王海芹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

1、 智能型電動(dòng)機保護器與熱繼電器相比有什么好處？

相同點(diǎn)：

功能：兩者都有過(guò)載保護、堵轉保護、缺相保護。

不同點(diǎn)：

1）保護的性：

   熱繼電器：除以上功能外沒(méi)有其他保護。

   智能型電動(dòng)機保護器：過(guò)流保護（堵轉保護）、三相電流不平衡、接地/漏電保護、啟動(dòng)超時(shí)保護、欠載、欠壓、過(guò)壓保護、欠功率保護、溫度保護、外部故障保護、相序保護、抗晃電、失壓重啟功能。

2）過(guò)載保護的區別：

   熱繼電器：只能做成跳閘功能，不能實(shí)現報警。

   智能型電動(dòng)機保護器：既可做成跳閘功能，也可以做成報警。

3）大電流承受能力：

   熱繼電器：本身是雙金屬片，所以需要承受大電流的負載能力。

   智能型電動(dòng)機保護器：本身是互感器，所以不需要承受大電流的負載能力。

4）觸點(diǎn)的獨立性：

   熱繼電器：很難進(jìn)行獨立觸點(diǎn)的輸出。

智能型電動(dòng)機保護器：可以進(jìn)行獨立觸點(diǎn)的輸出。

5）其他功能的對比：

智能型電動(dòng)機保護器具有熱繼電器所不具備的控制功能、測量功能（三相電流、電壓、功率、功率因數、電能、頻率、熱容量、電流不平衡率、漏電流值等）、故障記錄功能（當前運行時(shí)間、當前停車(chē)時(shí)間、累計運行時(shí)間、啟動(dòng)電流、啟動(dòng)時(shí)間、操作次數、輸入輸出狀態(tài)、8次故障記錄、運行狀態(tài)指示）、4-20mA輸出功能、通訊功能、狀態(tài)量檢測功能。

2、 ARD智能型電動(dòng)機保護器的實(shí)現原理

三相電流采樣原理：

    電動(dòng)機主回路三相電流經(jīng)三個(gè)互感器感應出二次電流，經(jīng)過(guò)三個(gè)采樣電阻把電流信號轉成電壓信號，經(jīng)運放跟隨AD采樣電路轉換成數字信號進(jìn)入微處理器，微處理器把數字信號用微積分算法得到三相電流的有效值，用于顯示與保護判斷，超過(guò)設定值，微處理器發(fā)出電平信號驅動(dòng)繼電器動(dòng)作。其余的模擬量輸入（如電壓、零序電流、AI模擬量輸入）原理與其相同。

    開(kāi)關(guān)量輸入工作原理：

    微處理器隨時(shí)檢測開(kāi)關(guān)量的輸入狀態(tài)，通過(guò)微處理器的IO口檢測電平信號，按照設置好的驅動(dòng)邏輯驅動(dòng)繼電器。

    4-20mA輸出功能：

    將4-20mA設置成相應的變送輸出，如A相電流。微處理器通過(guò)三相互感器檢測AD采樣運算后得到有效值，按以下公式，將結果經(jīng)DA轉換成模擬量輸出。

    AO = (Ia/Ie)*16+4 mA其中Ia為當前A相電流，Ie為電動(dòng)機額定電流。

3、保護功能舉例

    熱繼電器：

堵轉、過(guò)載保護都是通過(guò)金屬片發(fā)熱層度，使金屬片彎曲來(lái)斷開(kāi)主回路交流接觸器的線(xiàn)圈，終達到保護的目的。      

    ARD智能型電動(dòng)機保護器

1）過(guò)載保護

通過(guò)數學(xué)公式模擬電動(dòng)機的發(fā)熱特性，通過(guò)對電動(dòng)機發(fā)熱特性的分析進(jìn)行過(guò)載。我司產(chǎn)品采用的發(fā)熱計算公式為：Q=KΔI².t。此公式來(lái)源于金屬發(fā)熱模型。

通過(guò)上面兩圖對比可發(fā)現熱繼電器與電動(dòng)機保護器過(guò)載的作用是一致的。

2）不平衡保護   

舉個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明ARD電動(dòng)機保護器的不平衡保護，當IA=30A，IB=7，IC=7，Iav=60A，Ie=100A計算得不平衡率為75%，不平衡率達到保護設定值30%，保護器按照設定值通過(guò)內部繼電器節點(diǎn)（95.96）斷開(kāi)主回路接觸器線(xiàn)圈來(lái)實(shí)現保護電動(dòng)機的目的。

三相不平衡率計算公式為：|I-Iav|/IX，Iav為三相電流平均值，當Iav小于Ie時(shí)，分母IX =Ie；當Iav大于Ie時(shí)，分母IX =Iav。

