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劉細鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 20180
摘要:對比分析了內(nèi)外幾種智能型電動機保護器的功能、參數(shù)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(jīng)驗。
關(guān)鍵詞:智能型異步電動機;保護器;選擇;應(yīng)用;經(jīng)驗
在現(xiàn)代工業(yè)中,電動機作為種拖動機械,成為所有動力機械的基礎(chǔ),據(jù)不*統(tǒng)計,我每年因過載、斷相、三相不平衡等故障而造成電動機燒毀的數(shù)量在2O萬臺次以上,直接損失達16億元,間接損失高達數(shù)百億元。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和工藝的不斷完善,尤其是自動化生產(chǎn)的要求,迫切需要開發(fā)和完善電動機的控制和保護設(shè)備,因此,及時可靠地保護電動機對民經(jīng)濟有著重要的意義。
目前內(nèi)的電動機保護器已達數(shù)十種。從新技術(shù)發(fā)展和已經(jīng)進入市場的新產(chǎn)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(zhuǎn)、短路、漏電及三相電力饋電系統(tǒng)保護;具有過電流反時限延時功能,因此能根據(jù)電動機過電流倍數(shù)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(shù)字電流表功能,因此能顯示實際工作電流和設(shè)置在電動機額定電流上;具有故障記憶報警、電流數(shù)字顯示,預(yù)警、星三角自動切換、節(jié)電、多方肩停功能;具有通訊輸出接口和計算機組成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng),通過計算機對監(jiān)控器保護參數(shù)進行修改及運行狀態(tài)監(jiān)控等強大功能。具有通常的節(jié)能、動作靈敏、耐沖擊振動、重復(fù)性好等點;可定義的輸入、輸出端子更是方便了用戶,可以省略大量的中間繼電器等中間轉(zhuǎn)換電器,大大簡化線路;更具有功能可擴展、多種參數(shù)可現(xiàn)場調(diào)整、控制功能可現(xiàn)場編程、友好的人機界面、故障記憶與診斷等功能,目前已發(fā)展成多種系列、不同特性、適應(yīng)不同要求,能滿足多種選則的第三代智能型產(chǎn)品。
1 主要技術(shù)特性分析
外多家大公司在2O世紀9O年代中期就已研制生產(chǎn)了智能型電動機控制器產(chǎn)品。現(xiàn)今內(nèi)外已有十多家不同系列的產(chǎn)品應(yīng)用在內(nèi)電動機的保護與控制中。內(nèi)和兩種外產(chǎn)品的主要功能、參數(shù)、特性等對比分析見表1。從功能上看,內(nèi)產(chǎn)品根據(jù)市場需求,提供了些更豐富、更實用的功能。從參數(shù)特性指標看,內(nèi)產(chǎn)品與水平的產(chǎn)品相比并無明顯差距,內(nèi)電動機保護的技術(shù)水平與外基本相同。
2 典型應(yīng)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(fā)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(yù)埋在電動機繞組中的熱敏電阻相連,無論線路中出現(xiàn)何種故障,只要導(dǎo)致繞組發(fā)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,外接序電流互感器將信號送入控制器。當出現(xiàn)上述故障時,控制器做出判斷并控制相應(yīng)的輸出觸點動作:例如發(fā)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(shè)定出現(xiàn)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(xiàn)故障時分斷電路或報警;Y1、Y2為遠程或手動復(fù)位端子,外接按鈕即可在規(guī)定的復(fù)位時間后按動按鈕就地或遠距離使保護器復(fù)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(nèi)的多種參數(shù)的設(shè)定且通過顯示器上觀測,報警條件和脫扣延時也可靈活設(shè)定。
圖1 ZEV系列電動機保護器及其接線示意圖
表1 內(nèi)外典型產(chǎn)品的主要功能、參數(shù)、特性對比
3 選用原則
智能型電動機控制器的應(yīng)用量大面廣,特別適用于自動化集中控制系統(tǒng)和基于現(xiàn)場總線的分布式生產(chǎn)線的控制與保護。根據(jù)電動機的功率參數(shù)、控制模式及相關(guān)要求選取智能型電動機控制器,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(xiàn)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(xiàn)場可編程與參數(shù)設(shè)定,也可通過通信接口構(gòu)成計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),遠程編程與監(jiān)控,實現(xiàn)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(qū)分與自動復(fù)位模塊,過載預(yù)警模塊,負載參數(shù)批示模塊,雙電源轉(zhuǎn)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(yù)接連接器,遠程終端通信適配器,面板操作機構(gòu)等。實現(xiàn)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(jié)構(gòu)形式來劃分,般分為體式和分體式兩種。前者是獨立的整體,故適合于固定柜安裝,如老式開關(guān)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,可在定范圍內(nèi)任意安置,故非常適合于新型的抽屜式開關(guān)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(yīng)的量程范圍即可。在工程應(yīng)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(shè)(口/5)電流互感器的方式,將次電流變?yōu)樾∮?/span>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(shè)備也得到了很好的保護。
4 工程經(jīng)驗
在實際使用過程中,應(yīng)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(shù)低壓電機的功率小于110kw,考慮到備品備件的互換性,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(guī)格過多而給生產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)品也存在定的不足,如能在以下幾方面有所改進,其設(shè)計將更完善和科學(xué):
1)對于分體式保護器,使用外先進的免螺絲安裝方式(或卡扣式),方便現(xiàn)場故障處理和快速更換。
2)完善生產(chǎn)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(chǎn)品間可與顯示部分互換。
3)對現(xiàn)場和后臺計算機上保護參數(shù)的設(shè)定,應(yīng)增設(shè)密碼:防止非運行人員意外修改。巡檢人員無權(quán)調(diào)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(chǎn)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(zhuǎn)等保護功能??膳c接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元,具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應(yīng)用范圍:可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。
5.2 產(chǎn)品選型
型號 功能 | ARD2 | ARD2L | ARD2F | ARD3 | ARD3T | ||
