浅谈低压电动机综合保护器

30

纯碱工业

浅谈低压电动机综合保护器

刘顺田

(大化集团大连化工股份有限公司,辽宁大连116032)

摘要:通过对电动机传统保护器分析,介绍一种新型智能电动机保护器及对其前景展望。关键词:电动机;智能型综合保护器;热继电器

中图分类号:TM

588

文献标识码:B文章编号:1005—8370(2008)03—30—04

智能化低压电动机综合保护器是采用先进工业相热继电器。

级芯片.使用表面贴装技术生产。带有液晶显示,汉对低电压保护装置,一般采用自动开关的低电化菜单操作,人机界面友好的低压综合保护装置,愈压脱扣器或起动器线圈。而对使用熔断器保护,就来愈广泛被使用,并受到用户好评。

不存在低电压保护问题。

可以说我国对中小功率电动机过载、二相运行

电动机传统保护器及存在的问题

保护大部分采用的是热元件。

分析一下热继电器。热继电器是利用热元件即我国工业与民用通用设备电力装置设计规范规

两种不同热膨胀系数的双金属片紧密结合在一起,定:交流电动机应装设短路保护,并应根据具体情况当通过一定电流时产生热量使双金属片弯曲,从而分别装设过负荷保护、两相运行保护和低电压保护。

推动了弹簧瞬跳机构动作的过电流保护器。使电路对电动机短路保护一般采用熔短器或自动开关断开。调节整定电流是通过凸轮位置改变,来调整瞬时过电流脱扣器。这种保护一旦动作,电动机基推杆的起始位置和反力弹簧的弹力。

本烧毁(定子线圈短路或接地)被从电网剔除掉了,热继电器这种结构的物理特性,决定了它的灵这对使用者来说是无能为力的。

敏性较低,受环境影响大,调节准确度不高。通过我而对于过负荷“两相运行”低电压这种不正常状们化工厂这些年使用情况来看,作为电动机过载、缺态运行,对使用者是有能力处理的,一是靠保护装置相保护,其可靠性差,容易损坏。我们曾经制作电流自动切除掉。二是发现及时人工切除。对这种不正发生器对热继电器进行校验,结果同一规格器件,通常运行状态烧损电动机的,占电动机烧损率70%一一定电流其动作时间都不一样,有的还拒动。作为80%左右。对使用者来说这正是要重视并一定要做热继电器这种器件,更谈不上动作上逻辑判断性。

好的工作。但是由于技术部件其准确度达不到要求,要做好这项工作的确难度挺大。绝大部分电动2现代化智能型电动机综合保护器

机的过载保护采用热继电器或自动开关的长延时过电流脱扣器,其整定电流按电动机额定电流1.05一电动机综合保护器我国最早从上个世纪80年1.2倍选择。对大功率电动机采用定时限或反时限代就开始使用了。当时是以电子元器件、集成电路过电流继电器,其动作电流按电动机额定电流的为主,它利用3个电流互感器检测出负载电流。在电125%.130%整定,并要保证正常起动不动作。这路中进行运算、差值比较和简单的逻辑判断。在发种保护安装繁琐,也存在灵敏度问题。过流继电器生过载、缺相、断相和电源不平衡时使继电器动作,每年得校验。

保护电动机。由于元器件不可靠性。及电路中单一对两相运行保护一般就是采用带差动导板的三

定值比较,造成操作保护回路误动、拒动时常发生,

万 

方数据

2008年第3期

而这项技术成果也就没有被推广应用。

2.1

刘顺田:浅谈低压电动机综合保护器

2.2综合保护器的特点

1)配有显示模块。可以实时显示电动机的各种运行参数;调整各种保护定值、系统参数;检查各种故障(有记忆功能);查询各种管理信息(如运行总时间等)。

2)选配编程器可进行参数定值设置、性能测试、故障查询等。

3)全面的保护功能。欠载、过载、缺相不平衡、堵转、接地、起动加速超时等10余项保护。

在以上所有的保护中过载保护是电动机最重要保护,分析一下它是如何设置整定数值的。

综合保护器的过载保护是模拟电的发热特性,根据热容量进行保护,具有反时限保护特性。

一般规程规定

>1.2,r.倍的整定电流动作;<1.05,rI倍不动作。

实际值为1.15倍的整定电流,过负荷特性曲线公式为:

T={K

目前最先进智能型电动机综合保护器的原理

及逻辑框图(见图1)

