三相电动机保护器

ARD3智能电动机保护器（以下简称ARD3），适用于额定电压至AC690V、额定电流至AC800A、额定频率为50/60Hz的电动机。产品体积小，结构紧凑，安装方便，在低压控制终端柜和1/4模数及以上各种抽屉柜中可直接安装使用，提高了控制回路的可靠性和自动化水平。
ARD3采用模块化的产品结构形式，包括主体（保护控制功能模块）、互感器检测模块、远程显示模块。根据需要选配ARD3的功能模块或附件，与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号、现场总线通信等功能。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、船舶、以及民用建筑等领域。
成功案例

　　纸业项目：福建联盛纸业 威海龙港纸业 新阳纸业 广州越威纸业 湛江晨鸣纸业

　　东莞白天鹅纸业 广东玖龙纸业 广东乳源东阳光业 广东顺龙木业 杭州新华纸业有限公司

　　好当家海盛纸业 河南龙丰纸业 河南裕农纸业 华发纸业(福建) 吨高强瓦楞原纸项目

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　　水泥项目：白川水泥 泰山石膏 蒙西水泥 蒙古国水泥厂 祁连山成县水泥

　　湖北华新水泥 河北天福水泥 哈尔滨水泥厂 陕西满意水泥 甘肃省祁连山文县水泥

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电机保护器的技术难点
　　电机保护器使用可靠的通讯协议，用于模块数据通讯处理。此套协议要带有模块识别、数据传送、数据校验、冲突检测、仲裁等功能。同时对传输数据格式做好规定控制工程网版权所有，即起始位、停止位、数据位、检验位，数据校验等。传输数据格式可以参考常规数据传输模式，起始位1位，数据位8位/7位，停止位1位/2位，校验位1位，检验位可以选择奇、偶校验。数据传输要带有校验数据，可以采用CRC等校验方式。
　　电机保护器产品继电器输出是不能误动作的，继电器输出通常用于控制电机运行状态或信号传输，一旦出现误动，影响很大。误动的原因有多种，不符合标准的规范而引起的误动;产品抗干扰性不好，受到干扰引起误动。
　　作为电机保护器要符合《GB14048.4低压开关设备和控制设备 机电式接触器和电动机起动器》和《JB/T10736—2007低压电机保护器》等标准的要求，设计者以相关标准作为设计依据，这样可以减少功能上的偏差带来的误动。
　　由于电机保护器产品抗干扰性能不好而产生的误动，对设计者有很大的考验。干扰的传播途径有很多种控制工程网版权所有，产品供电电源，空间电磁信号，连接线耦合等，强干扰会引起产品死机等工作状态不正常。常规使用看门狗来保证产品死机后自动复位的方法，在保护类产品中并不完全适用，通过看门狗进行复位时，继电器会出现瞬间工作状态跳变，很可能造成误动作。
　　可编程逻辑功能，使用者对产品需求多种多样，将使用者的要求分好类，通过上位机配置软件进行功能编程。需要有行业经验丰富的工程师参与需求功能库的建立，通过时尽量在硬件上做到通用化，即硬件采用一个平台，对硬件平台写入不同的程序(是指由客户编制的程序)，执行不同的功能。

