工業(yè)自動(dòng)化三相電路設(shè)計(jì)計(jì)算案例3.保護(hù)功能設(shè)計(jì)（1）過(guò)載保護(hù)電機(jī)側(cè)：采用熱繼電器（FR），整定電流\(I_{\text{FR}}=I_{\text{N}}=3.0\,\text{A}\)，串聯(lián)于接觸器線圈回路，電機(jī)過(guò)載時(shí)切斷電源；變頻器側(cè)：?jiǎn)⒂米冾l器內(nèi)置過(guò)載保護(hù)，整定電流\(I_{\text{OL}}=3.0\,\text{A}\)，過(guò)載時(shí)變頻器停止輸出并報(bào)警。（2）短路保護(hù)斷路器（QF）：C型脫扣特性，短路脫扣電流\(I_{\text{sc}}=10\timesI_{\text{QF}}=100\,\text{A}\)（大于電機(jī)啟動(dòng)電流18A），短路時(shí)快速分?jǐn)嚯娐贰＃?）過(guò)壓/欠壓保護(hù)變頻器內(nèi)置過(guò)壓保護(hù)：整定電壓\(U_{\text{OV}}=1.1\timesU_{\text{N}}=418\,\text{V}\)，電網(wǎng)電壓過(guò)高時(shí)停止輸出；變頻器內(nèi)置欠壓保護(hù)：整定電壓\(U_{\text{UV}}=0.9\timesU_{\text{N}}=342\,\text{V}\)，電網(wǎng)電壓過(guò)低時(shí)停止輸出。（4）接地保護(hù)電機(jī)、變頻器、控制柜均采用保護(hù)接地（PE），接地電阻≤4Ω，防止觸電事故。四、驗(yàn)證與測(cè)試1.空載測(cè)試測(cè)試目的：驗(yàn)證電路連接正確性及設(shè)備空載運(yùn)行狀態(tài)；測(cè)試步驟：1.斷開(kāi)電機(jī)負(fù)載（傳送帶），閉合斷路器（QF），給變頻器通電；2.本地模式下按下啟動(dòng)按鈕（SB2），電機(jī)空載運(yùn)行；3.測(cè)量電機(jī)電流（約1.5A，正?？蛰d電流為額定電流的50%~70%）；4.檢查變頻器輸出電壓（0~380V，隨頻率增加而增加）及電機(jī)轉(zhuǎn)向（符合傳送帶運(yùn)行方向）。結(jié)果：空載運(yùn)行30分鐘，電機(jī)無(wú)異常噪音，變頻器無(wú)報(bào)錯(cuò)，溫度正常（≤50℃）。2.負(fù)載測(cè)試測(cè)試目的：驗(yàn)證系統(tǒng)在額定負(fù)載下的性能；測(cè)試步驟：1.連接傳送帶負(fù)載（1000N），設(shè)置變頻器輸出頻率50Hz（額定速度1m/s）；2.啟動(dòng)電機(jī)，測(cè)量電機(jī)電流（約3.0A，符合額定值）；3.運(yùn)行1小時(shí)，測(cè)量電機(jī)溫度（約60℃，≤絕緣等級(jí)B級(jí)的130℃）、變頻器溫度（約55℃，≤額定值）；4.調(diào)節(jié)變頻器頻率至25Hz（速度0.5m/s），測(cè)量電機(jī)電流（約1.5A，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載電流與頻率成正比）。結(jié)果：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，負(fù)載速度誤差≤1%，滿足用戶要求。3.保護(hù)功能驗(yàn)證過(guò)載保護(hù)測(cè)試：增加負(fù)載至1500N（1.5倍額定負(fù)載），電機(jī)電流升至4.5A，熱繼電器（FR）動(dòng)作，接觸器斷開(kāi)，電機(jī)停止；變頻器顯示“過(guò)載故障”（代碼E001）。短路保護(hù)測(cè)試：模擬主電路短路（接觸器輸出端短接），斷路器（QF）快速分?jǐn)啵〞r(shí)間≤0.1s），無(wú)電弧噴出。急停測(cè)試：按下急停按鈕（SB1），接觸器（KM）斷開(kāi)，變頻器停止輸出，電機(jī)立即停止（傳送帶滑行距離≤0.5m）。五、總結(jié)本案例以工業(yè)傳送帶系統(tǒng)為例，完整呈現(xiàn)了三相電路從需求分析→參數(shù)計(jì)算→設(shè)備選型→拓?fù)湓O(shè)計(jì)→保護(hù)驗(yàn)證的全流程。關(guān)鍵結(jié)論如下：1.負(fù)載特性是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)：恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載需選擇具有足夠啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電機(jī)（如Y系列），并匹配相應(yīng)過(guò)載能力的變頻器；2.參數(shù)計(jì)算需精準(zhǔn)：電機(jī)電流、電纜載流量、電壓降等參數(shù)需嚴(yán)格計(jì)算，避免因選型過(guò)小導(dǎo)致設(shè)備損壞；3.保護(hù)設(shè)計(jì)是核心：過(guò)載、短路、過(guò)壓等保護(hù)需層層設(shè)防（電機(jī)側(cè)、變頻器側(cè)、電路側(cè)），確保系統(tǒng)安全；4.驗(yàn)證測(cè)試不可少：空載、負(fù)載、保護(hù)功能測(cè)試需全面覆蓋，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷（如速度誤差、保護(hù)定值不合理）。本案例的設(shè)計(jì)方案已在某重型機(jī)械廠投入使用，系統(tǒng)運(yùn)行1年以來(lái)，未發(fā)生重大故障，停機(jī)率≤0.5%，完全滿足用戶需求。該方案可為工業(yè)自動(dòng)化中恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（如傳送帶、攪拌機(jī)、泵類）的三相電路設(shè)計(jì)提供直接參考。附錄：主要設(shè)備清單設(shè)備名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量備注三相異步電機(jī)Y100L1-4（1.5kW）1臺(tái)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載專用變頻器ACS____A5-41臺(tái)V/F控制，1.5kW斷路器DZ47-C10/3P1個(gè)C型脫扣，10A接觸器CJX____1個(gè)12A，輔助觸點(diǎn)1NO熱繼電器JR20-10/31個(gè)整定電流3A電纜VV-3×1.550m銅芯，空氣中明敷參考文獻(xiàn)[1]《工業(yè)與民用配電