應(yīng)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(zhuǎn) | √ | √ | √ | √ | √ | ||
不平衡 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
反饋超時 |
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外部故障 | ■ | ■ | ■ | √ | √ | ||
模塊結(jié)構(gòu)故障 |
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內(nèi)部故障 |
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過壓 |
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欠壓 |
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斷相 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
相序 |
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過功率 |
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欠功率 |
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tE時間 |
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主體溫度保護 |
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主體溫度傳感器故障 |
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模塊溫度保護 |
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模塊溫度傳感器故障 |
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報警 | ■ | ■ | ■ | √ | √ | ||
失壓重起(抗晃電) |
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4-20mA輸入保護 |
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剩余電流 (選種) | 接地 | √ | √ | √ | √ | √ | |
漏電 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||
通訊功能 | Modbus_RTU | ■ | ■ | ■ | ■ | √ | |
雙Modbus_RTU |
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| ■ |
| ■ | ||
開關(guān)量輸入 | 2路 | ■ | ■ |
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6路 |
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8路 |
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| 4路標配4路選配 | ||
9路 |
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| ■ | √ |
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繼電器輸出 | 4路 | 2路標配 2路選配 |
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5路 |
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| 2路標配 3路選配 | √ |
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6路 |
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7路 |
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| 4路標配3路選配 | ||
液位信號輸入 | 浮球式液位傳感器輸入 |
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干簧式液位傳感器輸入 |
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液位變送輸入 |
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起動控制 |
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4-20mA模擬量輸出 | ■ | ■ | ■ | ■ | ■ | ||
事件記錄 | 8條事件記錄 | ■ | ■ |
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| √ | |
20條事件記錄 |
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運行信息記錄 |
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邏輯功能 | 定時器 |
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| √ | |
計數(shù)器 |
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真值表 |
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| √ | ||
參數(shù)測量 | 三相電流 | √ | √ | √ | √ | √ | |
漏電流 |
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三相電壓 |
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功率、功率因數(shù) |
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頻率 | √ | √ | √ | √ | √ | ||
電能 |
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PTC/NTC |
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4-20mA輸入 |
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測溫模塊 |
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液位高度 |
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界面顯示 | LED數(shù)碼管顯示 | √ |
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LCD液晶顯示 |
| √ | ■ | ■ | ■ |
6結(jié)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(tǒng)設(shè)計、安裝調(diào)試方便等特點,成為低壓電動機控制系統(tǒng)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(yīng)用場合的電控系統(tǒng),是種高可靠性產(chǎn)品。目前產(chǎn)品*還很低,眾多場合仍采用傳統(tǒng)的熱繼電器保護和“點對點”的DCS控制模式,因此產(chǎn)品還需針對不同應(yīng)用場合進~步研發(fā)完善,逐步擴大應(yīng)用領(lǐng)域,從而不斷提高我電動機保護和電氣控制行業(yè)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(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊,2019.11版
作者簡介:劉細鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要從事電動機保護器的設(shè)計與應(yīng)用。