【doc】交流纹波使直流继电器过热烧毁的原因分析及改进

【doc】交流纹波使直流继电器过热烧毁的原因分析及改进 交流纹波使直流继电器过热烧毁的原因分 析及改进 田耧绣卿, - 生产技术? 6一l交流波德童流缝器 过熟烧簸的愿画分析魔熊避 四川省渠江水泥厂(63865.).-Eta,7?2 在回转窑煅烧水泥熟料生产中,篦式冷却 机占有重要地位,其设备运行的好坏直接影响 水泥熟料的质量和产量.有部分水泥厂采用可 控硅直流传动的方式,使其能调速满足工艺的 要求.我们在维修该控制系统的过程中曾遇到 一 例较特殊的故障,花了很多时间才处理好,现 将该问题和处理过程介绍给大家,请广大同行 探讨. 我厂篦冷机的可控硅直流传动系统采用西 安电力整流器厂产品,产于7o年代,基于产品 制造年代技术水平的限制和设备要求,电路中 保护环节较多,其中一保护电路如图1所示; jV盘 r — -1=卜 .—几一LJ 圉1保护电路原理图 保护继电器L为型号JX-3c27v直流继 电器,其线圈电阻lOOfl;J,Je引自各控制板, 一 旦动作则会使J失电主回路跳闸;J为启动 继电器,其常开触头控制J,J线圈.c.,c.均 为22ohtF钽电容,C为滤波电容,C.在启动瞬 16 间向L放电自保,平常起滤波作用. 当系统启动时,J动作使,J线圈得电. 从J常闭点断开到J,J常开触点吸台的瞬间 有AT的时间(触头动作转换时间)B,C点断 开,这时由C储能J5放电保持J吸台.为防止 系统启动瞬间造成J误动作必须使?丁内Js 的端电压大于IgV(Js额定电压的45"/oo). J由C.储能自保时间的长短取决于电容 量大小,初始电压和工作电流三个因素,由于Js 内阻小,其工作电流大,C容量不太大 (220>F),自保时C上端电压下降较快,为保 证J获得足够的启动延时,使系统能可靠启 动,原设计采用过压供电的方式对J供电,Js 工作电压为25×1.45—36V.由于J5工作电压 远高于其额定电压,使其长期工作在过载状态, 线圈发热严重,实测其外壳温度达到8O?,已 接近继电器的热极限温度.但运行初期 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明Js 仍能长期可靠工作. 1事故现象 有一台设备运行中J烧毁,维修人员检查 I/Ac一35V,正常}换上原型号继电器,开机来见 异常,但当天J又烧坏.进一步怀疑继电器质 量不好,为确定问题所在将另一台设备上使用 正常的J换到待修设备上,运行中多次测量电 压,电流均正常,但J温度不断升高,运行一段 时间后又因过热使线圈绝缘破坏而烧坏.后又 更换c仍未解决问题. 2原因分析 从上述检修过程我们可以排除电压过高, 电容损坏,继电器质量不好或接线错误等原因. 从测试数据分析工作电压比平常略低,按 水泥1994.No.6 一 般直流电路理解,J所消耗功率随着电压降 低而减少,发热也应减少,为什么这里会出现工 作电压降低发热反而增加的现象呢? 如果是纯直流电路(或纹波很小)当然电压 越低发热越小.本倒中由于直流电源为三相交 流全渡整流滤波后得到,未加稳压电路,滤波效 果取决于电容容量大小和工作电流的大小.由 于Cz,Ca容量不大(共440pF),而工作电流高 达360mA,电源滤波效果差,其中的纹渡量较 大.为分析方便将输出分解为直流分量 和交流分量.直流分量会在线圈中产生热 量;而交流分量既会使线圈发热又会在铁芯中 形成涡流引起铁芯发热.因此存在纹波的情况 下J发热是直流分量和交流分量共同作用的 结果. 在继电器端电压降低的情况下,直流分量 引起的线圈发热减少}若纹波加大则其中的交 流分量增大,高次谐波增加,其引起线圈和铁芯 发热增大.如果交流分量增加较多,由此增大的 发热量超过电压降低直流分量所减少的发热 量,则继电器温度会上升. 由此分析我们推断可能是纹波过大使继电 器发热烧坏.用示波器观察渡形如图2所 示;为对照分析,在同样条件下观察正常工作系 统电压渡形如图中. ,系统 虚焊点经重新焊接处理后,再次开机 正常工作. 3经验教训 由于本例中输出直流电压正常给人以电源 部分无故障的假象,用万用表测试不能反映出 纹波的影响,因而延长了修理时间.