電動(dòng)機(jī)保護(hù)器典型二次圖設(shè)計(jì)

youxd 2016-09-01

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摘要

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器作為電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的重要組成部分，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行中保護(hù)起著至關(guān)重要的作用，本文闡述了安科瑞電動(dòng)機(jī)保護(hù)器ARD3的保護(hù)原理及功能，介紹過載、欠載、接地、不平衡、起動(dòng)超時(shí)及外部故障等保護(hù)，并分析了電動(dòng)機(jī)保護(hù)器保護(hù)模式、直接起動(dòng)控制及在各個(gè)不同應(yīng)用領(lǐng)域的二次電氣原理圖。

關(guān)鍵詞

電機(jī)保護(hù)器、保護(hù)原理、功能、應(yīng)用領(lǐng)域

1 引言

電動(dòng)機(jī)是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的動(dòng)力設(shè)備，是其他機(jī)電設(shè)備的動(dòng)力源泉，電動(dòng)機(jī)正常的輸出是其驅(qū)動(dòng)的機(jī)電設(shè)備正常工作的前提，如今已被廣泛應(yīng)用于石油、化工、電廠、排風(fēng)/排煙風(fēng)機(jī)、皮帶輸送機(jī)等領(lǐng)域，電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載種類繁多，且往往是整個(gè)設(shè)備中的關(guān)鍵部分，因而確保電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行就顯得十分重要，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件，是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的作用是給電機(jī)全面的保護(hù)控制，在電機(jī)出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、接地、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時(shí)、繞組老化予以報(bào)警或保護(hù)控制，如今電動(dòng)機(jī)保護(hù)器幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重要地位和作用，保護(hù)器既能對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，保證電機(jī)正常運(yùn)行，又能對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)起動(dòng)、停止控制，本文主要介紹了安科瑞ARD3電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的保護(hù)模式及保護(hù)模式下雙速風(fēng)機(jī)的應(yīng)用、直接起動(dòng)控制原理及在控制模式下不同領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

2 智能電機(jī)控制器保護(hù)原理及功能

電機(jī)保護(hù)器是近十年發(fā)展起來的新型電子式多功能電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置，它集過載、斷相、過壓、欠壓、堵轉(zhuǎn)、接地等抵押保護(hù)于一身，具有精度高、動(dòng)作靈敏、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，在電機(jī)出現(xiàn)過流、欠流、斷相、堵轉(zhuǎn)、短路、過壓、欠壓、漏電、三相不平衡、過熱、軸承磨損、定轉(zhuǎn)子偏心時(shí)，予以報(bào)警或保護(hù)控制。

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器一般由電流檢測電路、溫度檢測電路、基準(zhǔn)電壓電路、邏輯處理電路、時(shí)序處理電路、復(fù)位電路、故障記錄電路、驅(qū)動(dòng)電路及電機(jī)控制電路組成。

本文介紹ARD3電動(dòng)機(jī)保護(hù)器具體功能包括：

（1）過載保護(hù)功能

各個(gè)行業(yè)電動(dòng)機(jī)在過負(fù)載情況下，長時(shí)間超過其額定電流運(yùn)行時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過熱，絕緣降低而燒毀，保護(hù)器根據(jù)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱特性，計(jì)算電動(dòng)機(jī)的熱容量，模擬電動(dòng)機(jī)發(fā)熱特性對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)保護(hù)器監(jiān)測到電動(dòng)機(jī)過載運(yùn)行了，保護(hù)器應(yīng)在報(bào)警或脫扣（延時(shí)）設(shè)定時(shí)間內(nèi)發(fā)出報(bào)警或脫扣信號(hào)。

(2)堵轉(zhuǎn)保護(hù)功能

電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中，如果由于負(fù)荷過大或自身機(jī)械原因，造成電動(dòng)機(jī)軸被卡住，而未及時(shí)解除故障，將造成電機(jī)過熱，絕緣降低而燒毀電機(jī)，堵轉(zhuǎn)保護(hù)適用于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)發(fā)生此類故障時(shí)進(jìn)行保護(hù)。