3）阻塞保護（運行過(guò)程中）

阻塞保護適用于電動(dòng)機運行過(guò)程中發(fā)生卡死。如保護器測得當前運行電流Imax=300%，電流達到動(dòng)作設定值250%時(shí)，保護器按照設定值通過(guò)內部繼電器節點(diǎn)（95.96）斷開(kāi)主回路接觸器線(xiàn)圈來(lái)實(shí)現保護電動(dòng)機的目的，避免電機燒毀。

4）堵轉保護（啟動(dòng)過(guò)程中）

電動(dòng)機在起動(dòng)過(guò)程中，如保護器測得起動(dòng)電流為210%，大于設定的堵轉保護設定值200%，保護器按照設定值通過(guò)內部繼電器節點(diǎn)（95.96）斷開(kāi)主回路接觸器線(xiàn)圈來(lái)實(shí)現保護電動(dòng)機的目的，避免電機燒毀。

5）起動(dòng)過(guò)程

上電后，保護繼電器（95.96）閉合，按下SS1，KM線(xiàn)圈得電閉合，接觸器KM的輔助觸點(diǎn)閉合構成自鎖回路，電動(dòng)機開(kāi)始工作，當按下SF1時(shí)，線(xiàn)圈失電釋放，電動(dòng)機停止工作。一旦電動(dòng)機發(fā)生任何故障，保護器斷開(kāi)保護繼電器（95.96），終保護了電動(dòng)機。

圖1 ARD智能型電動(dòng)機保護裝置二次接線(xiàn)圖

4、經(jīng)濟效益

    熱繼電器要實(shí)現電動(dòng)機保護、控制、監控、測量需要增加如下附件：

1）  熱繼保護器。

2）  監控需要增加I/O模塊。

3）  測量需增加合分閘指示燈、測量電流需增加電流表，現場(chǎng)顯示還需增加電流表互感器，DCS系統查看電流需要變送器。

4）  要監控電源是否消失需增加電壓繼電器。

5）  電動(dòng)機故障傳輸到DCS系統需增加中間繼電器。

6）  電動(dòng)機發(fā)生故障后，熱繼電器不知道何時(shí)發(fā)生的何種故障。

7）  熱繼電器參數設定后靈敏度不高。

   ARD電動(dòng)機保護器*可不增加其它設備的情況下完成以上功能。

5、 熱繼電器與電動(dòng)機智能保護器實(shí)現電動(dòng)機保護的材料及價(jià)格對比

圖2 熱繼電器與電動(dòng)機保護器組成的電動(dòng)機回路

熱繼電器組成電動(dòng)機回路：

塑殼開(kāi)關(guān)、交流接觸器、電流表（外加互感器）、起動(dòng)指示燈、停車(chē)指示燈、故障指示燈、熱繼電器、變送器、零序互感器（帶接地保護）、電動(dòng)機。

注：電壓測量還需要增加電壓表和電壓互感器，現場(chǎng)傳到DCS系統還需要很多硬接線(xiàn)。

價(jià)格：塑殼開(kāi)關(guān)（T4N250）+交流接觸器（A9-30-10）+電流表（外加互感器）+指示燈（CP1-10R-10）+熱繼電器（TA110DU90）+變送器+帶接地保護（LNG35 ）

1506+99+100+14.8*3+581+400+646=3376.4

電動(dòng)機保護器組成電動(dòng)機回路：

塑殼開(kāi)關(guān)、交流接觸器、電動(dòng)機保護器（包括電流測量顯示、電壓測量顯示、功率測量、起動(dòng)停車(chē)指示燈、變送器、接地保護、抗晃電功能）、電動(dòng)機。

注：電壓測量不需要增加互感器、要上傳所有狀態(tài)量、模塊量、故障原因、故障時(shí)間、累計停車(chē)時(shí)間只要增加通訊功能就可以。

價(jià)格：塑殼開(kāi)關(guān)+交流接觸器+智能電動(dòng)機保護器（ARD2F-100/U+90FL）

1506+99+1280=2885

6、ARD電動(dòng)機保護器選型

    ARD2F型號如下所示：

    1.ARD2F型號如下所示：

圖3 ARD2F型號說(shuō)明 

表1  額定電流

表2 額定電流附加說(shuō)明

注：表2數據適用于AC400V，50Hz，1500轉/分的四極鼠籠式電動(dòng)機 

表3 附加功能代碼

    注：1、帶有起動(dòng)控制時(shí)，保護器多提供2個(gè)起動(dòng)繼電器用于順序控制外部2個(gè)接觸器的閉合/斷開(kāi)，從而實(shí)現電動(dòng)機的不同起動(dòng)方式（如Y-?轉換起動(dòng)、正反轉控制，自耦降壓起動(dòng)等）；

        2、溫度保護的測量范圍：熱電阻100Ω～30kΩ；

        3、對于無(wú)顯示要求的客戶(hù)，在一批訂單中訂購一個(gè)90FL顯示單元，作為調試使用。 

 表4 顯示方式

 參考文獻：《ST500電動(dòng)機控制器與熱繼電器相比有哪些的好處和價(jià)格比較》