摘要:傳統(tǒng)的水泥廠對(duì)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)都是利用熱繼電器這種控制元件，但是隨著水泥廠生產(chǎn)工藝朝著自動(dòng)化方向轉(zhuǎn)變和自動(dòng)化工藝的到來，使得熱繼電器無法使用于電動(dòng)機(jī)，隨之采用將一種新型的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器來作為電動(dòng)機(jī)的保護(hù)元件。采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器作為保護(hù)裝置，使得電動(dòng)機(jī)的安全系數(shù)在原來的基礎(chǔ)上顯著提高。在此基礎(chǔ)上，對(duì)于電動(dòng)機(jī)的控制也漸漸趨向部分自動(dòng)化。本文主要對(duì)電機(jī)保護(hù)器的原理及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并提出了電機(jī)保護(hù)器的選用原則。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)保護(hù)器 原理 優(yōu)勢(shì)

隨著電氣自動(dòng)化時(shí)代的到來，對(duì)于水泥廠的電機(jī)保護(hù)元件來說，原來的熱繼電器漸漸被取代，取而代之的則是一種新型的電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)器，簡(jiǎn)稱電機(jī)保護(hù)器。原來的熱繼電器雖然在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面比較簡(jiǎn)單、體積小，使用起來也比較方便，投入成本也較低。但是由于其在設(shè)計(jì)方面精度比較低、動(dòng)作也不穩(wěn)定，而且在使用過程中容易誤動(dòng)作，在保護(hù)電機(jī)方面功能過于單一，導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)，所以漸漸被替代。大多數(shù)的水泥廠也都在使用智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器檢測(cè)系統(tǒng)。

一、對(duì)于電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的簡(jiǎn)單介紹

1.1、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的元器件組成

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器有一定的硬件部分的設(shè)置，電動(dòng)機(jī)自帶有標(biāo)準(zhǔn)的485接口，這樣對(duì)于用戶來說組網(wǎng)比較便捷，而且可以構(gòu)成不同種類的控制系統(tǒng)，如集中式控制系統(tǒng)、集散式控制系統(tǒng)以及分布式的控制系統(tǒng)。主要原理就是通過增加輸出模塊的模擬量，從而輸出4?20mA的模擬量信號(hào)。將這種信號(hào)傳輸給系統(tǒng)，對(duì)于用戶集中控制系統(tǒng)有一定的作用。在此基礎(chǔ)上，將微處理技術(shù)運(yùn)用于電機(jī)保護(hù)器，并且采用模塊化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，對(duì)于控制系統(tǒng)有積極的作用。因?yàn)槟K化結(jié)構(gòu)產(chǎn)品體積非常小，而且結(jié)構(gòu)看起來緊湊，在安裝方面也較為便捷。另外，電動(dòng)機(jī)控制單元是由低壓斷路器、電動(dòng)機(jī)以及接觸器等電控元件組成。除此之外，還有比較方便的連鎖功能，增加了其開啟方式。如可利用直接保護(hù)的啟動(dòng)方式或者利用電阻進(jìn)行降壓的方式進(jìn)行啟動(dòng)，也可以釆取三角形的方式進(jìn)行啟動(dòng)。由上述可知，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是由兩部分組成的：一部分就是比較重要的模塊，稱之為主要模塊，這部分的功能是完成測(cè)量以及保護(hù)等比較重要的功能；另一部分則是輔助性的模塊，這部分主要是為主要模塊服務(wù)的，主要是由顯示部分、外置的電流互感器以及外置的漏電互感器組成。

1.2、對(duì)保護(hù)器的顯示模塊以及主體模塊進(jìn)行介紹

對(duì)于顯示模塊來說，它的工作原理主要是通過一定的平臺(tái)，如LPC2 134平臺(tái)，測(cè)量并設(shè)定具體的參數(shù)，并通過人機(jī)的界面顯示出來，對(duì)少部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)定并操作，從而查看設(shè)備運(yùn)行的情況、出現(xiàn)的故障以及相應(yīng)的報(bào)警信息。顯示模塊對(duì)于參數(shù)等信息的顯示主要釆用的是液晶顯示的方式，而主體部分的顯示主要是由點(diǎn)陣式的液晶組成的，全部使用的都是中文顯示菜單。

