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    淺談智能型電動機保護器的功能與應用

    發布時間: 2020-08-04  點擊次數: 178次

    摘要:對比分析了國內外幾種智能型電動機保護器的功能、參數及特性,舉例說明ZEV系列電動機保護器接線示意,介紹了智能型電動機保護器的選用原則和使用經驗。

    關鍵詞:智能型異步電動機;保護器;選擇;應用;經驗

     

    在現代工業中,電動機作為一種拖動機械,成為所有動力機械的基礎,據不完全統計,我國每年因過載、斷相、三相不平衡等故障而造成電動機燒毀的數量在2O萬臺次以上,直接損失達16億元,間接損失高達數百億元。隨著科學技術的不斷進步和工藝的不斷完善,尤其是自動化生產的要求,迫切需要開發和完善電動機的控制和保護設備,因此,及時可靠地保護電動機對國民經濟有著重要的意義。

    目國內的電動機保護器已達數十種。從新技術發展和已經進入市場的新產品來看,智能型保護器這種新型多功能集成電器具有過載、輕載、缺相、過壓、欠壓、堵轉、短路、漏電及三相電力饋電系統保護;具有過電流反時限延時功能,因此能根據電動機過電流倍數推算出動作時間;具有啟動延時功能,它和過電流工作等延時時間分開;具有數字電流表功能,因此能顯示實際工作電流和設置在電動機額定電流上;具有故障記憶報警、電流數字顯示,預警、星三角自動切換、節電、多方肩停功能;具有通訊輸出接口和計算機組成網絡監控系統,通過計算機對監控器保護參數進行修改及運行狀態監控等強大功能。具有通常的節能、動作靈敏、耐沖擊振動、重復性好等點;可定義的輸入、輸出端子是方便了用戶,可以省略大量的中間繼電器等中間轉換電器,大大簡化線路;具有功能可擴展、多種參數可現場調整、控制功能可現場編程、友好的人機界面、故障記憶與診斷等功能,目已發展成多種系列、不同特性、適應不同要求,能滿足多種選則的第三代智能型產品。

    1 主要技術特性分析

    國外多家大公司在2O世紀9O年代中期就已研制生產了智能型電動機控制器產品?,F今國內外已有十多家不同系列的產品應用在國內電動機的保護與控制中。國內和兩種國外產品的主要功能、參數、特性等對比分析見表1。從功能上看,國內產品根據市場需求,提供了一些豐富、實用的功能。從參數特性指標看,國內產品與水平的產品相比并無明顯差距,國內電動機保護的技術水平與國外基本相同。

    2 典型應用

    ZEV系列電動機保護器接線示意圖見圖1。圖1中A1、A2為額定控制電壓端子,即通過其接入工作電源??刂破魇潜Wo器的核心,線路中的電流通過電流互感器、采樣電路進入控制器,對線路可能發生的過載、三相不平衡、斷相等故障進行判斷;T1、T2為熱敏電阻輸入端子,與預埋在電動機繞組中的熱敏電阻相連,無論線路中出現何種故障,只要導致繞組發熱便會反映到熱敏電阻,控制器即可檢測到熱敏電阻值的變化而做出判斷;C1、C2為接地保護端口,外接零序電流互感器將信號送入控制器。當出現上述故障時,控制器做出判斷并控制相應的輸出觸點動作:例如發生故障時,觸點95、96斷開,觸點97、98閉合。O5、O6,O7、08為可自定義功能的常閉、常開輸出觸點,即可由用戶自行設定出現何種故障或其他情況時動作。將上述輸出觸點接入接觸器的控制線圈回路或信號燈回路就可實現故障時分斷電路或報警;Y1、Y2為遠程或手動復位端子,外接按鈕即可在規定的復位時間后按動按鈕就地或遠距離使保護器復位而重新開始工作(例如接通電路等)。圖1中還示意了顯示器和面板操作按鈕,通過面板按鈕可對保護器進行額定電流在內的多種參數的設定且通過顯示器上觀測,報警條件和脫扣延時也可靈活設定。

     

     

    圖1 ZEV系列電動機保護器及其接線示意圖

    表1 國內外典型產品的主要功能、參數、特性對比

     

    3 選用原則

    智能型電動機控制器的應用量大面廣,特別適用于自動化集中控制系統和基于現場總線的分布式生產線的控制與保護。根據電動機的功率參數、控制模式及相關要求選取智能型電動機控制器,一般采用塑殼斷路器+智能型電動機控制器+接觸器的組合方案實現電動機回路的控制與保護。塑殼斷路器出線接電動機負載,通過人機界面,在現場可編程與參數設定,也可通過通信接口構成計算機網絡系統,遠程編程與監控,實現保護、測量、就地與遠程操作控制等。同時,智能型電動機控制器可按需要選擇擴展功能,例如通信接口,信號報警輔助觸頭,故障區分與自動復位模塊,過載預警模塊,負載參數批示模塊,雙電源轉換信號的電源模塊,遠距離脫扣器,帶隔離功能的限流器,控制電路隔離模塊,可逆換向模塊,控制電路(線圈)預接連接器,遠程終端通信適配器,面板操作機構等。實現電壓、漏電、溫度、模擬量等的保護和控制功能。