综合保护器通过对三相交流电流、电压、零序电流、热电阻值、4。20mA摸拟量和多路开关量等信号的采集,并通过信号处理电路的抗干扰、数模转换后,由CPU进行运算、处理。按各种保护特性、测量数据、控制逻辑和数据传输等要求,通过指示灯、显示端口、控制与保护输出接口、4—20mA模拟量输出等多种方式,实现电动机应用所需的智能保护测控功能。

它的进步是通过16位工业级微处理器CPU、网络技术经控制软件对采集信号、输人信号进行智能化处理比较。达到智能保护、故障维护、控制、测量于一体的低压综合保护装置。

log。[胪/(Ⅳ2一1.15)]}/1.15

式中:r——实际动作时间;

K——曲线速率;,——实际电流;,rl——电动机额定电流。

N=I,lh

举例:当K取10(一般来说)1.2,rI(N=1.2,rl/,r1.1.2)为例,则动作时间:

r={10loge[1.22/(1.221.152)]}:13.9那么综合保护器在过载保护参数设定时,根据以上要求就有4个参数需要设定。

1)K系数

设置有如下方式:①电动机的过载能力曲线;②电动机的过载保护级别;③一般常用电动机过载保

图1保护逻辑框图

护动作速度。表I为K系数的设置方式。

表1

K系数的设置方式

2.3硬件原理及框图(见图2)

万方数据 

fq

32

纯碱工业

一重起动I『.

一抗晃电.I

L1●

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T1

;l笸扮l

信I斗’H1旰,电丹r

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1D02控着T2。j

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21)01翻

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---t欠电压保护I

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接触A状态10I

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罂。

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通讯电路

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24VGND

150,曲、6c.F.P.

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方数据

2008年第3期2)冷热曲线比

刘顺田:浅谈低压电动机综合保护器

33

运行电流80A左右。在输送物料中有时掉有铁器杂物,把刮板翅子成列挂坏,电流也就是95A左右,过流继电器不动作,操作员发现不及时及易造成设备事故。原来解决办法就是电流继电器整定值小一些,在按起动按钮时间长一点,把继电器短接掉。采用综合保护器实现这种功能就容易多了。

5)通讯功能。通过串行接口与现场总线系统连接,实现通讯组网,总线控制。

主要影响电动机在没有过载情况下热容量计算。热容量计算主要分为2个部分,没有过载(稳态

热容量)和过载下热容量(过载热容量)。过载后热

容量的计算是以稳态热容量为基础开始叠加,也就是说冷热曲线比主要影响过载热容量的起点。不考虑电动机在没有过载情况下的发热,该参数可设置为100%。一般冷热曲线比参数取20%一100%。

3)冷却时间

主要影响电动机过载动作后复位时间。其数值

5.1050

3发展前景

现在工业自动化装置都依靠DCS系统或PLC系统进行控制,它只能完成电动机的基本控制,对电动机的保护、整定、参数测量和事故记录只能靠大量的外围设备。这些年随着电动机综合保护器的发展,建立MOO马达控制中心,通过组网集中控制电动机。如通过串行接口,实现与现场总线系统的连接,经过通讯组网,控制中心可以采集到每台电动机的当前运行参数,同时也可以通过上位机组态对所有电动机实现逻辑操作控制,实现工程师工作站,做到MCC马达控制中心无人值守。通过无线网主要工作人员的手机上可显示您所需要的数据。

min。类似热继电器的双金属片动作后,恢

复到初始位置的时间。最终目的保证电动机散热后才能再起动。

4)允许起动热容

主要决定电动机过载动作热容量降低到什么程度再起动电动机。一般降低15%即可。

通过以上参数设定可看出,如果电动机反复过载在恢复起动时间上必须满足2—3个条件,而不是象热继电器设定1个定值就可以了。

4)综合保护器除正常起动、可逆起动、Y—X起动、降压起动等控制功能外,通过编程器可实现起停、互锁逻辑电路,去掉繁琐二次线路及继电器。例如我单位一斜坡输送埋刮板。电动机是55kW6极,起动时电流是额定电流5—6倍(尼=105A),正常

收稿日期:2008—03一07

中国纯碱工业协会2008年会员大会在广州召开

3月25日至28日,中国纯碱工业协会在广州召开了六届二次会员大会。协会会长底同立向大会做了“2007年纯碱行业生产经营情况及2008年的形势和任务”;协会副会长兼秘书长王锡岭向大会做了“中国纯碱工业协会2007年工作总结及2008年工作计划”的报告;秘书处办公室主任程霖向大会做了“2007年会费收支情况”的报告。会议由协会副会长肖庆周主持。

