專利名稱：調(diào)頻電動機保護用電流互感器及電流變量器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術領域，更具體地涉及繼電保護、調(diào)頻電動機電流互感器、 電流變量器的設計。
背景技術：
拖動大型給水泵、引風機等設備的普通電動機，由于不能調(diào)速，需要安裝水門、風 門等機械設備，實質(zhì)上是用消耗能量大小的方法控制流量。普通大型電動機在電源開關柜和電動機的尾端各裝設一組電流互感器，構成“環(huán) 流式縱差保護”。拖動大型給水泵、引風機的調(diào)頻電動機，自動用改變工作頻率的方法，調(diào)節(jié)負載的 輸出，不需要用消耗能量大小的方法控制流量。大型異步電動機進行調(diào)頻后可以節(jié)能30%左右，啟動過程中頻率由0逐漸上升到 需要的工作頻率，不存在普通異步電動機自啟動電流達到額定電流8倍左右的問題。調(diào)頻電動機的調(diào)頻設備出現(xiàn)異常時，可以將調(diào)頻設備跨接，直接接入50hz工頻系 統(tǒng)中運行。因此調(diào)頻電動機具有“調(diào)頻”和“工頻”兩種運行方式。調(diào)頻電動機在“調(diào)頻”方式下運行時，原縱差保護首、尾兩端電流互感器中電流頻 率不同，因此原縱差保護必須停用。目前所有調(diào)頻改造后的大型異步電動機，調(diào)頻設備的輸出端至電動機尾端的回路 中工作頻率相同，只要在調(diào)頻設備的輸出端與電動機尾端各裝設一組電流互感器，就可以 構成調(diào)頻電動機縱差保護。到目前為止除了四方公司試運行產(chǎn)品外，其它大型調(diào)頻電動機 均沒有裝設縱差保護。其原因是對于常規(guī)電流互感器，是否可以在調(diào)頻電動機系統(tǒng)中使用 的問題沒有答案。常規(guī)大型異步電動機系統(tǒng)中縱差保護使用最多的是，額定二次電流5A、40VA10P20 電流互感器參數(shù)如下1、在工頻下運行的參數(shù)額定二次回路負載1.20，二次繞組電阻0.40，額定二 次回路總負載1. 6 Ω ；出現(xiàn)10%誤差時二次繞組的電感量為0. 051Η ；二次繞組的極限感應 電動勢為80V。2、額定二次電流5A、40VA10P20電流互感器在調(diào)頻電動機系統(tǒng)中工作狀態(tài)分析調(diào)頻電動機縱差保護安裝在調(diào)頻設備附近，與電動機的距離不超過100m，電流二 次回路每芯電纜的電阻可以按照0.5Ω計算，二次回路總電阻按照0.9Ω計算；當二次繞組電感量L為0.051H時二次繞組勵磁阻抗Z^按照(3)式計算，調(diào)頻電 動機電流互感器的百分比誤差△按照(4)式估算，各頻率下的誤差如表1所示Zlc = 2 π fL = 2 π X0. 051f = 0. 32f(3)Δ = 100R/Zlc = 100X0. 9/0. 32f = 218. 25/f (4)表15A、40VA10P20電流互感器各頻率下的誤差表
權利要求
一種調(diào)頻電動機保護用電流互感器，其在調(diào)頻電動機頻率變動范圍內(nèi)正常運行，包括鐵芯、纏繞在同一個鐵芯上的一次繞組、第一二次繞組和第二二次繞組；其特征在于所述鐵芯為使用超微晶材料制成超微晶鐵芯；所述調(diào)頻電動機保護用電流互感器的二次側(cè)額定電流為1A，纏繞在同一個鐵芯上的所述第一二次繞組和第二二次繞組，其中每個二次繞組的電阻值控制在0.5Ω之內(nèi)，第一二次繞組和第二二次可以串聯(lián)也可以并聯(lián)。