ARD智能型电动机保护器与热继电器相比有哪些优势
　　1、 智能型电动机保护器与热继电器相比有什么好处?
　　相同点：
　　功能：两者都有过载保护、堵转保护、缺相保护。
　　不同点：
　　1)保护的全面性：
　　热继电器：除以上功能外没有其他保护。
　　智能型电动机保护器：过流保护(堵转保护)、三相电流不平衡、接地/漏电保护、启动**时保护、欠载、欠压、过压保护、欠功率保护、温度保护、外部故障保护、相序保护、抗晃电、失压重启功能。
　　2)过载保护的区别：
　　热继电器：只能做成跳闸功能，不能实现报警。
　　智能型电动机保护器：既可做成跳闸功能，也可以做成报警。
　　3)大电流承受能力：
　　热继电器：本身是双金属片，所以需要承受大电流的负载能力。
　　智能型电动机保护器：本身是互感器，所以不需要承受大电流的负载能力。
　　4)触点的独立性：
　　热继电器：很难进行独立触点的输出。
　　智能型电动机保护器：可以进行独立触点的输出。
　　5)其他功能的对比：
　　智能型电动机保护器具有热继电器所不具备的控制功能、测量功能(三相电流、电压、功率、功率因数、电能、频率、热容量、电流不平衡率、漏电流值等)、故障记录功能(当前运行时间、当前停车时间、累计运行时间、启动电流、启动时间、操作次数、输入输出状态、8次故障记录、运行状态指示)、4-20mA输出功能、通讯功能、状态量检测功能。
　　2、 ARD智能型电动机保护器的实现原理
　　三相电流采样原理：
　　电动机主回路三相电流经三个互感器感应出二次电流，经过三个采样电阻把电流信号转成电压信号，经运放跟随AD采样电路转换成数字信号进入微处理器，微处理器把数字信号用微积分算法得到三相电流的有效值，用于显示与保护判断，**过设定值，微处理器发出电平信号驱动继电器动作。其余的模拟量输入(如电压、零序电流、AI模拟量输入)原理与其相同。
　　开关量输入工作原理：
　　微处理器随时检测开关量的输入状态，通过微处理器的IO口检测电平信号，按照设置好的驱动逻辑驱动继电器。
　　4-20mA输出功能：
　　将4-20mA设置成相应的变送输出，如A相电流。微处理器通过三相互感器检测AD采样运算得到有效值，按以下公式，将结果经DA转换成模拟量输出。
　　AO = (Ia/Ie)*16+4 mA其中Ia为当前A相电流，Ie为电动机额定电流。
　　3、保护功能举例
　　热继电器：
　　堵转、过载保护都是通过金属片发热层度，使金属片弯曲来断开主回路交流接触器的线圈，达到保护的目的。
　　ARD智能型电动机保护器
　　1)过载保护
　　通过数学公式模拟电动机的发热特性，通过对电动机发热特性的分析进行过载。我司产品采用的发热计算公式为：Q=KΔI2.t。此公式来源于金属发热模型。
　　2)不平衡保护
　　举个实例来说明ARD电动机保护器的不平衡保护，当IA=30A，IB=75A，IC=75A，Iav=60A，Ie=100A计算得不平衡率为75%，不平衡率达到保护设定值30%，保护器按照设定值通过内部继电器节点(95.96)断开主回路接触器线圈来实现保护电动机的目的。
　　三相不平衡率计算公式为：|I-Iav|/IX，Iav为三相电流平均值，当Iav小于Ie时，分母IX =Ie;当Iav大于Ie时，分母IX =Iav。
　　3)阻塞保护(运行过程中)
　　阻塞保护适用于电动机运行过程中发生卡死。如保护器测得当前运行电流Imax=300%，电流达到动作设定值250%时，保护器按照设定值通过内部继电器节点(95.96)断开主回路接触器线圈来实现保护电动机的目的，避免电机烧毁。
　　4)堵转保护(启动过程中)
　　电动机在起动过程中，如保护器测得起动电流为210%，大于设定的堵转保护设定值200%，保护器按照设定值通过内部继电器节点(95.96)断开主回路接触器线圈来实现保护电动机的目的，避免电机烧毁。
　　5)起动过程
　　上电后，保护继电器(95.96)闭合，按下SS1，KM线圈得电闭合，接触器KM的辅助触点闭合构成自锁回路，电动机开始工作，当按下SF1时，线圈失电释放，电动机停止工作。一旦电动机发生任何故障，保护器断开保护继电器(95.96)，保护了电动机。
　　4、经济效益
　　热继电器要实现电动机保护、控制、监控、测量需要增加如下附件：
　　1) 热继保护器。
　　2) 监控需要增加I/O模块。
　　3) 测量需增加合分闸指示灯、测量电流需增加电流表，现场显示还需增加电流表互感器，DCS系统查看电流需要变送器。
　　4) 要监控电源是否消失需增加电压继电器。
　　5) 电动机故障传输到DCS系统需增加中间继电器。
　　6) 电动机发生故障后，热继电器不知道何时发生的何种故障。
　　7) 热继电器参数设定后灵敏度不高。
　　ARD电动机保护器完全可不增加其它设备的情况下完成以上功能。
　　5、 热继电器与电动机智能保护器实现电动机保护的材料及价格对比
　　热继电器组成电动机回路：
　　塑壳开关、交流接触器、电流表(外加互感器)、起动指示灯、停车指示灯、故障指示灯、热继电器、变送器、零序互感器(带接地保护)、电动机。
　　注：电压测量还需要增加电压表和电压互感器，现场传到DCS系统还需要很多硬接线。
　　价格：塑壳开关(T4N250)+交流接触器(A9-30-10)+电流表(外加互感器)+指示灯(CP1-10R-10)+热继电器(TA110DU90)+变送器+带接地保护(LNG35 5A)
　　1506+99+100+14.8*3+581+400+646=3376.4
　　电动机保护器组成电动机回路：
　　塑壳开关、交流接触器、电动机保护器(包括电流测量显示、电压测量显示、功率测量、起动停车指示灯、变送器、接地保护、抗晃电功能)、电动机。
　　注：电压测量不需要增加互感器、要上传所有状态量、模块量、故障原因、故障时间、累计停车时间只要增加通讯功能就可以。
　　价格：塑壳开关+交流接触器+智能电动机保护器(ARD2F-100/U+90FL)
　　1506+99+1280=2885

