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智能电动机保护控制器的应用与分析

发表时间:2021-02-18  |  点击率:95
  程志芳
 
  安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
 
  分析了智能电动机保护器相比热继电器的优点,指出了在我公司成功应用的原因,提出了应用过程中需要注意的地方。
 
  公司新建一车间中,当工程设计到电动机保护这一部分时,设计者出于对热继电器保护性能的不满意,决定采用一种新型的电动机保护电器来取代它。经过调查研究后,该工程就采用了某公司生产的智能电动机保护器。
 
  新车间投入运行后,智能电动机保护器的优越性能逐渐在生产过程中体现出来。因此,公司在以后的各项建设中全部都用智能电动机保护器做保护元件,并且建议各生产单位逐步将以前老设备中的热继电器更换为智能电动机保护器,大力推广该设备。到目前,公司除个别设备外,其他百分之九十五,以上的设备都已经采用了智能电动机保护器。
 
  智能电动机保护器的结构分为取源电路、转换电路、比较电路、延迟电路、执行元件及显示元件等部分。它的原理是先通过两个自带的互感器将电动机主线路的电流信号转变为标准的小电流模拟信号,然后通过转换电路将这个模拟信号变为数字信号,转换后的数字信号与保护器内部预先设定的参照值比较,如果信号大于参照值,那么通过延迟电路的延时后,执行元件动作,切断电动机控制回路,电动机因此得到保护。
 
  智能电动机保护器能取代热继电器,是因为它相比之下所具有的优越性。将两者对比,可以发现智能电动机保护器具有以下优点。
 
  1 保护精度高
 
  热继电器的基本动作原理,是靠双金属片在大电流情况下发热变形,以此推动执行元件动作。这种动作方式本身可靠性就差,不光是电能转换热能过程中存在的精度影响,单说机构中的机械阻力变化都会影响其精度。而且它既然是温度敏感元件,肯定受周围环境温度的影响就很大了。因此热继电器的保护精度一直以来都让人不太满意。
 
  而智能电动机保护器就不存在这个问题。它除了互感器变换电流时有一点误差外,其他电路上误差很小。而且互感器误差都可以在比较电路中消除掉,因此其保护动作的精度是比较高的。
 
  这一点从两者的设定上都可以看出来。热继电器一般设置动作电流,要按照电动机额定电流的1.1倍来取;而智能电动机保护器一般都取电动机额定电流值为保护动作值,由此可以看出两者之间的差距。
 
  2  智能电动机保护器保护更全
 
  目前智能电动机保护器至少具有短路、过载、缺相、不平衡、堵转等保护功能。因为它是通过计算比较电流来工作的,因此功能也比较多。按照一般电动机起动电流为额定值的7倍算,当电流大于7 倍时,保护器就判定为电动机短路。起动结束后电流在 4~7 倍额定值之间的判定为堵转。一相电流几乎为零则判定缺相。三相电流相差较大则判定不平衡。电流在一定时间内超过设定值判定为过载。几种保护比较明确,在其屏幕上都有显示,一般不会误判。而热继电器实际上只有过载保护功能。
 
  3 起动性能的差距
 
  关于起动性能的差距两者主要体现在起动时间长的设备和频繁起动的设备上。
 
  以前使用热继电器时,一般用于风机、水泵等起动时间较长的设备时,都要在起动期间用中间继电器将热继电器旁路,防止其误动造成起动失败。
 
  如果旁路电阻较大,分流不够的话,这样还是会引起起动失败。但智能电动机保护器不会存在这个问题,只要将起动时间设定好,那么只要起动时间内没有出现7倍以上额定电流的会被视为短路的电流,系统都不会误动作。
 
  另外,热继电器是不能频繁起动的。因为其执行元件在频繁起动的大电流下,会长期发热,因而影响起动,造成起动时间越来越短。而智能电动机保护器因为其只根据实际电流与设定值进行比较来判定故障,因此起动再多的次数对其没有影响。
 
  智能电动机保护器对负载的适应性更好
 
  智能电动机保护器一般可以将负载设为四种类型,即从平稳的轻载到波动的重载等四种。用户根据负荷情况进行设定后,可以避免很多误动作。而热继电器就无法作到,只要电动机超载一定的时间,不管其负荷状况如何,一律停机保护。这样对连续生产的作业线是很不利的,会造成很多无谓的停产事故。
 
  4 智能电动机保护器可以准确地指示故障
 
  智能电动机保护器的显示屏在动作后会准确地指示动作原因,便于用户维修检查时判定故障,方便故障排查处理。而热继电器显然不能实现这样的功能。在有些设备上由于设定了热继电器自动复位,用户甚至不知道是热继电器动作引起了停机,这对检查排除故障显然是很不利的。
 
  另外由于热继电器的制造工艺比较简单,因此生产厂家众多,产品质量很难保证。所以用热继电器进行保护确实可靠性比较低。而智能电动机保护器除了以上优点外,还可以实时显示运行电流,方便操作人员监测。
 
  采用智能电动机保护器要注意以下几点。
 
  (1)保护设定一定要准确合理
 
  这里所说的保护设定,不光是设定电动机额定电流,还要包括准确的起动时间,以及合理的负载类型。因为起动时间设定短了,很可能造成起动失败;而如果设定过长的话,又不能可靠地发现故障。所以起动时间的设定一定要正确。
 
  合理设定负载类型是可靠运行的保障。因为如果负载类型设定错误,很可能造成设备频繁误动,这对生产和维修工作都是为不利的。
 
  (2)电流进线一定要正确可靠
 
  由于智能电动机保护器是通过采集负载的两相电流信号,然后经过矢量相加得出第三相电流,因此电流进线如果接线错误,必将造成误动。
 
  (3)智能电动机保护器不能保护变频器
 
  变频调速器在低速运转时,其输入侧的三相电流,由于整流电路的关系,很可能不平衡,甚至出现缺相现象。这种情况本身是正常的,但如果用智能电动机保护器来保护变频器的话,就会经常误动作,带来不必要的问题。因此智能电动机保护器不能用来保护变频器,一般变频器都有自己比较完善的保护,完全可以省略这级的保护。
 
  5 安科瑞ARD系列智能电动机保护器介绍与综合选型
 
  5.1产品简介
 
  ARD该系列低压电动机保护器,具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元,具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。应用范围:可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。
 
  【参考文献】
 
  [1]齐双英.智能电动机保护器的应用分析
 
  [2]安科瑞企业微电网设计与应用手册2020.06版