淺談智能電動機保護控制器在工程中的應用與選型

摘　要：隨著半導體器件的興起．涌現(xiàn)出的性能可靠、功能多樣化的電氣元件——電動機保護控制器。近幾十年，我圈工業(yè)有了長足的進步與發(fā)展，電動機廣泛地應用于各個行業(yè)中，如冶金、機械、鐵路、建材、化工等各行各業(yè)中，并在其中起到重要作用。但電動機在運行中因故障或燒毀引發(fā)的事故時有發(fā)生，嚴重危害著人身健康。因此做好電動機的保護具有很重要意義。

關(guān)鍵詞：電動機保護控制器；保護；控制；通訊

0、引言

  電動機保護主要有分為兩種：一、熱繼電器：熱繼電器應用長達半個世紀，直到96年被強制淘汰。熱繼電器作為電機過載保護產(chǎn)品，存在定粗糙、受環(huán)境影響大、等缺陷，決定被淘汰的命運。二、電動機保護控制器：電動機保護控制器出現(xiàn)并普代熱繼電器引發(fā)了行業(yè)的劇烈變革，其保護功能更為豐富。保護涵蓋了電動機運行中會遇到的所有非正常情況．還可以對實時數(shù)據(jù)、故障報表進行分析，因此更有針對性和準確性，此外，還可以參與到能源控制與管理分析中，它效仿了高壓系統(tǒng)保護和控制模式，彌補了長期以來保護和管理無法延伸至低壓系統(tǒng)中的空白。

1、電動機保護控制器應用方式

方式1：電動機保護控制器提供開關(guān)量、模擬量的輸入輸出接點和接口，通過控制電纜以硬接線方式將信號送至DCS。這種方式?jīng)]有發(fā)揮電動機保護控制器強大的數(shù)據(jù)管理功能，只實現(xiàn)對電動機基礎(chǔ)的操作，相對其他方式更加可靠。

方式2：DCS直接與電動機保護控制器通訊。這種方式省掉了大量的控制電纜，對電動機的管理更加直接．但是增加了DCS通訊模塊數(shù)量，在硬件配置和數(shù)據(jù)處理兩方面都會增加額外的負擔。

方式3：DCS通過通訊管理機與雙端通訊口電動機保護控制器通訊，這種方式不僅省掉大量的控制電纜、DCS的通訊模塊，通過通訊管理機這種中間管理層，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加清晰俺單。雙網(wǎng)互為備用更是增加了系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性，同時在中控系統(tǒng)中可以讀取電動機保護控制器的管理數(shù)據(jù)。

  因早期在某工程項目通訊的方式，36臺電動機保護控制器MODBUS-RTU通訊串聯(lián)一通訊管理機一光纖轉(zhuǎn)換器一光纖一光纖轉(zhuǎn)換器一Dcs通訊口。正式投產(chǎn)之前，電動機保護控制器廠隸技術(shù)員進行了電動機保護控制器的通訊試驗，出現(xiàn)了掃描時間不匹配，散據(jù)傳送位不一致、延時等多種原因。在電腦上對電機進行了啟停控制，點鼠標啟動到電機轉(zhuǎn)動延時7秒。電機轉(zhuǎn)動判電腦上能看到運轉(zhuǎn)的反饋信號延時又是7秒，其原因 RS485接口MODBUS—RTU通訊方式是我們常說的手拉手的通訊方式．當設(shè)備掃描出現(xiàn)故障讀掃描3次，36臺電動機保護控制器串聯(lián)回路元件過多，其中有的電動機保護控制器未通電造成設(shè)備重復掃描，因此造成了延時，這種延時遠遠不能滿足其正常的生產(chǎn)需要。經(jīng)過方案談?wù)摚罕卷椖棵颗_低壓開關(guān)柜的饋出回路數(shù)量不大于9臺，每臺低壓開關(guān)柜電動機保護控制器連接到一個通訊譬理機上，對于啟動、停止、運行、故障等輸入輸出量采用硬接線的方式接至DCS，對于其他量采用通過通訊管理機與ECS通訊，進行修改。DCS系統(tǒng)用于工藝控制，ECS用于電氣系統(tǒng)監(jiān)控。改造后經(jīng)過在DCS系統(tǒng)上測試啟動后反饋至DCS信號在小于0.1秒，ECS電氣系統(tǒng)監(jiān)控不到0.3秒。