电动机保护器的正确安装、接线、调试
① 根据安装部位要求方式和保护功能的需要，合理选择保各项保护动作参数设置。
② 按电动机保护器产品使用说明书要求正确安装，应按各接线端子用途正确无误连接，工作电源应接在控制回路前，并注意标称电压与实际电压相符合。
③ 电动机保护器配用电流变比互感器时，若设备现场或控制室需电流表显示时，另配一个电流互感器，不然对配带电流表的那相电流显示会有影响。
④ 安装分体式的电动机保护器不要将不同编号的配套互感器和显示部分共同使用。
⑤ 调试通讯协议，可以按用户要求改进，模拟量4-20毫安接口输出量应与连接设备相匹配使用。
正确接地，低压系统为TN-C保护系统时，电动机保护器负载侧的设备的接地保护(PE)线必须改为按TT系统的保护接地，中性(N)线不得重复接地，不得作为保护线。
电动机保护器在化工行业抗晃电中的应用
　　摘要
　　介绍目前常用的抗晃电措施，着重介绍使用电动机保护实现抗晃电的方法。
　　0 引言
　　“晃电”指的是电网因雷击、对地短路、重合闸、设备起动、发电厂故障及其他原因造成电网电压短时失压、电网电压短时大幅度波动、短时断电数秒等的电能质量事件。化工企业对系统供电可靠性的要求较高，一旦出现供电系统晃电，会引起保护设备欠压误保护、生产设备意外停机，致使生产线瘫痪、事故扩大，导致非常大的经济损失，甚至对操作人员的安全构成威胁。
　　1常用的抗晃电的措施
　　1.1 UPS抗晃电系统
　　DCS、PLC等控制系统的工作电源由UPS电源接入，实现抗晃电的目的。电网正常工作时，给负载供电，同时给储能电池充电;当市电欠压或突然掉电时，UPS电源开始工作，由储能电池给负载供电。
　　系统发生晃电时，接触器的线圈依靠UPS供电正常工作，保持主触头的吸合，避免晃电造成电机停机;当母线失电**过一定的时间后，根据二次控制部分设定时间断开输出，避免电压恢复后事故的发生。
　　1.2 DC-BANK 抗晃电系统
　　变频器抗晃电有如下方法：
　　(1)取消变频器低压保护设置，设置快速重起动。该方法缺点是关键电机的停止、重起会影响生产的连续性和造成次品增加，另外低压往往会表现为变频器的过流保护，而取消过流保护会增加变频器本身损坏隐患，因此，这种方式在连续性生产要求较高的石化企业很少使用。
　　(2)DC-BANK系统，主要应用于变频电机和PLC/DCS 供电系统。电网正常时变频器由交流母线供电，DC-BANK 系统处于热备状态;电网晃电或备自投切换时，电网电压下降，转换成由DC-BANK 向变频器的直流母线供电，变频器保持正常工作。
　　1.3 电动机的抗晃电措施
　　交流接触器广泛使用于低压电动机控制系统中，晃电发生后接触器断开，会使电动机停转。
　　电动机抗晃电主要为接触器抗晃电，交流接触器的抗晃电方法：
　　(1)采用抗晃电接触器(具有延时释放/避开弹跳区的接触器)，晃电出现时接触器不立即释放,也不工作在临界弹跳区。
　　(2)在原有的交流接触器上增加延时模块。
　　(3)加装再起动控制器。
　　(4)使用带有抗晃电功能的电动机保护器。电动机保护器具有过载、断相、不平衡、堵转、阻塞、起动**时、过压、欠压、接地、漏电等保护功能;具有电流测量、电压测量、频率测量、功率测量等测量功能;具有起动控制、抗晃电功能、失压重起等控制功能;具有4-20mA DC变送输出，MODBUS、PROFIBUS通讯功能。
　　工作原理如下：95-96接点作为保护接点，保护器上电后处于常闭状态，当出现故障或辅助电源断电后变为常开状态;7-8接点同起动按钮SB2并联，出现晃电后7-8吸合维持控制回路处于起动状态，电压瞬间后可执行重起功能。
　　采用直接起动方式的抗晃电控制原理如图10所示，95-96接点功能同图9，7-8接点为起动控制继电器，保护器接收到SB1发出点动起动信号后，7-8吸合并自保持，接触器KM线圈得电接通电机主回路;保护器接收到SB2发出点动停止信号后，7-8输出断开，接触器KM线圈失电，断开电机主回路;发生晃电后，线圈KM失电，电机主回路被切断，保护器根据晃电时间长短自动选择执行“立即重起动”，“分批延时自起动”或“禁止起动”。
　　电动机保护器行业标准(JB/T 10736)中对抗晃电(失压重起)功能描述要求：“具有欠电压(失压)重起动保护功能的保护器，因主电路欠电压故障或失压停车，若在“立即重起动时间”内电压恢复至正常(允许重起动设定值以上)时，保护器可使电动机立即恢复至电动机停车前的运行状态(不经过起动延时、降压等过程);若**过“立即重起动失压时间”而在“延时重起动延时时间”设定时间内，电压恢复至欠电压(失压)重起动设定值以上，则电动机按“延时重起动延时时间”延时起动(与正常起动的过程相同)，延时时间允许误差为±10%;若**过“延时重起动延时时间”后电压恢复，则电动机不再自动重起动，恢复电压值误差不大于±10%。”
　　2 电动机保护器抗晃工作原理及相关参数的设置
　　以安科瑞ARD系列电动机保护为例。为实现抗晃电功能，电动机保护器需带有抗晃电模块，将交流电输入接在抗晃电模块的输入端，抗晃电模块的输出接到电动机保护器的辅助电源输入端，电动机保护器的电压测量信号取自接触器上级，防止晃电时接触器脱开，无法测得恢复电压。线路正常供电时抗晃电模块的内部储能装置处于储能状态，晃电期间由抗晃电模块储能设备向电动机保护器供电，维持电动机保护器正常工作。当系统电压恢复到“重起动电压”后，电动机保护器对晃电持续时间进行判断，时间小于“立即重起动失电时间”立即吸合“输出继电7-8起动电动机;晃电时间长于“立即重起动失电时间”，而小于“允许失电时间”，执行延时重起动;晃电时间长于“允许失电时间”，不执行起动。
　　电动机保护器可以实现晃电立即重起动、失压延时重起动、失压时间过长闭锁起动，并且带有过载、断相、堵转、阻塞、过压、欠功率等全面的保护功能，可以确保电动机的平稳运行，并减少系统投资。
　　3 结束语
　　本文介绍了几种常见的晃电处理方法，着重介绍电动机保护器实现抗晃电的方法。

