摘要：簡要介紹了熱繼電器、電子電機(jī)保護(hù)器和智能電機(jī)保護(hù)器的優(yōu)缺點，闡述了如何正確選擇智能電機(jī)保護(hù)器，重點介紹了智能電機(jī)保護(hù)器保護(hù)模式、終端控制模式、全通信模式、半通信模式等常見工作模式，最后通過分析智能電機(jī)保護(hù)器在工程實際應(yīng)用中的常見問題，提出了相應(yīng)的解決方案和建議。

關(guān)鍵詞：智能電機(jī)保護(hù)器；過載保護(hù)；選型；工作模式；保護(hù)模式；端子控制模式；全通信模式；半通信模式；

前言

低壓電機(jī)作為有色冶煉企業(yè)底層廣泛使用的設(shè)備，其異常運行不僅影響冶煉廠的正常生產(chǎn)，而且威脅到人們的生命安全。因此，為電機(jī)設(shè)置適當(dāng)、全面的保護(hù)是非常重要的。智能電機(jī)保護(hù)器集保護(hù)、遙控、通信、遙控、顯示等功能于一體，是目前功能zui全面的電機(jī)保護(hù)設(shè)備，可以最大限度地保證設(shè)備運行的安全可靠性，實現(xiàn)智能、高精度的保護(hù)，也可以全面監(jiān)控電機(jī)的狀態(tài)。

一電機(jī)過載保護(hù)設(shè)備的發(fā)展

1熱繼電器

熱繼電器是一種傳統(tǒng)的電機(jī)保護(hù)裝置，使用不同熱膨脹系數(shù)的雙金屬片來實現(xiàn)反時限保護(hù)。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，但也存在穩(wěn)定性差、重性差、保護(hù)功能單一等缺點。

2電子電機(jī)保護(hù)器

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子電機(jī)保護(hù)器應(yīng)運而生，從最初模擬電路的固態(tài)繼電器到后來數(shù)字電路的智能繼電器，特別是微處理器的發(fā)展，實現(xiàn)了電機(jī)保護(hù)器的測量、保護(hù)和控制功能。通過采集電流、電壓、頻率和熱電阻信號，可實現(xiàn)短路、過載、堵塞、加班啟動、接地、缺相或不平衡保護(hù)等保護(hù)功能，滿足各種啟動控制方法。

3智能電機(jī)保護(hù)器

隨著微機(jī)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能電機(jī)保護(hù)器增加了通信模塊。通過雙向通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不僅可以收集數(shù)據(jù)，在線監(jiān)控運行狀態(tài)，還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。特別是現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大大減少了控制電纜的使用。

二智能電機(jī)保護(hù)器的組成

1智能電機(jī)保護(hù)器的組成

智能電機(jī)保護(hù)器由主模塊和顯示模塊組成。主模塊包括電源模塊、數(shù)字信號處理器、開關(guān)輸入輸出模塊、模擬采集模塊、通信模塊等。；顯示模塊負(fù)責(zé)顯示運行參數(shù)和保護(hù)整定值的設(shè)置。

如果主模塊和顯示模塊集成，則稱為集成智能電機(jī)保護(hù)器；如果分開，則稱為分體智能電機(jī)保護(hù)器。一些智能電機(jī)保護(hù)器的測量模塊也獨立于本體。

2智能電機(jī)保護(hù)器功能

智能電機(jī)保護(hù)器通過微處理器收集和處理電機(jī)電路的電流和電壓信號，并根據(jù)遙控指令或當(dāng)?shù)乜刂浦噶畲_定電機(jī)的啟動或停止。雖然不同品牌的產(chǎn)品名稱和型號不同，但其核心功能基本相同，具體如下：

保護(hù)功能；測量功能；測量功能；控制功能；管理功能；信息采集功能；通信功能；

三智能電機(jī)保護(hù)器的合理選擇

智能電機(jī)保護(hù)器的選擇應(yīng)根據(jù)安裝現(xiàn)場的自然環(huán)境、電磁環(huán)境、測控保護(hù)和控制要求來確定。

安裝位置的環(huán)境條件；控制電壓；測控保護(hù)要求；控制要求；通信要求；配合柜體要求

四智能電機(jī)保護(hù)器的應(yīng)用實例

在有色冶煉中，智能電機(jī)保護(hù)器的主要應(yīng)用模式是保護(hù)模式、終端控制模式、全通信模式和半通信模式。

1保護(hù)模式

在保護(hù)模式下，智能電機(jī)保護(hù)器只使用自己的保護(hù)功能和測量功能，不參與外部控制，相當(dāng)于原熱繼電器的功能。具體接線如圖1所示。

圖1保護(hù)模式接線圖

這種模式適用于原系統(tǒng)的改造升級，外部控制接線的修改很小。優(yōu)點是最大限度地降低了智能電機(jī)保護(hù)裝置本身或通信問題造成的風(fēng)險；缺點是未能充分發(fā)揮智能電機(jī)保護(hù)器的功能，遠(yuǎn)程DCS控制線仍采用硬線。一些保守客戶普遍采用這種模式，因為他們不信任通信的穩(wěn)定性和可靠性。