(3)三相不平衡保護(hù)功能

三相不平衡故障運(yùn)行時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害很大，當(dāng)現(xiàn)場運(yùn)行的電機(jī)發(fā)生斷相或三相電流嚴(yán)重不平衡時(shí)，如不平衡率達(dá)到保護(hù)設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器按照設(shè)定的要求保護(hù)，發(fā)出停車或報(bào)警，確保電機(jī)的安全運(yùn)行。

(4)故障判斷及記錄功能

電廠生產(chǎn)現(xiàn)場電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，需要電動(dòng)機(jī)保護(hù)器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢測，判斷電動(dòng)機(jī)正常、過載、短路、斷相、過壓、欠壓、過熱等工況并作相應(yīng)處理，當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)某種故障時(shí)，保護(hù)器切斷電動(dòng)機(jī)電源并處于保護(hù)狀態(tài)，保存故障類型、時(shí)間及電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，電機(jī)保護(hù)器通過識(shí)別與記憶電路對(duì)故障予以設(shè)別、記憶和指示，以便于維修，只有故障排除后，復(fù)位保護(hù)器，故障指示燈消失，保證電動(dòng)機(jī)能夠再次啟動(dòng)。

(5)在線監(jiān)測功能

控制室操作人員可通過保護(hù)器的通訊，在后臺(tái)人機(jī)界面上完成所有電廠項(xiàng)目現(xiàn)場電動(dòng)機(jī)保護(hù)器各種保護(hù)整定參數(shù)讀取、修改和整定，同時(shí)，在線監(jiān)測電機(jī)運(yùn)行負(fù)載和供電電源質(zhì)量，為及早發(fā)現(xiàn)過載和接故障等，創(chuàng)造了條件，后臺(tái)人機(jī)界面強(qiáng)大的信息管理功能，可有效記錄各臺(tái)電機(jī)型號(hào)、運(yùn)行方式、和歷史維護(hù)記錄，為保證工藝系統(tǒng)安全生產(chǎn)、減少事故停車，提供了可靠依據(jù)。

3 典型二次圖設(shè)計(jì)

電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是不同領(lǐng)域電機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的重要器件，廣泛的采用電機(jī)保護(hù)器，不但可以提高工藝控制的準(zhǔn)確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對(duì)于提高電機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)起著積極的推動(dòng)作用，電機(jī)保護(hù)器能作為保護(hù)器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，同時(shí)能作為控制器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，下面以安科瑞ARD3智能型電動(dòng)機(jī)控制器保護(hù)模式、直接起動(dòng)控制及在不同應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槔M(jìn)行具體分析、介紹。

3.1 保護(hù)模式典型二次圖

圖1是ARD3電機(jī)保護(hù)器保護(hù)模式原理圖，圖中電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止由外部按鈕實(shí)現(xiàn)，接觸器QAC線圈串聯(lián)在保護(hù)器的95、96脫扣繼電器常閉觸點(diǎn)中，閉合QA，按下起動(dòng)按鈕SF，QAC線圈得電，使QAC主觸頭閉合，電機(jī)開始工作，當(dāng)按下停車按鈕SS時(shí)，QAC吸引線圈失電，使QAC主觸點(diǎn)釋放，電機(jī)停止工作，保護(hù)器脫扣繼電器97、98實(shí)現(xiàn)塑殼斷路器的速斷功能，電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，97、98脫扣繼電器閉合，切斷電源，95、96脫扣繼電器斷開，QAC線圈失電，電機(jī)停止工作，只由外部按鈕控制電機(jī)，保護(hù)器實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

圖1 電機(jī)保護(hù)器保護(hù)模式原理圖

ARD3保護(hù)模式主要用來對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)，由脫扣保護(hù)端子95、96斷開電路實(shí)現(xiàn)，可以應(yīng)用在石油、排水、皮帶輸送機(jī)、雙速風(fēng)機(jī)等各個(gè)領(lǐng)域，其中雙速風(fēng)機(jī)運(yùn)行中包括低速、高速，由保護(hù)器實(shí)現(xiàn)保護(hù)，能夠保證風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，下面介紹的是雙速風(fēng)機(jī)控制原理及ARD3保護(hù)模式應(yīng)用到雙速風(fēng)機(jī)的控制原理，主要由定時(shí)器實(shí)現(xiàn)雙速風(fēng)機(jī)的低速、高速切換，在風(fēng)機(jī)故障時(shí)，通過保護(hù)器95、96斷開定時(shí)器，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