底同立会长在报告中,对2007年纯碱行业的生产经营情况进行了深入的分析和总结,并对2008年纯碱和氯化铵的市场形势做了预测。他指出,2007年我国纯碱和氯化铵产量均创历史新高,但是,企业要冷静面对当前形式,防止纯碱产能过快增长,促进行业的健康和平稳发展。另外,他强调,。节能减排”是建设纯碱强国的必由之路,是提高生产技术水平的契机,全行业要继续深入开展“节能减排”工作,促进行业技术进步。

王锡岭秘书长在会上,总结了2007年协会的主要工作,并对2008年协会的工作计划作了安排。他指出,今年,纯碱行业面临三大任务,即:一、正确分析预测今年市场走势,制定正确的营销策略;二、继续抓好“节能减排”,促进行业技术进步;三、防止能力过快增长,促进行业健康、平稳发展。围绕以上任务,协会应重点抓好以下几项工作:开好3个例会;关注市场趋势,研究经营策略;继续抓好“节能减排”工作,推动行业技术进步;防止能力过快增长,促进行业健康、平稳发展;继续做好信息服务;做好名牌产品的评选工作;做好对外交流工作。

与会代表就以上三个报告进行了认真的讨论,审议并通过了三个报告。最后,底同立会长就分组讨论中代表们关心的问题进行了总结。

万方数据 

浅谈低压电动机综合保护器

作者:刘顺田, LIU Shun-tian

作者单位:大化集团,大连化工股份有限公司,辽宁,大连,116032刊名:纯碱工业

英文刊名:SODA INDUSTRY年,卷(期):2008,(3)引用次数:

1次

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引证文献(1条)

1. 张兆东 电动机智能保护装置的研究[期刊论文]-江西科学 2009(2)

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_cjgy200803009.aspx

下载时间:2010年5月22日

30

纯碱工业

浅谈低压电动机综合保护器

刘顺田

(大化集团大连化工股份有限公司,辽宁大连116032)

摘要:通过对电动机传统保护器分析,介绍一种新型智能电动机保护器及对其前景展望。关键词:电动机;智能型综合保护器;热继电器

中图分类号:TM

588

文献标识码:B文章编号:1005—8370(2008)03—30—04

智能化低压电动机综合保护器是采用先进工业相热继电器。

级芯片.使用表面贴装技术生产。带有液晶显示,汉对低电压保护装置,一般采用自动开关的低电化菜单操作,人机界面友好的低压综合保护装置,愈压脱扣器或起动器线圈。而对使用熔断器保护,就来愈广泛被使用,并受到用户好评。

不存在低电压保护问题。

可以说我国对中小功率电动机过载、二相运行

电动机传统保护器及存在的问题

保护大部分采用的是热元件。

分析一下热继电器。热继电器是利用热元件即我国工业与民用通用设备电力装置设计规范规

两种不同热膨胀系数的双金属片紧密结合在一起,定:交流电动机应装设短路保护,并应根据具体情况当通过一定电流时产生热量使双金属片弯曲,从而分别装设过负荷保护、两相运行保护和低电压保护。

推动了弹簧瞬跳机构动作的过电流保护器。使电路对电动机短路保护一般采用熔短器或自动开关断开。调节整定电流是通过凸轮位置改变,来调整瞬时过电流脱扣器。这种保护一旦动作,电动机基推杆的起始位置和反力弹簧的弹力。

本烧毁(定子线圈短路或接地)被从电网剔除掉了,热继电器这种结构的物理特性,决定了它的灵这对使用者来说是无能为力的。

敏性较低,受环境影响大,调节准确度不高。通过我而对于过负荷“两相运行”低电压这种不正常状们化工厂这些年使用情况来看,作为电动机过载、缺态运行,对使用者是有能力处理的,一是靠保护装置相保护,其可靠性差,容易损坏。我们曾经制作电流自动切除掉。二是发现及时人工切除。对这种不正发生器对热继电器进行校验,结果同一规格器件,通常运行状态烧损电动机的,占电动机烧损率70%一一定电流其动作时间都不一样,有的还拒动。作为80%左右。对使用者来说这正是要重视并一定要做热继电器这种器件,更谈不上动作上逻辑判断性。

好的工作。但是由于技术部件其准确度达不到要求,要做好这项工作的确难度挺大。绝大部分电动2现代化智能型电动机综合保护器

机的过载保护采用热继电器或自动开关的长延时过电流脱扣器,其整定电流按电动机额定电流1.05一电动机综合保护器我国最早从上个世纪80年1.2倍选择。对大功率电动机采用定时限或反时限代就开始使用了。当时是以电子元器件、集成电路过电流继电器,其动作电流按电动机额定电流的为主,它利用3个电流互感器检测出负载电流。在电125%.130%整定,并要保证正常起动不动作。这路中进行运算、差值比较和简单的逻辑判断。在发种保护安装繁琐,也存在灵敏度问题。过流继电器生过载、缺相、断相和电源不平衡时使继电器动作,每年得校验。

