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王海芹

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

1、 智能型電動機(jī)保護(hù)器與熱繼電器相比有什么好處？

相同點：

功能：兩者都有過載保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、缺相保護(hù)。

不同點：

1）保護(hù)的性：

   熱繼電器：除以上功能外沒有其他保護(hù)。

   智能型電動機(jī)保護(hù)器：過流保護(hù)（堵轉(zhuǎn)保護(hù)）、三相電流不平衡、接地/漏電保護(hù)、啟動超時保護(hù)、欠載、欠壓、過壓保護(hù)、欠功率保護(hù)、溫度保護(hù)、外部故障保護(hù)、相序保護(hù)、抗晃電、失壓重啟功能。

2）過載保護(hù)的區(qū)別：

   熱繼電器：只能做成跳閘功能，不能實現(xiàn)報警。

   智能型電動機(jī)保護(hù)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(fù)載能力。

   智能型電動機(jī)保護(hù)器：本身是互感器，所以不需要承受大電流的負(fù)載能力。

4）觸點的獨立性：

   熱繼電器：很難進(jìn)行獨立觸點的輸出。

智能型電動機(jī)保護(hù)器：可以進(jìn)行獨立觸點的輸出。

5）其他功能的對比：

智能型電動機(jī)保護(hù)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(shù)、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(dāng)前運行時間、當(dāng)前停車時間、累計運行時間、啟動電流、啟動時間、操作次數(shù)、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智能型電動機(jī)保護(hù)器的實現(xiàn)原理

三相電流采樣原理：

    電動機(jī)主回路三相電流經(jīng)三個互感器感應(yīng)出二次電流，經(jīng)過三個采樣電阻把電流信號轉(zhuǎn)成電壓信號，經(jīng)運放跟隨AD采樣電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)入微處理器，微處理器把數(shù)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(hù)判斷，超過設(shè)定值，微處理器發(fā)出電平信號驅(qū)動繼電器動作。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。

    開關(guān)量輸入工作原理：

    微處理器隨時檢測開關(guān)量的輸入狀態(tài)，通過微處理器的IO口檢測電平信號，按照設(shè)置好的驅(qū)動邏輯驅(qū)動繼電器。

    4-20mA輸出功能：

    將4-20mA設(shè)置成相應(yīng)的變送輸出，如A相電流。微處理器通過三相互感器檢測AD采樣運算后得到有效值，按以下公式，將結(jié)果經(jīng)DA轉(zhuǎn)換成模擬量輸出。

    AO = (Ia/Ie)*16+4 mA其中Ia為當(dāng)前A相電流，Ie為電動機(jī)額定電流。

3、保護(hù)功能舉例

    熱繼電器：

堵轉(zhuǎn)、過載保護(hù)都是通過金屬片發(fā)熱層度，使金屬片彎曲來斷開主回路交流接觸器的線圈，終達(dá)到保護(hù)的目的。      

    ARD智能型電動機(jī)保護(hù)器

1）過載保護(hù)

通過數(shù)學(xué)公式模擬電動機(jī)的發(fā)熱特性，通過對電動機(jī)發(fā)熱特性的分析進(jìn)行過載。我司產(chǎn)品采用的發(fā)熱計算公式為：Q=KΔI².t。此公式來源于金屬發(fā)熱模型。

通過上面兩圖對比可發(fā)現(xiàn)熱繼電器與電動機(jī)保護(hù)器過載的作用是一致的。

2）不平衡保護(hù)   

舉個實例來說明ARD電動機(jī)保護(hù)器的不平衡保護(hù)，當(dāng)IA=30A，IB=7，IC=7，Iav=60A，Ie=100A計算得不平衡率為75%，不平衡率達(dá)到保護(hù)設(shè)定值30%，保護(hù)器按照設(shè)定值通過內(nèi)部繼電器節(jié)點（95.96）斷開主回路接觸器線圈來實現(xiàn)保護(hù)電動機(jī)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(dāng)Iav小于Ie時，分母IX =Ie；當(dāng)Iav大于Ie時，分母IX =Iav。