  從此以后很多工廠都采用系統(tǒng)控制和電氣監(jiān)控分開的方式，即采用是方式1和方式3結(jié)臺的方式。對于啟動、停止、運行、故障等輸入輸出量采用硬接線的方式接至DCS，對于其他量通過通訊管理機與ECS通訊。

2、實際案例分析

現(xiàn)有某企業(yè)實際配置如下：

  由于工藝生產(chǎn)的連續(xù)性特點和負荷的重要性，這種行業(yè)設(shè)計模式?jīng)Q定了必須采用成熟、可靠的電動機控制方式，才能保證工藝生產(chǎn)所要求的復雜聯(lián)鎖。電動機保護控制器采用硬接線和雙通道雙網(wǎng)屏蔽雙絞線通訊方案，對于啟動、停止、運行、故障等輸入輸出量采用硬接線的方式接至DCS，對于其他量通過通訊管理機與ECS通訊，通訊接口為R8485，MODBUS—RTU通訊規(guī)約，通訊管理機為透明網(wǎng)關(guān)。理論上不占用響應時間，電動機保護控制器兩個通訊口實現(xiàn)冗余熱備用。這樣既保證的穩(wěn)定性，也保證了施工和維護工作鼉更是減少。

  在我國現(xiàn)在運行的IkW～320kW低壓電動機數(shù)量至少8000萬臺以下，占電網(wǎng)用電量的65％以上，全嗣每年因維修電動機就要10多億元。電動機保護控制器的經(jīng)濟效益；Qs=電動機修理費×電動機保護控制器可靠系數(shù)一電動機保護控制器購買費+(電機拆裝費+停工損失一保護安裝費)=(直接經(jīng)濟效益)+(間接經(jīng)濟效益)例如；一臺45kW 6極的電動機，損毀后的維修費2300元．售價為1100元電動機保護控制器配置一臺使用可靠系數(shù)為95％，避免因燒毀導致的直接經(jīng)濟效益0z為l Qz=電動機修理費×可靠系數(shù)一購買費=2300X95％一1100：1085(元)。

節(jié)省比例：1085(元)/2300(元)×100％=47．2％

3、安科瑞ARD系列智能電動機保護器介紹與綜合選型

3.1產(chǎn)品簡介

  ARD該系列低壓電動機保護器，具有過載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護功能。可與接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，具有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能。應用范圍：可廣泛應用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。

3.2產(chǎn)品選型

產(chǎn)品功能

說明：“√"表示具備“■"表示可選

4、結(jié)束語 

  電動機運行時經(jīng)常達不到滿負荷或者經(jīng)常出現(xiàn)空載。以上兩種情況導致電能浪費嚴重。電動機保護控制器根據(jù)電動機在負載的情況調(diào)節(jié)其他電氣設(shè)備降低其端電壓或其接線，能提高其功率因數(shù)和工作效率的原理，對運行電壓、電流相位以及電機負載狀態(tài)進行檢測，根據(jù)以上對電機運行電壓進行自動調(diào)整，大幅降低電機無功損耗，有功損耗、勵磁損耗，因此電能可以大幅節(jié)約。對低負載或負載變化頻繁這兩種運行狀態(tài)節(jié)電效果更明顯，平均節(jié)電率在(16～40)％，既提高了功率因數(shù)，又降低了材料損失和能源消耗，因此是一種良好的電機節(jié)電裝置。因此，電動機保護控制器不僅能保證正常生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，而且在節(jié)能事業(yè)中也有著重要意義。

【參考文獻】
[1]劉玲.低壓電機保護控制器在生產(chǎn)中的應用[J].電工技術(shù)，2011．000(004)：48～48.

[2]韓賓.電動機保護控制器在工程中的應用[J].數(shù)碼設(shè)計,2021(04)：259．

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊.2020.06版.