保护电动机。由于元器件不可靠性。及电路中单一对两相运行保护一般就是采用带差动导板的三

定值比较,造成操作保护回路误动、拒动时常发生,

万 

方数据

2008年第3期

而这项技术成果也就没有被推广应用。

2.1

刘顺田:浅谈低压电动机综合保护器

2.2综合保护器的特点

1)配有显示模块。可以实时显示电动机的各种运行参数;调整各种保护定值、系统参数;检查各种故障(有记忆功能);查询各种管理信息(如运行总时间等)。

2)选配编程器可进行参数定值设置、性能测试、故障查询等。

3)全面的保护功能。欠载、过载、缺相不平衡、堵转、接地、起动加速超时等10余项保护。

在以上所有的保护中过载保护是电动机最重要保护,分析一下它是如何设置整定数值的。

综合保护器的过载保护是模拟电的发热特性,根据热容量进行保护,具有反时限保护特性。

一般规程规定

>1.2,r.倍的整定电流动作;<1.05,rI倍不动作。

实际值为1.15倍的整定电流,过负荷特性曲线公式为:

T={K

目前最先进智能型电动机综合保护器的原理

及逻辑框图(见图1)

综合保护器通过对三相交流电流、电压、零序电流、热电阻值、4。20mA摸拟量和多路开关量等信号的采集,并通过信号处理电路的抗干扰、数模转换后,由CPU进行运算、处理。按各种保护特性、测量数据、控制逻辑和数据传输等要求,通过指示灯、显示端口、控制与保护输出接口、4—20mA模拟量输出等多种方式,实现电动机应用所需的智能保护测控功能。

它的进步是通过16位工业级微处理器CPU、网络技术经控制软件对采集信号、输人信号进行智能化处理比较。达到智能保护、故障维护、控制、测量于一体的低压综合保护装置。

log。[胪/(Ⅳ2一1.15)]}/1.15

式中:r——实际动作时间;

K——曲线速率;,——实际电流;,rl——电动机额定电流。

N=I,lh

举例:当K取10(一般来说)1.2,rI(N=1.2,rl/,r1.1.2)为例,则动作时间:

r={10loge[1.22/(1.221.152)]}:13.9那么综合保护器在过载保护参数设定时,根据以上要求就有4个参数需要设定。

1)K系数

设置有如下方式:①电动机的过载能力曲线;②电动机的过载保护级别;③一般常用电动机过载保

图1保护逻辑框图

护动作速度。表I为K系数的设置方式。

表1

K系数的设置方式

2.3硬件原理及框图(见图2)

万方数据 

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32

纯碱工业

一重起动I『.

一抗晃电.I

L1●

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一过电压保护l

一5Do

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5D02

n序l

E2

I≯\

---t欠电压保护I

II

电MCL—一欠羹保护I

--I欠功率保护l

接触A状态10I

=l芗口

一起动过诜保护卜一

--t过载保护t--

接触B状态2DI=I芗口

一电流不平衡保护I--

断路墨状态3DI

碗门

模微

--t接地/嗣电保护J

COM

复位警入

4DI耄l弘口--I开关量工艺联簟佴讲一

-I.390

信●●●

3DO

拟号

工艺联蕾t1"入

5Dll信号输出电路【一4DO

耄l弘口\

出6DI量

一起动准备好l

4DO

可稿程

1:1

=l≯口量

—.{运行状态信号|

可萎程7DI=l芗q+处

—1装置故摩信引

可羞程8DI=I弘口—一故障跳同信引

可萎程

9DI开

—一故障拒警信号l

皇I弘口

—i山^^

公共墙

DIc

关三

——∥运仃/是神

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信号灯回蓐

—≥。.,。。矗

ZV馥■/覆誓

Ub

电。

。2髟通讯

Uc

罂。

一键盘显示接口I

1[I

l圈

AC8扣220V

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P[_____L+5VGND

通讯电路

置—÷T5v

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_______。_L-24V

U0.Ub.Uc遘

■埘■山奠

IAO+14—20mAST500E

24VGND

150,曲、6c.F.P.