圖2是雙速風(fēng)機(jī)控制原理圖，圖中QAC1實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行，QAC2、QAC3實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，按下起動(dòng)按鈕SF，低速起動(dòng)接觸器QAC1、時(shí)間繼電器KT線圈得電，電機(jī)實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行，低速指示燈亮，在時(shí)間繼電器時(shí)間到達(dá)后，KT通電延時(shí)斷開觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，QAC2線圈得電，QAC3線圈也同時(shí)得電，電機(jī)實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，高速指示燈亮，按下停止按鈕SS，時(shí)間繼電器KT線圈失電，高/低速運(yùn)行繼電器線圈失電，電機(jī)停止運(yùn)行，在此雙速風(fēng)機(jī)原理圖中，不能對(duì)電機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障實(shí)現(xiàn)保護(hù)，下圖介紹安科瑞保護(hù)器ARD3在雙速風(fēng)機(jī)應(yīng)用，主要分析ARD3保護(hù)模式下的雙速風(fēng)機(jī)控制原理，對(duì)雙速風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

圖2 雙速風(fēng)機(jī)原理圖

圖3是ARD3電機(jī)保護(hù)器在保護(hù)模式下雙速風(fēng)機(jī)的原理圖，圖中接觸器QAC1實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)行，接觸器QAC2、QAC3實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行，KT為通電延時(shí)型時(shí)間繼電器，由KT實(shí)現(xiàn)高/低速自動(dòng)切換運(yùn)行，保護(hù)器脫扣繼電器97、98實(shí)現(xiàn)塑殼斷路器的速斷功能，電機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，97、98脫扣繼電器閉合，切斷電源，95、96脫扣繼電器斷開，KT線圈失電，電機(jī)停止高/低速自動(dòng)切換運(yùn)行，電機(jī)只由外部按鈕實(shí)現(xiàn)控制，保護(hù)器實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

圖3 電機(jī)保護(hù)器保護(hù)模式雙速風(fēng)機(jī)原理圖

3.2 直接起動(dòng)典型二次圖

圖4是ARD3電機(jī)保護(hù)器直接起動(dòng)原理圖，控制方式有本地、就地兩種，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩種控制的轉(zhuǎn)換，就地控制通過現(xiàn)場控制柜按鈕等接入保護(hù)器開關(guān)量16、18、20端子實(shí)現(xiàn)，本地控制通過顯示模塊實(shí)現(xiàn)，由保護(hù)器的14、15端子實(shí)現(xiàn)控制權(quán)限的轉(zhuǎn)換，接觸器QAC線圈串接在脫扣繼電器常閉端子95、96和起動(dòng)1端子7、8上，閉合QA，按下顯示模塊的“起動(dòng)1”按鍵，使QAC主觸頭閉合，電機(jī)開始工作，按下顯示模塊“停車”按鍵，QAC線圈失電，使QAC主觸點(diǎn)釋放，電機(jī)停止工作，實(shí)現(xiàn)電機(jī)本地控制，同時(shí)，通過現(xiàn)場控制柜按鈕接入保護(hù)器開關(guān)量“起動(dòng)1”、“停止”、“復(fù)位”輸入端，實(shí)現(xiàn)電機(jī)就地啟、?？刂啤?/section>

圖4 ARD3電機(jī)保護(hù)器直接起動(dòng)原理圖

ARD3直接起動(dòng)模式主要用來對(duì)電機(jī)控制，由保護(hù)器7、8，9、10端子控制電機(jī)，可以應(yīng)用在化工、電廠、鐵路、排煙風(fēng)機(jī)、排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域，其中排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行低速、高速切換，將保護(hù)器應(yīng)用到排風(fēng)排煙風(fēng)機(jī)中，由保護(hù)器控制端子實(shí)現(xiàn)起動(dòng)控制，脫扣保護(hù)端子實(shí)現(xiàn)保護(hù)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行中的正常排風(fēng)、排煙，下面介紹ARD3控制模式應(yīng)用到排風(fēng)兼排煙風(fēng)機(jī)的控制原理，主要由保護(hù)器控制端子實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的排風(fēng)、排煙切換，在排風(fēng)、排煙過程中風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障，通過保護(hù)器95、96斷開接觸器，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)控制保護(hù)。

