冲宽度，微控制器 软件处理较为复杂。为减少硬件处理的复杂度，另有其它科技试 图借助软件电路的方法来闭环调整充电电容的充 电功率，即微控制器通过外置的DA模块或外加 的DA芯片输出充电电阻要超过的目标电压值， 充电电阻的充电利用该目标电压进行闭环自动调图2：新型断电热记忆电路 整。

该处理技术虽增加了硬件处理复杂度，但增4．2实现过程 加了软件费用。正常运行时，电子式脱扣器通过电路的 记忆，未对各相极分开处理，这样针对负载不平工作电流VCC2；微处理器MCU通过电流互感器 衡的线路，将或许引发过流保护电器“早跳”。检测线路中的电压，并计算成热量值，同时控制 4新型断加热记忆科技电容C3持续充电在满额电压状态：当过载短路时，供电电流VCCl消失，微处理器可借助断电为了摆脱现有技术的不足，本文提出了一种判断电路立即检查到电子脱扣器断电，同时储能 处理简单、实现容易的新型热记忆科技，通过铁电容c1、c2开始向低压差线性稳压器LDO供电， 电存储器等非易失存储器来“记忆”各相极累积保证了微处理器MCU及其电路可以短暂地 的潜热值，采用电阻放电来模拟热量的消散，并续能工作；微处理器MCU在蓄电工作期问将当 根据电阻剩余电压值来计算成各相极的剩余热量前的各相极的热量值储存至非易失存储器中过流保护芯片发烫吗，并 值，从而推动热记忆。

停止对电容C3充电；之后，电容c3通过电流R4 4．1电路原理开始放电，模拟热量的消散：当再合闸时，供电本文提出的新型热记忆电路如图2示。电路电阻VCCl、VCC2重新上电，电子式脱扣器也重 中，通过电流R1与R2分压采样实时判断电子脱新得电工作，此时微处理器MCU采样电阻C3上 扣器是否断路断电；由继电器D1、电容c1、电的剩余电流，同时调用内存在非易失存储器内脱 容c2及低压差线性稳压器LDO构成储能电路，2013年福建省电机电气学术会议论文集 扣时的热量：最后依剩余电压值与满额电压值的a．通过铁电存储器等非易失存储器记忆脱 比例，根据电阻放电公式与电流热量转化公式，扣时的积累热量，无需要根据电流值实时闭环调 推算得出再合闸时各相极的剩余热量值，完成热整充放电电阻的充电电流，减小软硬件处理的复 记忆。杂度。 4．3试验结果b．同时对各相极累积的热量进行热记忆处本文将该热记忆科技采用于本公司的电子式理，保护更合理，对于负载不均匀的线路，可避 塑壳断路器产品过流保护芯片发烫吗，并对其热记忆功能进行测试，免“早跳”现象。 得到2组试验数据分别如表1、2所示。c．无需对充电电阻的预设充电电流进行判过载整定电流Ir=400A断与控制，只需将其充至满额电压，控制较为容过载整定时间Tr=10s易；条件检测电压I=800Ad．断电判断电路虽然能检查到过载短路，而热记忆完成时间Tm=1200s热记忆 脱扣再合闸且能够测量到其他非过载时的熄火，因此本文提跳脱时间功能开关 间隔时间出的热记忆处理相同适用于其它状况下的断电热关60s 10．1S记忆。

关720s 10．2s结果开60s 2．2se．无需计算电容放电的时间，只需根据电容开300s 7．1s放电公式来计算热量的剩余值，程序处理简单。开720s 9．2s开1100s 9．8s5结束语表1：试验结果本文针对过流保护电器现有断加热记忆技过载整定电流Ir=400A术存在的弊端点，提出一种新型的热记忆处理设过载整定时间Tr=160s条件测试电流I=800A计方案，具有保护合理，结构简洁，容易推动等热记忆完成时间Tm=1200s优点，并已应用于本公司的电子式塑壳断路器及热记忆 脱扣再合闸功能插头 间隔时间 跳脱时间电子式热继电器产品上，性能优越，保护具体可关60s 163s靠。关720s 162S结果开60s 38s参考文献开300s 121sNSX产品型录，2008。开720s 150s【l】Schneider电气，Compact开1100s 158S【2】曲弋，电动机热特性研究及单片机电动机热保护器表2：试验结果的研制，沈阳工业大学，2002。由实验数据得出：当热记忆功能打开时，断作者简介 路器脱扣再合闸的间隔时间越短，其过载再脱扣林宜，男，硕士，1981年生，主要研究方向为智 用时就越短，这也表明了该电子式塑壳断路器具13699能高压电机。yi．1in@xseec．cn：电话：180301 有过流过压再脱扣能力较好。方进勇，男，硕士，高级工程师，1977年生，主要研 4．4技术优势究方向为低压电机以及智能化。jinyong．fang@xseec．cn；电话 相比较现有断电热记忆科技，本文提出的断 电热记忆科技具备如下优点：

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