智能马达?；て髟谟猩苯鹦幸抵械挠τ?/h1>

发布时间： 2023-05-15　　点击次数： 763次

前言

   低压电动机作为有色冶炼企业底层大量使用的设备，其异常运行不仅影响冶炼厂的正常生产，还会威胁到人的生命安全，因此为电动机设置合适而又全面的保护至关重要。智能电动机?；て骷；?、遥测、通信、?？?、显示等功能于一体，是目前电动机?；ど璞?，能最大限度保证设备运行的安全可靠性，从而实现智能化和高精度?；?，同时还能对电动机的状态进行全面监控。

一、电动机过载保护设备的发展

1.1热继电器

   热继电器是一种传统的电动机?；ぷ爸?，使用不同热膨胀系数的双金属片来实现反时限?；?。其特点是结构简单、价格低廉，但也存在稳定性、重性差和?；すδ艿ヒ坏热钡恪?/span>

1.2电子式电动机?；て?/span>

   随着电子技术的不断发展，电子式电动机?；て饔υ硕?，从最初的模拟电路的固态继电器发展到后来的数字电路的智能型继电器，特别是微处理器的发展，让电动机?；て魇迪至瞬饬俊⒈；ず涂刂乒δ苡谝惶濉Ｍü杉缌?、电压、频率和热电阻信号，可以实现短路、过载、堵转、超时起动、接地、缺相或不平衡?；さ榷嘀直；すδ?，并能满足各种起动控制方式。

1.3智能电动机?；て?/span>

   随着微机通信技术和网络技术的发展，智能电动机?；て饔衷黾恿送ㄐ拍？?，通过双向通信和组网技术，不仅可以采集数据，在线监视运行状态，还能实现远程控制。特别是现场总线型网络通信的应用，简化了网络结构，大大减少了控制线缆的使用。

二、智能电动机?；て鞴钩珊凸δ?/span>

2.1智能电动机?；て鞯墓钩?/span>

   智能电动机?；て饔芍魈迥？?、显示模块两部分构成。主体模块包含电源?？?、数字信号处理器、开关量输入输出?？?、模拟量采集?？?、通信?？榈龋幌允灸？楦涸鹣允驹诵胁问约氨；ふㄖ档纳柚?。

   若主体模块和显示?？楹衔惶澹虺莆惶迨街悄艿缍；て?；若分开，则称为分体式智能电动机?；て鳌２糠种悄艿缍；て鞯牟饬磕？橐捕懒⒂诒咎逯?。

2.2智能电动机保护器的功能

   智能电动机?；て魍ü⒋砥鞑杉⒋淼缁芈返牡缌骱偷缪剐藕?，并根据遥控指令或者就地控制指令确定电机起动或停止。虽然不同品牌的产品名称、型号各异，但其核心功能基本都一样，具体如下:

1)?；すδ堋０ü?、断相、堵转、启动超时、单相接地、短路、外部故障、欠电流、欠电压、过电压?；ず臀露缺；さ?。

2)测量功能?？刹饬肯嗟缌?、相电压、线电压、零序电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率和相位角等。

3)计量功能?？杉屏坑泄Φ缍群臀薰Φ缍?。

4)控制功能。具有多路数字量输出口，可实现电动机的直接起动、双向动、双速启动和星三角降压启动等。

5)管理功能。包括电动机累计运行时间记录，电动机累计起动次数和起动时间记录、故障动作记录和电动机起动报告。

6)信息采集功能。具备多路数字量输入接口和模拟量输入接口，可采集电动机相关的各种电气状态数字信号(断路器状态、接触器状态以及控制命令)和电动机绕组测温模拟信号。

7)通信功能?？膳浔付嘀滞ㄐ沤涌?，如Modbus、Profibus-DP、DeviceNet和Ethnet-IP等，可实现远程的起、停控制和状态量的反馈。

三、智能电动机?；て鞯暮侠硌⌒?/span>

   智能电动机保护器的选用应该根据安装地的自然环境、电磁环境以及测控保护和控制需求来确定。

1)安装位置的环境条件。主要指温度、腐蚀度、震动度、风沙、海拔、电磁污染等。和热继电器不同的是，智能电动机?；て魇且恢值缱釉骷?，对环境的要求相对严苛，这一点需要特别注意。

2)控制电压。根据系统的控制电压选择适配的智能电动机保护器，部分厂家的电动机?；て鹘鎏峁?/span>24VDC的电源输入接口。

3)测控?；ば枨蟆８莸缍睦嘈?、特点、功率大小和重要程度，选择采用哪些测量功能和保护功能。

4)控制需求。根据工艺的操作需求确定控制需求，选择手动、自动、就地控制或远程控制等控制模式以及需要的控制功能和控制点数，继而确定输入、输出端子的数量和功能是否满足要求。

5)通信需求。根据需求确定是否采用通信的方式进行遥控和遥信，进一步确定采用何种通信方式。

6)配合柜体的需求。根据不同的柜体，选择一体式还是分体式的智能电动机?；て?。一般情况下，固定柜选择一体式的保护器，抽屉柜选择分体式的?；て?/span>[4]。7)特殊需求。是否要求输入输出端子可自由定义功能。