3）阻塞保護(hù)（運行過程中）

阻塞保護(hù)適用于電動機(jī)運行過程中發(fā)生卡死。如保護(hù)器測得當(dāng)前運行電流Imax=300%，電流達(dá)到動作設(shè)定值250%時，保護(hù)器按照設(shè)定值通過內(nèi)部繼電器節(jié)點（95.96）斷開主回路接觸器線圈來實現(xiàn)保護(hù)電動機(jī)的目的，避免電機(jī)燒毀。

4）堵轉(zhuǎn)保護(hù)（啟動過程中）

電動機(jī)在起動過程中，如保護(hù)器測得起動電流為210%，大于設(shè)定的堵轉(zhuǎn)保護(hù)設(shè)定值200%，保護(hù)器按照設(shè)定值通過內(nèi)部繼電器節(jié)點（95.96）斷開主回路接觸器線圈來實現(xiàn)保護(hù)電動機(jī)的目的，避免電機(jī)燒毀。

5）起動過程

上電后，保護(hù)繼電器（95.96）閉合，按下SS1，KM線圈得電閉合，接觸器KM的輔助觸點閉合構(gòu)成自鎖回路，電動機(jī)開始工作，當(dāng)按下SF1時，線圈失電釋放，電動機(jī)停止工作。一旦電動機(jī)發(fā)生任何故障，保護(hù)器斷開保護(hù)繼電器（95.96），終保護(hù)了電動機(jī)。

圖1 ARD智能型電動機(jī)保護(hù)裝置二次接線圖

4、經(jīng)濟(jì)效益

    熱繼電器要實現(xiàn)電動機(jī)保護(hù)、控制、監(jiān)控、測量需要增加如下附件：

1）  熱繼保護(hù)器。

2）  監(jiān)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(xiàn)場顯示還需增加電流表互感器，DCS系統(tǒng)查看電流需要變送器。

4）  要監(jiān)控電源是否消失需增加電壓繼電器。

5）  電動機(jī)故障傳輸?shù)?/span>DCS系統(tǒng)需增加中間繼電器。

6）  電動機(jī)發(fā)生故障后，熱繼電器不知道何時發(fā)生的何種故障。

7）  熱繼電器參數(shù)設(shè)定后靈敏度不高。

   ARD電動機(jī)保護(hù)器*可不增加其它設(shè)備的情況下完成以上功能。

5、 熱繼電器與電動機(jī)智能保護(hù)器實現(xiàn)電動機(jī)保護(hù)的材料及價格對比

圖2 熱繼電器與電動機(jī)保護(hù)器組成的電動機(jī)回路

熱繼電器組成電動機(jī)回路：

塑殼開關(guān)、交流接觸器、電流表（外加互感器）、起動指示燈、停車指示燈、故障指示燈、熱繼電器、變送器、零序互感器（帶接地保護(hù)）、電動機(jī)。

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

價格：塑殼開關(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(hù)（LNG35 ）

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

電動機(jī)保護(hù)器組成電動機(jī)回路：

塑殼開關(guān)、交流接觸器、電動機(jī)保護(hù)器（包括電流測量顯示、電壓測量顯示、功率測量、起動停車指示燈、變送器、接地保護(hù)、抗晃電功能）、電動機(jī)。

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、故障時間、累計停車時間只要增加通訊功能就可以。

價格：塑殼開關(guān)+交流接觸器+智能電動機(jī)保護(hù)器（ARD2F-100/U+90FL）

1506+99+1280=2885

6、ARD電動機(jī)保護(hù)器選型

    ARD2F型號如下所示：

    1.ARD2F型號如下所示：

圖3 ARD2F型號說明 

表1  額定電流

表2 額定電流附加說明

注：表2數(shù)據(jù)適用于AC400V，50Hz，1500轉(zhuǎn)/分的四極鼠籠式電動機(jī) 

表3 附加功能代碼

    注：1、帶有起動控制時，保護(hù)器多提供2個起動繼電器用于順序控制外部2個接觸器的閉合/斷開，從而實現(xiàn)電動機(jī)的不同起動方式（如Y-?轉(zhuǎn)換起動、正反轉(zhuǎn)控制，自耦降壓起動等）；

        2、溫度保護(hù)的測量范圍：熱電阻100Ω～30kΩ；

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

 表4 顯示方式

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