和顯示模塊不同的是，主體模塊相對(duì)來說組成比較復(fù)雜。主體模塊分為不同的幾個(gè)部分，如釆樣電路(針對(duì)電流、電壓、溫度設(shè)置的)、端子按鈕采集電路、數(shù)字信號(hào)處理器、出口繼電器、顯示端口以及通訊部分。主體模塊主要釆用的是交流采樣的技術(shù)，經(jīng)過采樣10倍的電流值，而且使用的是雙看門狗的設(shè)計(jì)技術(shù)以及性能非常好的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，因?yàn)檫@種數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)擴(kuò)展性和集成度都比其他系統(tǒng)高。這部分使用的軟件分為以下幾個(gè)部分，如電流、電壓、溫度、漏電以及接觸器等狀態(tài)釆樣。在此基礎(chǔ)上，它是通過電機(jī)本身的性質(zhì)，并通過采集電流、電壓、漏電以及熱電阻等部分狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，利用提前設(shè)定的運(yùn)行方式來計(jì)算電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本工況。電機(jī)本身有一個(gè)保護(hù)定值，可以根據(jù)保護(hù)定值來判斷是保護(hù)還是報(bào)警。當(dāng)進(jìn)行相關(guān)保護(hù)的時(shí)候，要及時(shí)進(jìn)行切斷電源和存儲(chǔ)的操作，以供査詢。除此以外，對(duì)于硬件部分來說，主要是通過電流互感器非接觸采集電動(dòng)機(jī)所通過的電流、電壓以及接觸器的相關(guān)狀態(tài)、電機(jī)溫度等一些信號(hào)，在此基礎(chǔ)上判斷是否要進(jìn)行報(bào)警操作或者是跳閘保護(hù)操作以及相關(guān)的連鎖功能。

1.3、電機(jī)保護(hù)器的功能

將電機(jī)保護(hù)器運(yùn)用于水泥廠的電機(jī)，主要有以下作用：頻率保護(hù)；溫度保護(hù)；過載或過壓保護(hù)、斷相保護(hù)、相序保護(hù)、不平衡保護(hù)、堵轉(zhuǎn)、漏電以及接地保護(hù)等，而且端子功能是可進(jìn)行編程的。

二、關(guān)于監(jiān)控管理系統(tǒng)的介紹

2.1、監(jiān)控管理系統(tǒng)的工作原理

采用不同的總線，即過程總線：過程總線的傳送速度在9.6?12 m波特之間選擇，而且在總線系統(tǒng)開始啟動(dòng)的時(shí)候，所有在總線上連接的設(shè)備的速度都是相同的；而過程總線也基本上用于一些工程的自動(dòng)化車間里邊，主要是進(jìn)行車間監(jiān)控以及相關(guān)的數(shù)據(jù)通信。目標(biāo)主要是連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到車間監(jiān)控的數(shù)字控制以及現(xiàn)場(chǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了工廠的自動(dòng)化控制。其基本的特征是開放式且不依賴廠家的一種總線標(biāo)準(zhǔn)，意思就是不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備不用廠商對(duì)其進(jìn)行特別的設(shè)置或調(diào)整就能進(jìn)行通信。還有一種網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議總線，這種總線的成本比較低廉，普遍使用于低速現(xiàn)場(chǎng)。而且網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議總線的保護(hù)器是通過一個(gè)通訊管理機(jī)接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的，而過程總線不同于網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議總線，它是直接接入服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的。服務(wù)器是和工程師所在的站點(diǎn)以及操作員所在的站點(diǎn)，通過交換機(jī)連接在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)的。所以，服務(wù)器釆集各電機(jī)各個(gè)狀態(tài)的工況主要是通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，為工程師所在的站點(diǎn)和操作員所在的站點(diǎn)共同服務(wù)。

2.2、監(jiān)控管理系統(tǒng)的選用原則

電機(jī)保護(hù)器可以根據(jù)不同的方式分為不同種類，按照額定工作電壓以及電流范圍分類，可以分為380V和220V兩種；對(duì)應(yīng)的電流范圍為6A、60A兩種等級(jí)。這種電機(jī)保護(hù)器在使用的時(shí)候，先要了解到電機(jī)所在控制回路的工作電壓以及負(fù)載的額定電流，然后據(jù)此選擇對(duì)應(yīng)的電流量程范圍。在現(xiàn)實(shí)的工程實(shí)踐中，因?yàn)榇蟛糠炙鄰S工廠由于工程量比較大、產(chǎn)量也比較大，所以使用的都是大型的電動(dòng)機(jī)。為了提高其互換性，減少備用件的數(shù)量。對(duì)于功率在110kW或者功率更高的電機(jī)來說，都是通過在主回路裝電流互感器的方式進(jìn)行保護(hù)的。即先將一次電流轉(zhuǎn)變?yōu)樾∮?A的二次電流，然后接入量程范圍為6A的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。在此基礎(chǔ)上，控制和保護(hù)了大型設(shè)備的電機(jī)。