2端子控制模式

在端子控制模式下，智能電機(jī)保護(hù)器通過自己的開關(guān)量輸入端子收集外部控制命令，然后控制開關(guān)量輸出電機(jī)的啟停或正反轉(zhuǎn)。具體接線如圖2所示。

圖2端子控制模式接線圖

在這種模式下，智能電機(jī)保護(hù)器具有保護(hù)和控制兩個功能。與上述保護(hù)模式相比，其優(yōu)點是可以充分利用智能電機(jī)保護(hù)器的控制功能，但與保護(hù)模式一樣，其遠(yuǎn)程DCS控制線仍然是硬線。

3全通信模式

4半通信模式

五問題和建議

1智能電機(jī)保護(hù)器短路保護(hù)問題

智能電機(jī)保護(hù)器具有多種保護(hù)功能，其中短路保護(hù)就是其中之一。其主要保護(hù)邏輯是根據(jù)收集到的電流進(jìn)線分析計算的。當(dāng)電流超過電機(jī)額定電流的5倍時，其短路保護(hù)出口發(fā)出斷路器跳閘命令。跳閘命令是通過斷路器的激勵線圈實現(xiàn)的。這個邏輯本身沒有問題，問題在于智能電機(jī)保護(hù)器和激勵線圈的工作電源。正常情況下，工作電源從電機(jī)主電路的某一相上取電。當(dāng)通信控制模式接線圖外部發(fā)生三相短路時，母線的各相電壓會下降，或者當(dāng)工作電源所在相發(fā)生單相接地短路時，相電壓也會下降。當(dāng)電壓降至小于智能電機(jī)保護(hù)器和激勵脫扣器的正常工作電壓時，智能電機(jī)保護(hù)器和激勵線圈無法正常工作，短路保護(hù)也無法實現(xiàn)。事實上，電機(jī)主電路的斷路器本身具有良好的短路保護(hù)功能，因此智能電機(jī)保護(hù)器不太必要設(shè)置短路保護(hù)。

2智能電機(jī)保護(hù)器測量精度低的問題

智能電機(jī)保護(hù)器基本上只配備一組三相CT，保護(hù)器的保護(hù)功能必須是di一位的，測量和測量功能只附帶，因此配置的CT應(yīng)首先滿足保護(hù)功能的需要。保護(hù)功能中使用的CT要求較大的故障電流不能飽和，以更好地反映一次電流值，因此智能電動保護(hù)器在正常電流通過時的測量精度較低。因此，智能電機(jī)保護(hù)器的測量數(shù)據(jù)不適合作為企業(yè)的生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)。如果您想收集能耗數(shù)據(jù)，則應(yīng)單獨設(shè)置測量CT和測量表。

六ARD系列電機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品選型介紹

ARD智能電機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至660V的低壓電機(jī)電路，集保護(hù)、測量、控制、通信、運行和維護(hù)于一體。其完善的保護(hù)功能保證了電機(jī)的安全運行，具有邏輯可編程功能，可滿足各種控制方法。本產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu)，由主體、顯示單元和互感器組成，可適應(yīng)各種機(jī)柜的安裝。可選擇不同的通信模塊來滿足現(xiàn)場通信的需要。

1功能特點

■支持基波和全波電力參數(shù)測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流與電流不平衡、電流正序、負(fù)序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護(hù)功能包括過載反時限、過載定時限、接地、啟動加時、漏電、欠載、斷相、堵塞、堵塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過功率、欠功率、過壓、欠壓、相序、溫度、TE時間、外部故障、啟動次數(shù)限制、運行時間報警、故障次數(shù)報警。

■9路可編程DI輸入，默認(rèn)采用內(nèi)置DC24V電源，也可選擇外部有源濕接點。

■5路可編程DO輸出，滿足直接啟動、星三角啟動、自耦變壓器啟動等多種啟動方式。通過通信總線，可以實現(xiàn)主站對電機(jī)的遙控“啟停"。

■可選抗震功能：支持搖電立即重啟，失壓重啟。

■可選MODBUS_RTU通信、PROFIBUSDP通信，支持最多2個通信接口。

■可選擇1路DC4-20ma模擬輸出接口，與DCS系統(tǒng)相連，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控。

■有故障記錄、起動記錄、停車記錄、DI變位記錄、再起動記錄等各種事件記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中英文切換。

2產(chǎn)品選型

七結(jié)束語

智能電動機(jī)保護(hù)器替代傳統(tǒng)熱繼電器是大勢所趨，通過智能電動機(jī)保護(hù)器以總線的通信方式組網(wǎng)實現(xiàn)工廠低壓電機(jī)的遙測、遙控是智能配電和智能工廠的基本需求。智能電動機(jī)保護(hù)器要想得到更好的應(yīng)用和推廣，還需要工程設(shè)計人員和設(shè)備廠家密切配合，根據(jù)出現(xiàn)的問題提出更好的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]卞海林.智能電動機(jī)保護(hù)器在有色冶煉行業(yè)中的應(yīng)用實踐[J].有色冶金節(jié)能,2021,37(6)

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