四、智能电动机?；て鞯挠τ檬道?/span>

   在有色冶炼中，根据工艺需求和客户需求，智能电动机?；て鞯闹饕τ媚Ｊ接斜；つＪ?、端子控制模式、全通信模式和半通信模式。

4.1保护模式

   在?；つＪ较拢悄艿缍；て髦焕闷渥陨淼谋；すδ芎筒饬抗δ?，不参与外部控制，相当于原来热继电器的作用。具体接线如图1所示。

图1?；つＪ浇酉咄?/span>

   这种模式适用于原有系统的改造升级，外部的控制接线修改很小。优点在于最大限度减少了因智能电动机?；て髯爸帽旧沓鑫侍饣蛲ㄐ懦鑫侍獯吹姆缦?；缺点是没能充分发挥智能电动机保护器的功能，远程DCS控制线路仍然采用的是硬线。部分比较保守的客户由于对通信稳定性和可靠性的不信任，普遍采用这种模式。

4.2端子控制模式

   在端子控制模式下，智能电动机?；て魍ü陨淼目亓渴淙攵俗硬杉獠靠刂泼?，继而控制其开关量输出电动机的起、?；蛘醋?，具体接线如图2所示。

图2端子控制模式接线图

   在该模式下，智能电动机?；て骶弑副；ず涂刂屏礁龉δ?，相比上面的?；つＪ剑攀圃谟诳梢猿浞质褂弥悄艿缍；て鞯目刂乒δ埽捅；つＪ揭谎?，其远程DCS控制线路仍为硬线。

4.3全通信模式

   在全通信模式下，就地控制时智能电动机?；て髦黄鸨；ぷ饔茫徊斡肟刂?，相当于?；つＪ剑辉冻?/span>DCS通过通信线路控制智能?；て魇涑龅缁稹⑼；蛘醋让?。

   这种模式的优势主要体现在两个方面:一是保证了就地控制的独立性，尽可能规避通信控制带来的风险，提高了安全系数；二是大大减少了电缆的使用和接线的工作量。

   影响这种模式推广的关键因素是客户对通信的稳定性和可靠性的担忧。实际应用中，个别工程出现过通信不畅、经常掉线、易受干扰等问题，但基本都是由于通信网络方案不合理、施工质量不佳以及通信线路和产品质量有问题等因素导致的，全通信模式本身已经很成熟，并不存在大的问题，国内外早已大量应用。

4.4半通信模式

   半通信模式的特点是电机的远程DCS起、停控制仍然采用硬线，只有状态信号的上传走的是通信网络，所以称为半通信模式。

   半通信模式介于保护模式和通信模式之间，是一种折中的应用。其应用背景为:客户对智能电动机?；て餍判牟蛔?，担忧由于通信不可靠导致电机的起、停不受控制，继而影响生产或带来安全事故，故远程的控制信号仍然采用硬线方式传输。不过这种模式也为将来改为全通信模式留出了接口，方便日后升级改造。

   以上仅以普通电机单相运行为例，列出智能电动机?；て?/span>4种常用的工作模式，每种模式都有其应用的背景和现实需求，设计人员需要根据工程实际和需求来选用合适的工作模式。

五、问题和建议

5.1智能电动机保护器短路保护的问题

   智能电动机?；て骶哂泻芏嘀直；すδ?，短路?；な瞧渲兄?。其主要保护逻辑是根据采集的电流进线分析和计算，当电流超过5倍电机额定电流时，其短路?；こ隹诜⒊龆下菲魈⒚睢８锰⒚钍峭ü下菲鞯姆掷呷词迪值?。这个逻辑本身没有问题，问题出在智能电动机保护器和分励线圈的工作电源上。一般情况下，该工作电源从电动机主回路的某一相上取电，当通信控制模式接线图外部发生三相短路时，母线的各相电压会下降，或工作电源所在那一相发生单相接地短路时，该相电压也会下降。当电压下降到小于智能电动机?；て骱头掷芽燮鞯恼９ぷ鞯缪故保悄艿缍；て骱头掷呷薹ㄕ９ぷ?，短路?；ひ参薹ㄊ迪?。其实电动机主回路的断路器本身就具备很好的短路保护功能，所以智能电动机保护器设置短路?；け匾圆淮?。

5.2智能电动机?；て鞑饬孔既范鹊偷奈侍?/span>

   智能电动机?；て骰局慌浔敢蛔槿?/span>CT，而保护器的?；すδ芸隙ㄒＶぃ饬亢图屏抗δ苤皇歉酱?，因而配置的CT首先要满足保护功能的需求。?；すδ芩?/span>CT要求较大的故障电流通过时铁心不能饱和，以便较好地反映一次电流值，所以在正常电流通过时，智能电动?；て鞑饬康淖既范冉系?。因此，智能电动机?；て鞯募屏渴莶皇屎献魑笠档纳杀臼?，如果想采集能耗数据，应单设测量CT和计量表。