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江苏安科瑞电器制造有限公司是安科瑞电气股份有限公司（证券代码：300286 SZ.）的全资子公司，是电动机保护器、导轨电能表、有源滤波柜、工矿用电、远程预付费系统、智能无线测温系统、三相智能电能表、微机保护装置厂家等系列产品的生产基地。公司位于江苏省江阴市，目前现代化生产厂房面积达3万平方米，电子组装生产线均采用无铅生产工艺，生产检测设备自动化程度高，公司采用的信息管理系统，是江苏省两化融合试点企业。公司通过在产品、技术、生产工艺上的技术积累和持续创新，围绕国家产业政策和市场导向，成功实现科技转型，由原来普通数显仪表和电量传感器的生产转到智能网络电力仪表、智能马达保护装置、智能光伏汇流装置、电能质量装置、电气火灾装置、消防电源设备、隔离电源柜、有源滤波装置、光伏汇流箱、光伏并网逆变器等产品的产业化，目前已发展成为一家集研发、生产、销售于一体的江苏省。公司还先后与上海电科所、东南大学、中国矿业大学等科研院所、高校组成产学研联合体，围绕智能电网用户端的电力、电能管理和电气安全开展产品研发，其中与上海电科所合作开发的“1/4抽屉柜智能马达管理单元的研发和产业化”项目被列为*科技特派员项目。公司以用户端智能网络电力仪表及系统集成为主导产业，坚持“为客户设计**”的经营理念，走化、市场化、规模化道路，努力实现“立足中国、放眼世界，争做好的智能配电供应商”的战略目标，为客户提供可靠用电、节约用电、安全用电的完整解决方案，在智能电网用户端、新能源、物联网等领域不断探索开发新产品。