通过这次教 训我们认为对直流供电电路应作具体分析,注 意纹波对电路工作元件影响,必要时利用示渡 器等手段观察,分析.设计中更应考虑到纹波对 直流电路的危害加以抑制. 4改进措施 要抑制交流纹波的影响,方法较多,如可以 加一稳压电路或加大滤波电容等,但这样处理 原存在的继电器工作电压高,电流大发热严重 的问题,仍不能得到解决. 经分析我们认为原设计中J的选型及工 作电压参数设计不合理才是问题关键.所选继 电器线圈内阻小,工作电流大,从而造成以下两 种后果:?直流电源滤波效果差,交流分量大I 起铁芯发热;?由C.自保时,端电压下降快, 为保证启动瞬间系统不误动作,J被迫选用过 压供电方式,使继电器长期过载,处于热极限状 态下.一旦电阿电压偏高,接触不良(如本例)或 整流二极管损坏等均会使发热增大,继电器温 升超过极限而损坏.因此有必要改变原继电器 及设计参数. 我们选JTX一3C24V小型通用继电器作 为保护继电器,其电阻为57On.继电器改型后, 工作电流减小.经实验证明,不采用过压供电方 式,也能保证系统起动时不误动作,故选其工作 电压为24V.为使其能用于36V电路中,串接 一 分压电阻R,接线如图3所示. 圈2电压波形对照图 其中有一个明显的波动点,怀疑三相交流 }{ 不平衡,进一步检查发现变压器到整流元件的 一 接头虚焊使该相电压降低.圈3保护电路的改进 17 r 古一 对车阊变电rift卓台配电变器 潘能有湖南省建材研究设计院(410011) -—_, 一 根据大,中型水泥厂高低压电力负荷大,车 间比较分散,负荷分布范围广,环境粉尘多的特 点,供配电系统一般的做法是:在厂区边缘(上 风向)设置一个户内式总降压变电站,再在各个 电力负荷相对集中的车f可设置一定数量的外附 式或内附式车间变电所,使10kV或6kV高压 伸入负荷中心,以最大限度降低电力线路上的 电能损耗.众所周知,车间变电所配电变压器的 台数和容量视车间电力负荷的大小而定.就台 数而言,每个车间变电所设置1台或2台比较 适宜;超过2台以上,无论在投资,占地面积,配 电系统结线和设备维护以及经济运行等方面都 不如前者.在以往的工程设计中,配电变压器的 最大容量基本上是根据城乡建设环境保护部 1984年颁布的JGJ一83《建筑电气设计技术 规程》中3?3?20条款的规定确定的.规程规 定:"变电所单台配电变压器(低压为o.4kV) 的容量,不宜大于1o00kVA,当用电设备的容 量较大,负荷集中且运行合理时,可选用较大容 量的变压器."在水泥工厂设计中,这一规定对 于日产60or及以下规模的工厂来说,即使是电 力负荷比较集中的车间变电所,选用两台 ,7.1.=}f 1000kVA变压器并联运行,或分列运行都能满 足生产的要求.但是随着水泥工业生产规模的 不断扩大,高低压电力负荷大幅度上升,单位面 积设备安装容量显着增加,车间变电所配电变 压器的容量限制在1000kVA的规定,已不能 适应水泥工业目前生产形势发展的需要,表1 列出了不同规模水泥工厂装机容量的变化情 况,由表1中可见日产1000t和2000t规模的 水泥工厂,由于负荷大而且较集中,车间变电所 配电变压器在台数一定的情况下(通常最多为 2台),其容量将超过1000kVA. 表1不同规模水泥厂装机容量 规程规定车间变电所单台配电变压器的最 大容量不宜超过1000kVA的原因,是受国产 低压断路器和低压熔断器的最大断流能力的限 制.本文仅就车闯变电所采用大于1000kVA 以上的配电变压器涉及到的有关问题进行分析 探讨. V5+?R—V … 而R=570Q 则R一285fl,选用270Q,1W电阻. 改进后电阻实际功耗为0.5W,继电器功 耗约1.1W,均远小于极限允许值,能满足长期 运行的要求.同时改进后的工作电流为43mA, l8 仅为原来的1/8,继电器发热很低(实测温升不 到10U),提高了系统安全性,J有0.5s左右 的断开延时. 电路改进后运行一年多的实践证明,效果 很好.在人为的故障试验条件下(断掉一相交流 电源)仍能正常工作. (编辑刊,卫星)