除此之外，電機(jī)保護(hù)器也可以按照其結(jié)構(gòu)形式的不同進(jìn)行分類，可以分為一體式的電機(jī)保護(hù)器和分體式的電機(jī)保護(hù)器。對(duì)于一體式的電機(jī)保護(hù)器來說，其結(jié)構(gòu)是一個(gè)整體，這種電機(jī)保護(hù)器主要運(yùn)用于固定柜安裝；而對(duì)于分體式的電機(jī)保護(hù)器來說，它分為顯示器部分以及互感器部分，而且在固定的范圍內(nèi)是可以隨意進(jìn)行安裝的，所以比較適合在新型抽屜式的開關(guān)柜中安裝。在工程實(shí)踐中，因?yàn)榇蟛糠质怯玫亩际堑蛪旱某閷鲜降拈_關(guān)柜，所以將顯示的表頭直接鑲嵌安裝在開關(guān)抽屜的活動(dòng)面板里。在此程度上使得柜內(nèi)的接線變得簡(jiǎn)單，而且系統(tǒng)隨時(shí)也能調(diào)整、設(shè)置參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)顯示、監(jiān)控的功能。顯示面板對(duì)于設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)情況以及出現(xiàn)的狀況能夠隨時(shí)檢測(cè)和顯示，便于對(duì)設(shè)備更好地了解，對(duì)于隨時(shí)出現(xiàn)的故障也能及時(shí)進(jìn)行處理和檢修。在一定程度上提高了對(duì)電機(jī)的保護(hù)效果，提升了生產(chǎn)效率。

三、安科瑞ARD3電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

3.1、 ARD3電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的介紹

ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器（以下簡(jiǎn)稱ARD3），適用于額定電壓至AC690V、額定電流至AC800A、額定頻率為50/60Hz的電動(dòng)機(jī)。產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和1/4模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動(dòng)化水平。

ARD3采用模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，包括主體控制模塊、互感器模塊和顯示模塊，并可根據(jù)需要選配ARD3的其他功能模塊或附件，與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領(lǐng)域。詳見圖1-圖2。

圖1 智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器動(dòng)作示意圖

圖2 過載特性曲線圖

安科瑞ARD3系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的功能如下：

（1）輔助電源支持AC85V～265V/DC110V～350或AC380V±10%(需另配380V電源模塊)。

（2）測(cè)量功能分為基本測(cè)量(電流參數(shù))和增選測(cè)量(電壓、功率、相序、剩余電流(漏電流))。

（3）具有起動(dòng)超時(shí)、過載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流(接地/漏電)、溫度、外部故障、相序、

（4）過壓、欠壓、欠功率、過功率、tE時(shí)間等電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)功能。

（5）9路DI無源干節(jié)點(diǎn)輸入，信號(hào)電源采用內(nèi)置DC24V電源。

（6）5路DO輸出，滿足直接起動(dòng)，星—三角起動(dòng)，自耦變壓器起動(dòng)，軟起動(dòng)等多種起動(dòng)方式，通過通訊總線可實(shí)現(xiàn)。

1. 遠(yuǎn)程主站對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)遙控“起/停”操作。
2. 抗晃電確保電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不間斷，重起動(dòng)功能在短時(shí)欠壓、失壓時(shí)用于電動(dòng)機(jī)分批重起。
3. 具有標(biāo)準(zhǔn)的RS-485通訊接口，采用Modbus_RTU、Profibus_DP通訊協(xié)議，保證了上位機(jī)通訊的快速可靠。
4. 具有DC4-20mA模擬量輸出接口，直接與DCS系統(tǒng)相接，可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。
5. 具有系統(tǒng)時(shí)鐘和20次故障記錄功能，系統(tǒng)時(shí)鐘記錄當(dāng)前時(shí)間(日、時(shí)、分、秒)，故障記錄功能記錄故障原因。
6. 顯示部分采用全中文液晶顯示。

可以替代各種電量表、信號(hào)燈、熱繼電器、電量變送器等常規(guī)元件，減少了柜內(nèi)電纜連接及現(xiàn)場(chǎng)施工量，可靠性和綜合性價(jià)比遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方案。

3.2、 電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的選型

說明：“√”表示具備 “■”表示可選

四、結(jié)語

本文主要對(duì)電機(jī)保護(hù)器的原理及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并提出了電機(jī)保護(hù)器的選用原則：對(duì)固定柜安裝釆用一體式的電機(jī)保護(hù)器，對(duì)抽屜式的開關(guān)柜安裝采用分體式的電機(jī)保護(hù)器，或者按照額定的工作電壓及電流的范圍進(jìn)行分類，如220V或者380V兩種。對(duì)水泥廠的電機(jī)來說，主要采用的是后者。這在一定程度上預(yù)防了電機(jī)的燒毀，保證了設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

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