5.3智能电动机?；て骱捅淦灯髋浜嫌τ靡资艿?/span>

磁干扰的问题

   当智能电动机保护器与变频器安装在同一个柜内配合使用时，智能电动机?；て骰嵋蛭淦灯鞯牡绱鸥扇懦鱿治蠖鞯那榭?。某工程中，智能电动机?；て髯魑淦灯鞯呐月繁；さ缙鳎Ｇ榭鱿卤淦灯鞴ぷ魇?，旁路没有电流通过，但现场却发现智能电动机保护器不断发出漏电故障报警。理论上来说，智能电动机?；て鞯目沟绱鸥扇拍芰β愎冶曜家?，不应该出现这种情况，但实际上这种情况不少。因此建议智能电动机?；て骱捅淦灯鞣止癜?/span>装，尽可能远离，避免干扰。还有一种接线方式也经常用到，就是现场控制箱的按钮和远程的起、停信号直接接到智能电动机?；て鞯氖淙攵俗印Ｕ庵址绞降挠诺阍谟诿挥凶?，接线比较简单，但这种接线方式在工程中经常出现控制信号的干扰问题。而出现这种问题的原因在于控制信号电压的不一致:端子输入的电压为24VDC，而输出口至控制箱信号灯的电压为220VAC。如果设计者没有注意这一点，将至控制箱的所有信号合用一根控制线的话，高压干扰低压的现象就会出现，导致控制出现异常。避免这种问题的方法也很简单，只要将这两种不同电压的信号用不同的控制电缆分开即可。

5.4智能电动机保护器安装在抽屉柜中的通信问题

   目前市面上的智能电动机?；て鞑捎玫耐ㄐ判榛蚪涌谟泻芏嘀?，但无论采用何种协议或接口，当智能电动机保护器安装在抽屉单元内时就会遇到通信电缆的连接问题。抽屉单元是可移动的，甚至是可移走替换的，它通过一次插头和二次插针与外部固定的动力电缆和控制电缆连接。由于智能电动机保护器安装在抽屉单元内，它与外部通信总线之间的连接就成了一个难题。如果和其他控制信号一样采用二次插针的方式，虽然可以解决连接的问题，但由于二次插针裸露，没有屏蔽层，无法保证通信不被干扰。通信的可靠性，所以大都采用了通信电缆从柜后直接穿孔进入抽屉单元后与智能电动机保护器相连的方式。通信电缆在柜后留有余量，当抽屉单元小范围抽出时没有问题，但当抽屉单元抽出柜体时，就需要先拔掉连接头，这种做法牺牲了抽屉单元的一部分便利性。

六、ARD系列电动机?；て鞑费⌒徒樯?/span>

          ARD智能电动机?；て魇视糜诙疃ǖ缪怪?/span>660V的低压电动机回路，集?；?、测量、控制、通讯、运维于一体。其完善的保护功能确保电动机安全运行，带有逻辑可编程功能，可以满足多种控制方式。该产品采用分体式结构，由主体、显示单元、互感器组成，可适应各种柜体的安装。可选配不同通讯?？槭视ο殖⊥ㄑ缎枨?。

6.1功能特点

■支持基波和全波电力参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），电流及电流不平衡度、电流正序、负序、零序分量、电压、三相电压相角、剩余电流。

■?；すδ馨ü胤词毕?、过载定时限、接地、起动超时、漏电、欠载、断相、堵转、阻塞、短路、溢出、不平衡(电流、电压)、过功率、欠功率、过压、欠压、相序、温度、tE时间、外部故障、起动次数限制、运行时间报警、故障次数报警。

■9路可编程DI输入，默认采用内置DC24V电源，也可选择外部有源湿接点。

■5路可编程DO输出，满足直接起动，星—三角起动，自耦变压器起动，等多种起动方式，可通过通讯总线实现主站对电动机的?？亍捌?/span>/停"。

■可选抗晃电功能：支持晃电立即再启动、失压重起动。

■可选配MODBUS_RTU通讯、PROFIBUSDP通讯，支持最多2路通讯接口。

■可选配1路DC4-20mA模拟量输出接口，与DCS系统相接，可实现对现场设备的监控。

■具有故障记录、起动记录、停车记录、DI变位记录和再起动记录等各类事件记录。

■显示界面液晶显示，支持中/英文切换。

 

6.2、产品选型

 

七、结束语

   智能电动机保护器替代传统热继电器是大势所趋，通过智能电动机保护器以总线的通信方式组网实现工厂低压电机的遥测、?？厥侵悄芘涞绾椭悄芄こУ幕拘枨?。智能电动机?；て饕氲玫礁玫挠τ煤屯乒?，还需要工程设计人员和设备厂家密切配合，根据出现的问题提出更好的解决方案。

参考文献：

[1]卞海林.智能电动机?；て髟谟猩绷缎幸抵械挠τ檬导?/span>[J].有色冶金节能,2021,37(6)

[2]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

[3]GB14048.4-2020低压开关设备和控制设备第4-1部分：接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器).

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