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400Hz中频电源电机堵转延时保护多少毫秒合适(航空电机堵转试验延时过流保护参数参考)

发布时间: 作者: 电力电子研发总工 分类:电源技术知识库

400Hz中频电源堵转工况的基本特征

400Hz中频电源的输出频率是工频的八倍,电机铁耗与涡流损耗同步上升,堵转状态下电流建立快,转子停转后散热条件变差,绕组温升在几百毫秒内就能达到可测量的数值。航空电机堵转试验要求转子锁死,同时测量堵转电流与堵转转矩,电源必须在这个过程里持续输出大电流,保护环节又要在绕组受损之前切断输出。延时保护的时间整定,就是在两个相互拉扯的要求之间取值。

与工频回路相比,400Hz回路的阻抗以感抗为主,堵转电流稳态值多落在额定电流的4倍到7倍区间,电流建立过程只有几毫秒到几十毫秒。保护装置的延时不是等电流建立,而是等电机和电源的热积累爬到设定门槛。

延时时间的计时起点

计时起点直接决定整定值的大小。一部分中频电源把电流超过门槛的时刻作为计时起点,另一部分设备在输出电压跌落超过设定比例时启动计时。两种方式在纯堵转试验中得到的动作时间接近,但在电机启动阶段表现不一样的:启动电流同样能达到4倍以上额定值,按电流门槛计时容易把启动过程误判为堵转。航空电机堵转试验台上的保护回路,通常把计时起点放在电流超限并且转速信号确认停转之后,或者设置一个启动屏蔽窗口,窗口长度按电机启动时间的1.2倍到1.5倍取。

航空电机功率等级与堵转延时参考

下表列出常见航空交流电机在400Hz、200V三相供电条件下的堵转参数范围,数据来自地面电源配套试验台的整定记录。不一样的电机因绝缘等级、绕组结构、冷却方式差异,实际值会有偏移。

电机功率(kW)额定电流(A)堵转电流倍数堵转电流(A)延时整定区间(ms)
0.52.14.0~5.08.4~10.580~150
1.56.04.5~5.527~33120~200
312.55.0~6.063~75200~300
7.5305.5~6.5165~195300~450
15606.0~7.0360~420400~600
301256.5~7.5813~938500~800

过流倍数与延时的配合关系

延时不是固定值,随过流倍数变化,倍数越高允许持续时间越短。下表给出反时限特性的整定区间,适用于以热积累模型为判据的中频电源保护单元。同一台设备上,长延时段负责启动和短时过载,短延时段负责堵转,瞬时段负责短路。

过流倍数(相对额定)允许持续时间(ms)保护段
2.03000~5000长延时
3.01200~2000长延时
4.0600~900短延时
5.0300~500短延时
6.0150~300短延时
7.080~150瞬时
8.0以上20~50瞬时

电源侧过载能力对延时上限的限制

堵转延时不能只看电机。400Hz中频电源的功率器件、输出变压器、滤波电感在堵转大电流下同样发热。以IGBT逆变的中频电源为例,器件结温上升时间常数通常在1秒到3秒之间,输出变压器按1.5倍额定容量设计时,允许的过载持续时间多在500毫秒以内。整定延时超过这个数值,电机绕组还没到温升限值,电源先触发自身保护。试验台整定时,把电机允许时间和电源允许时间中较小的那个作为上限。

延时偏短与偏长的现场表现

整定状态现场表现测量到的数据特征
延时偏短堵转电流未到稳态即断电,转矩曲线不完整动作时间小于电流上升时间常数的3倍
延时合适电流、转矩、温升数据均可完整读取动作点落在整定曲线拐点附近
延时偏长绕组温度超过试验大纲限值,绝缘出现异味动作后绕组温升高于允许值

整定值的记录与复核

每次堵转试验都应记录母线电压、堵转电流有效值、电流峰值、动作时间、绕组温度初值。同一台电机在不一样的环境温度下,允许的堵转持续时间会有差别,高温环境下的动作时间会比低温环境短一些。复核时把实测电流波形与整定曲线叠在一起看,动作点落在曲线下方说明延时偏短,落在上方说明偏长。绕组温度用埋置的PT100或者热电偶测量,取三相中温度偏高的一相作为判据。

电流互感器的变比和采样周期同样动作时间。采样周期为1毫秒的保护单元,动作时间误差在±3毫秒以内;采样周期为10毫秒的单元,误差会放大到±15毫秒。堵转试验的延时整定在几百毫秒量级时,这个误差占比不大,但在100毫秒以下的整定值上,采样周期就要单独核算。

设备与参数确认

山东运电气有限公司提供400Hz中频电源、航空电机堵转试验台以及配套保护单元的参数整定服务,保护参数可按电机铭牌数据、绝缘等级和试验大纲逐台设定,动作时间分辨做到毫秒级,过流门槛与延时曲线可在触摸屏上直接修改并保存记录。具体机型配置与价格信息,可通过网页上的联系电话沟通实际报价。

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电源行业多年,专注稳频稳压电源、逆变电源、储能PCS、电池 SOC均衡系统、特种电源等电力电子产品整体研发与技术管理工作。精通模拟数字电路、功率变换拓扑、磁性器件、电池管理、电磁兼容、软硬件一体化设计。 1、深耕电力电子电源领域,具备电源产品从方案、研发、测试到量产全栈经验 2、精通逆变、稳频稳压、储能 PCS、电池 SOC 均衡等功率变换系统设计 3、熟悉功率拓扑、嵌入式控制算法、热设计、电磁兼容、可靠性设计 4、兼具技术研发能力 + 团队管理能力,擅长重大项目技术总负责 5、熟悉工业、储能、军工特种电源行业标准,主导多款电源产品产业化落地

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