2.根據(jù)權利要求1所述的電流互感器，所述鐵芯有效截面積優(yōu)選為Syx，其單位為cm2， 通過⑴式計算，⑴式中2252.225/, JN22Bti其中，Ilmax —次繞組最大工作電流，單位A，在工頻狀態(tài)運行時，取額定一次電流的10 倍，在調(diào)頻狀態(tài)下運行時取額定電流的2倍；R 二次回路總電阻，單位Ω ；f:工作頻率，單位赫茲；N2 二次繞組匝數(shù)；Bfflax 最大磁感應強度，單位特斯拉，超微晶鐵心的Bmax = 1. 25特斯拉，為了確保電流互 感器工作在B-H曲線的線性部分，計算時取為1特斯拉。
3.根據(jù)權利要求1所述的電流互感器，其特征在于在同一個鐵芯上繞制的所述一次 繞組為1匝或者2匝，所述第一二次繞組和第二二次繞組優(yōu)選分別使用2. 0漆包線繞制300 匝；所述兩個二次繞組可以串聯(lián)使用也可以并聯(lián)使用，通過所述一次繞組、與所述兩個二次 繞組串聯(lián)或并聯(lián)組合之間的配合，電流互感器的變比在600A/1A、300A/1A和150A/1A三種 變比之間變換；當使用600A/1A、300A/1A兩種變比時，一次繞組取1匝；當使用150A/1A變比時，一次繞組取2匝。
4.根據(jù)權利要求3所述的電流互感器，其特征在于所述電流互感器的變比為600A/1A 時，第一二次繞組和第二二次繞組電阻值的和控制在0. 5 Ω、二次回路總電阻控制在1 Ω之 內(nèi)；所述電流互感器的變比為300Α/1Α時，第一二次繞組與第二二次繞組電阻值的和控制 在0. 25 Ω、二次回路總電阻控制在0.75 Ω之內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求1所述的電流互感器，其特征在于所述超微晶鐵心優(yōu)選采用 0D170/120-40超微晶材料制成，其初始導磁率達到40特斯拉。
6.根據(jù)權利要求1所述的電流互感器，其特征在于安裝于調(diào)頻電動機首端的電流互 感器采用穿心式結(jié)構；安裝于調(diào)頻電動機尾端電流互感器采用母排式結(jié)構，并設置了 B相 支持結(jié)構件。
7.一種調(diào)頻電動機電流變量器，其在調(diào)頻電動機頻率變動范圍內(nèi)能夠正常運行，包括 鐵芯、一次繞組、二次繞組；其特征在于所述電流變量器每伏匝數(shù)Ntl利用(2)式計算，調(diào)頻電動機電流變量器的頻率按照2赫 茲計算，電流變量器每伏匝數(shù)Ntl，單位匝/V，(2)式中
8.根據(jù)權利要求7所述的電流變量器，其特征在于所述使用0D30/14-30超微晶鐵心 制成。
9.根據(jù)權利要求8所述的電流變量器，其特征在于所述一次繞組為4匝，使用1.2漆 包線繞制；所述二次繞組為4532匝，使用0. 08漆包線繞制。
10.根據(jù)權利要求9所述的電流變量器，其特征在于與所述二次繞組并聯(lián)連接電流電 壓轉(zhuǎn)換電阻R，取為400 Ω。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種調(diào)頻電動機電流互感器和電流變量器，其在調(diào)頻電動機工作頻率調(diào)節(jié)范圍內(nèi)能夠正常運行。對大型異步電動機進行調(diào)頻改造，是一項重大的節(jié)能措施。調(diào)頻改造后，由于沒有適合于在調(diào)頻系統(tǒng)中使用的電流互感器和電流變量器，使得調(diào)頻電動機的縱差保護不能投入使用。本發(fā)明將電磁性能優(yōu)異的超微晶鐵芯，用于保護用電流互感器和電流變量器中，推導出保護用電流互感器和電流變量器鐵心有效截面積的計算公式，解決了上述技術難題。
文檔編號H01F27/28GK101996763SQ20101051282
公開日2011年3月30日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權日2010年10月14日
發(fā)明者屠黎明, 袁伯誠, 趙玉才 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司;北京四方繼保工程技術有限公司