    1)電機保護器按結構形式來劃分,一般分為一體式和分體式兩種。者是獨立的整體,故適合于固定柜安裝,如老式開關柜或GGD改造,可將保護器直接固定在安裝面板上,通過饋出電纜穿芯即可。后者由于互感器部分與顯示部分分為兩體,可在一定范圍內任意安置,故非常適合于新型的抽屜式開關柜安裝。

    2)電機保護器按額定工作電壓和電流范圍來劃分,使用時按照電機的控制回路工作電壓及負載的額定電流選用相應的量程范圍即可。在工程應用中,對于大型電機,為方便互換及減

    少備件的種類,對于ll0kW及以上的電機可采用在主回路裝設(口/5)電流互感器的方式,將一次電流變為小于5安倍的二次電流,再接人量程為6A的電機保護器,這樣大型設備也得到了很好的保護。

    4 工程經驗

    在實際使用過程中,應注意嚴格按照電機的額定電流來選擇保護器,防止人為放大和縮小保護范圍;避免由于量程太大或太小而造成的測量誤差。由于多數低壓電機的功率小于110kw,考慮到備品備件的互換性,一般選用的多為200A以下量程的保護器,這樣既保證了保護精度,又避免了由于備件規格過多而給生產帶來的不便。由于分體式保護器,顯示頭部與電流互感器部分分離,應特別注意按出廠編號配對使用,以保證控制精度,不容許交叉使用。

    當然,該產品也存在一定的不足,如能在以下幾方面有所改進,其設計將完善和科學:

    1)對于分體式保護器,使用國外先進的免螺絲安裝方式(或卡扣式),方便現場故障處理和快速換。

    2)完善生產工藝,保證分體式保護器的互感器部分的通用性,使之在同型號產品間可與其他顯示部分互換。

    3)對現場和后臺計算機上保護參數的設定,應增設密碼:防止非運行人員意外修改。巡檢人員無權調用。

    5  安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

    5.1 產品簡介

    ARD該系列低壓電動機保護器,具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉等保護功能??膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元,具有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等功能。應用范圍:可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業的配電領域。

    5.2 產品選型

                                型號

    功能

    ARD2

    ARD2L

    ARD2F

    ARD3

    ARD3T

    應用場合

    低壓0.4kv-1.14kv電動機保護

    保護功能

    起動超時

    過載

    欠載

    短路

    阻塞

    堵轉

    不平衡

    反饋超時

     

     

     

     

    外部故障

    模塊結構故障

     

     

     

     

    內部故障

     

     

     

     

    過壓

     

     

    欠壓

     

     

    斷相

    相序

     

     

    過功率

     

     

     

    欠功率

     

     

    tE時間

     

     

    主體溫度保護

     

     

    主體溫度傳感器故障

     

     

     

     

    模塊溫度保護

     

     

     

     

    模塊溫度傳感器故障

     

     

     

     

    報警

    失壓重起(抗晃電)

     

     

    4-20mA輸入保護

     

     

     

     

    剩余電流

    (選一種)

    接地

    漏電

    通訊功能

    Modbus_RTU

    Modbus_RTU

     

     

     

    開關量輸入

    2

     

     

     

    6

     

     

     

     

     

    8

     

     

     

     

    4路標配4路選配

    9

     

     

     

    繼電器輸出

    4

    2路標配

    2路選配

     

     

     

    5

     

     

    2路標配

    3路選配

     

    6

     

     

     

     

     

    7

     

     

     

     

    4路標配3路選配

    液位信號輸入

    浮球式液位傳感器輸入

     

     

     

     

     

    干簧式液位傳感器輸入

     

     

     

     

     

    液位變送輸入

     

     

     

     

     

    起動控制

     

     

    4-20mA模擬量輸出

    事件記錄

    8條事件記錄

     

     

    20條事件記錄

     

     

     

    運行信息記錄

     

     

    邏輯功能

    定時器

     

     

     

     

    計數器

     

     

     

     

    真值表

     

     

     

     

    參數測量

    三相電流

    漏電流

     

     

    三相電壓

     

     

    功率、功率因數

     

     

    頻率

    電能

     

     

     

    PTC/NTC

     

     

    4-20mA輸入

     

     

     

     

    測溫模塊

     

     

     

     

    液位高度

     

     

     

     

     

    界面顯示

    LED數碼管顯示

     

     

     

     

    LCD液晶顯示

     

     

    6結束語

    智能型電動機控制器具有集成化、模塊化、小型化、高性能、簡化系統設計、安裝調試方便等特點,成為低壓電動機控制系統理想的電器元件,特別適用于電廠、鋼鐵、鹽化、化工、石油、水工程等重要應用場合的電控系統,是一種高可靠性產品。目產品市場份額還很低,眾多場合仍采用傳統的熱繼電器保護和“點對點”的DCS控制模式,因此產品還需針對不同應用場合進~步研發完善,逐步擴大應用領域,從而不斷提高我國電動機保護和電氣控制行業的智能化水平。

     

    【參考文獻】 

    1段愛萍,智能型電動機保護器,山西焦煤科技,2005.10版 

    2】安科瑞企業微電網設計與應用手冊,2019.11版 

     

     

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