圖5是ARD3電機(jī)保護(hù)器直接起動(dòng)模式下在排風(fēng)兼排煙雙速風(fēng)機(jī)中應(yīng)用的原理圖，正常工作時(shí)，高低速運(yùn)行作為排風(fēng)使用，采用就地檢修手控和樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)遠(yuǎn)距離控制，高速運(yùn)行也作為排煙使用，由消防聯(lián)動(dòng)控制，F(xiàn)1、F2為消防聯(lián)動(dòng)常開、常閉觸點(diǎn)，接自消防控制屏或聯(lián)動(dòng)模塊，中間繼電器KA為消防聯(lián)動(dòng)信號(hào)，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)SAC實(shí)現(xiàn)就地手動(dòng)控制或DCS自動(dòng)控制，DCS遠(yuǎn)程控制信號(hào)K1、K2、K3，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程高速/低速起停自動(dòng)控制，通過保護(hù)器開關(guān)量輸入端子16、19、20的低速起動(dòng)按鈕SF1、高速起動(dòng)按鈕SF2、停止按鈕SS，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制高/低速起停。

圖5 排風(fēng)兼排煙雙速風(fēng)機(jī)原理圖

4 結(jié)束語

隨著當(dāng)代控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電動(dòng)機(jī)已經(jīng)成為控制系統(tǒng)中重要的一部分，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器也朝著多元化方向發(fā)展，因此我們需要充分考慮電動(dòng)機(jī)保護(hù)實(shí)際需求，超前、準(zhǔn)確、及時(shí)地判斷電動(dòng)機(jī)的故障，合理選擇保護(hù)功能和保護(hù)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的良好保護(hù)，達(dá)到提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，減少非計(jì)劃停車，減少事故損失的目的，電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件，廣泛的采用電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，不但可以提高工藝控制準(zhǔn)確性、科學(xué)性，降低故障率，而且對(duì)于提高電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，起著積極的推動(dòng)作用，因此，我們要充分了解保護(hù)器保護(hù)原理及其在不同領(lǐng)域應(yīng)用，才能更加合理的選用保護(hù)器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制，ARD3選型見附錄。

附錄

ARD3智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器選型

ARD3型號(hào)如下所示：

圖6 ARD3型號(hào)說明

注：

1、附加功能可以同時(shí)選擇多種，起動(dòng)方式、額定電流只能選擇一種，如有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流為45A，變頻起動(dòng)，需要有通訊功能、剩余電流保護(hù)、溫度保護(hù)功能，顯示方式為分體液晶顯示，訂貨型號(hào)為 ARD3—100R/LTC-90L。

2、剩余電流分為接地電流和漏電流，二者只能選其一。接地電流采用三相電流矢量和疊加而成；漏電流通過使用零序互感器檢測，在訂貨時(shí)注明漏電流信號(hào)量程，便于出廠設(shè)置。

3、4～20mA 模擬量出廠默認(rèn)為電動(dòng)機(jī)2倍額定電流，即電動(dòng)機(jī)2倍額定電流對(duì)應(yīng) 20mA，0對(duì)應(yīng) 4mA。用戶可選擇模擬量對(duì)應(yīng)的電量參數(shù)：如A相電流，B相電流，C相電流，AB 線電壓，BC線電壓，CA線電壓，有功功率等，DC4mA 對(duì)應(yīng)所選變量的最小值，DC20mA對(duì)應(yīng)所選變量的最大值，訂貨時(shí)注明具體要求，否則按默認(rèn)值設(shè)置。

4、過載保護(hù)選擇是tE時(shí)間保護(hù)或反時(shí)限過載保護(hù)，默認(rèn)是反時(shí)限過載保護(hù)，需要tE保護(hù)時(shí)要在訂貨單中注明，否則按默認(rèn)值設(shè)置。

5、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器應(yīng)與其產(chǎn)品編號(hào)一致的電流互感器、零序電流互感器配套使用。

ARD3外形尺寸

圖7 ARD3主體模塊

圖8 ARD3顯示模塊

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