●●

lAO一卜出

--I

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万 

方数据

2008年第3期2)冷热曲线比

刘顺田:浅谈低压电动机综合保护器

33

运行电流80A左右。在输送物料中有时掉有铁器杂物,把刮板翅子成列挂坏,电流也就是95A左右,过流继电器不动作,操作员发现不及时及易造成设备事故。原来解决办法就是电流继电器整定值小一些,在按起动按钮时间长一点,把继电器短接掉。采用综合保护器实现这种功能就容易多了。

5)通讯功能。通过串行接口与现场总线系统连接,实现通讯组网,总线控制。

主要影响电动机在没有过载情况下热容量计算。热容量计算主要分为2个部分,没有过载(稳态

热容量)和过载下热容量(过载热容量)。过载后热

容量的计算是以稳态热容量为基础开始叠加,也就是说冷热曲线比主要影响过载热容量的起点。不考虑电动机在没有过载情况下的发热,该参数可设置为100%。一般冷热曲线比参数取20%一100%。

3)冷却时间

主要影响电动机过载动作后复位时间。其数值

5.1050

3发展前景

现在工业自动化装置都依靠DCS系统或PLC系统进行控制,它只能完成电动机的基本控制,对电动机的保护、整定、参数测量和事故记录只能靠大量的外围设备。这些年随着电动机综合保护器的发展,建立MOO马达控制中心,通过组网集中控制电动机。如通过串行接口,实现与现场总线系统的连接,经过通讯组网,控制中心可以采集到每台电动机的当前运行参数,同时也可以通过上位机组态对所有电动机实现逻辑操作控制,实现工程师工作站,做到MCC马达控制中心无人值守。通过无线网主要工作人员的手机上可显示您所需要的数据。

min。类似热继电器的双金属片动作后,恢

复到初始位置的时间。最终目的保证电动机散热后才能再起动。

4)允许起动热容

主要决定电动机过载动作热容量降低到什么程度再起动电动机。一般降低15%即可。

通过以上参数设定可看出,如果电动机反复过载在恢复起动时间上必须满足2—3个条件,而不是象热继电器设定1个定值就可以了。

4)综合保护器除正常起动、可逆起动、Y—X起动、降压起动等控制功能外,通过编程器可实现起停、互锁逻辑电路,去掉繁琐二次线路及继电器。例如我单位一斜坡输送埋刮板。电动机是55kW6极,起动时电流是额定电流5—6倍(尼=105A),正常

收稿日期:2008—03一07

中国纯碱工业协会2008年会员大会在广州召开

3月25日至28日,中国纯碱工业协会在广州召开了六届二次会员大会。协会会长底同立向大会做了“2007年纯碱行业生产经营情况及2008年的形势和任务”;协会副会长兼秘书长王锡岭向大会做了“中国纯碱工业协会2007年工作总结及2008年工作计划”的报告;秘书处办公室主任程霖向大会做了“2007年会费收支情况”的报告。会议由协会副会长肖庆周主持。

底同立会长在报告中,对2007年纯碱行业的生产经营情况进行了深入的分析和总结,并对2008年纯碱和氯化铵的市场形势做了预测。他指出,2007年我国纯碱和氯化铵产量均创历史新高,但是,企业要冷静面对当前形式,防止纯碱产能过快增长,促进行业的健康和平稳发展。另外,他强调,。节能减排”是建设纯碱强国的必由之路,是提高生产技术水平的契机,全行业要继续深入开展“节能减排”工作,促进行业技术进步。

王锡岭秘书长在会上,总结了2007年协会的主要工作,并对2008年协会的工作计划作了安排。他指出,今年,纯碱行业面临三大任务,即:一、正确分析预测今年市场走势,制定正确的营销策略;二、继续抓好“节能减排”,促进行业技术进步;三、防止能力过快增长,促进行业健康、平稳发展。围绕以上任务,协会应重点抓好以下几项工作:开好3个例会;关注市场趋势,研究经营策略;继续抓好“节能减排”工作,推动行业技术进步;防止能力过快增长,促进行业健康、平稳发展;继续做好信息服务;做好名牌产品的评选工作;做好对外交流工作。

与会代表就以上三个报告进行了认真的讨论,审议并通过了三个报告。最后,底同立会长就分组讨论中代表们关心的问题进行了总结。

万方数据 

浅谈低压电动机综合保护器

作者:刘顺田, LIU Shun-tian

作者单位:大化集团,大连化工股份有限公司,辽宁,大连,116032刊名:纯碱工业

英文刊名:SODA INDUSTRY年,卷(期):2008,(3)引用次数:

1次

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引证文献(1条)

1. 张兆东 电动机智能保护装置的研究[期刊论文]-江西科学 2009(2)

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