电动机保护器.docx

芯晔电子技术文章电动机保护器0512-58913821
智能电动机保护器——芯晔电子技术文章
1简介
1.1概述
三相交流异步电动机(以下简称电动机)，由于结构简单、价格低廉等优势在各行各业中得到了广泛的应用。但是由于电机自身的特点，电动机在起动、故障等非正常运行的情况下会对电网造成很大的影响，因此为了确保电动机的正常运行和故障监测就显得非常重要。传统的电动机保护和控制电路由继电器等非智能器件构成，控制原理复杂，设计、调试和维护工作量大。
我公司推出的低压电动机保护控制器适用于额定频率50Hz、额定电压至AC690V、额定电流至820A的电动机应用场所。该产品与接触器、塑壳断路器等产品配合为低压电动机提供了一整套控制、保护、检测和通信于一体的专业化解决方案。简化了传统的电动机二次控制保护电路，是智能化MCC的理想选择。
电动机保护控制器采用模块化设计，主要由二部分组成：控制器主体和显示终端。控制器主体可以独立运行，实现测量、保护、电动机控制、远程通信功能,全中文显示终端可以提供友好的人机界面。
1.2控制器功能：
保护功能
控制功能
测量功能
管理功能
通信功能
输入输出
堵转保护
直接起动
三相电流
开入开出状态
Modbus-RTU
7路开关量输入
起动加速超时保护
双向起动
线电压
当前运行时间

3路控制继电器
过载保护
变频器起动
功率
当前停车时间

2路信号继电器
过流（阻塞）保护
Y-△起动（两继电器）
功率因数
累计运行时间

tE时间保护
电阻降压起动
频率
累计停车时间

欠载(欠流)保护
双速起动
有功电能
起动电流

三相电流不平衡(断相)保护
自耦变压器降压起动（两继电器）
热容值
起动时间

漏电保护
软起动器控制(两继电器)
电流不平衡度
48条故障记录

欠压保护
上电自起动

30条报警记录

过压保护

15条起动记录

欠功率保护

15条停车记录

相序保护

外部开关量故障

溢出故障

PT断线闭锁

1.3引用标准
GB 14048.1 低压开关设备和控制设备 总则
GB 14048.4 低压开关设备和控制设备 低压机电式接触器和电动机
起动器
GB 14048.5 控制电路电器和开关元件机电式控制电路电器
GB 3836.3-2000 爆炸性气体环境用电气设备 第3部分：增安型“e”
JB/T10613-2006 数字式电动机综合保护装置通用技术条件
JB/T10736-2007 交流电动机保护器
1.4产品特点
1、电源支持交、直流供电,供电范围宽（AC/DC 80V~270V）；
2、7路DI干节点、湿节点输入,干接点内部提供DC24V电源,输入功能可选；
3、DO支持交流负载或直流负载，同时“起动控制DO”与“保护/停车控制 DO”分开；信号DO用于装置自检或故障报警输出等，DO输出功能可选；
4、测量三相电流、三相电压参数，功率、功率因数、电能等参数测量精度高；
5、支持电动机多种起动控制逻辑（直接起动、变频起动、软起动、星-三角起动、双向起动、双速起动等）；
6、保护功能有过载、堵转、过流、tE时间、剩余电流、过压、欠压、欠功率等；
7、保护功能的投、退、保护参数等可由专业人员根据电动机的实际运行情况进行现场整定，掉电不丢失；
8、“tE时间保护”符合国家标准(GB3836.3-2000) ，适应于增安型防爆电动机；
9、特大短路电流时可闭锁接触器，直接驱动断路器，可靠排除故障；
10、可实现电动机自动起动功能；
11、4mA～20mA模拟量输出可选择电动机各种运行参数（增选）；
12、控制器支持MODBUS-RTU总线，实现数据传输功能（增选）；
13、控制器可记录电动机当前运行时间、当前停车时间、累计运行时间、累计停
车时间、累计故障次数、操作次数等信息，便于日常维护；
14、控制器可实时查询开关量的输入输出状态、当前电动机的运行状态；
15、控制器可记录带时标的故障记录、报警记录、起动记录、停车记录.信息丰
富的故障记录，便于实现快速故障定位；
16、友好的人机界面：全中文液晶显示（增选附件）；
17、显示终端双权限密码,避免非专业人员误修改参数。
1.5产品选配表
电动机额定功率
控制器额定电流
≤1.1kW
2A
≤3.1kW
6.3A
≤11kW
25A
≤45kW
100A
≤132kW
250A
≤264kW
500A
264kW以上
820A
2技术指标
2.1测量精度
测量项目
测量范围
精度
电流
5%Ie~120%Ie
0.2%
120%Ie~1000%Ie
2%
线电压*
5%Ue~150%Ue
0.2%
剩余电流*
5%Ig~120%Ig
1%
有功功率*
5%Ie~120%Ie
1%
无功功率*
5%Ie~120%Ie
2%
功率因数*
-1~1
1%
频率*
45Hz~65Hz
±0.1Hz
有功电能*
5%Ie~120%Ie
5%
2.2电气参数
系统运行参数
额定工作电压（Ue）
400V
额定绝缘电压（Ui）
690V
控制器额定电流（Ie）
2A、5A、6.3A、25A、100A、250A、500A、820A
额定工作频率
50Hz
功能模块
通讯接口
RS-485通讯，Modbus-RTU协议 ，1路可选
模拟量输出
1路可选
剩余电流
内部运算
安全
绝缘电阻
100MΩ/500V
绝缘试验
介质强度试验
2kV(r.m.s)，50Hz，1min
冲击电压试验
5kV(峰)，1.2/50us，0.5J3正，3负，间隔5s
辅助工作电源
额定工作电压（US）
AC/DC 80V～270V
功耗
5W/5VA
工作环境
工作允许温度
-20℃～60℃
储存温度
-40℃～85℃
安装海拔
2000m
安装类别
III
防护等级
本体：IP20；
控制继电器输出
控制继电器输出容量
阻性： AC240V 8A
AC-15： AC240V 3A
AC380V 1.9A
最大断开电压
400VAC
最大断开能力AC
2000VA
信号继电器输出
输出容量
AC250V 5A（阻性）
DC30V 3A（阻性）
最大断开电压
300VAC
最大断开能力AC
1500VA
电磁兼容
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
4级
射频电磁场辐射抗扰度试验
3级
静电放电抗扰度试验
4级
浪涌抗扰度试验
4级
工频磁场抗扰度试验
4级
电磁发射试验
在10 m测量距离处辐射发射限值:40dB(µV/m)
电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验
50 ms
3控制器的保护特性及工作原理
3.1起动过流（堵转）保护
堵转保护在起动过程中投入,起动结束后自动闭锁
根据最大线电流测量值和电动机额定电流的比值判断电动机是否处于过流状态，当电流大于定值时则起动过流保护。提供电动机相间短路或电动机机械设备被迫卡住保护，保护动作于DO2继电器。
设定参数
堵转保护报警值： 100%Ie～1000%Ie
堵转保护故障值： 100%Ie～1000%Ie
堵转保护动作时间： 0s～100.0s
接触器允许分断电流： 100%Ie～1000%Ie
保护动作方式： OFF/报警/故障/报警&故障
3.2起动超时保护
起动时间到后，控制器通过检测电流是否下降到110%以下，5%以上，判断电动机是否起动正常。起动结束后,该保护自动闭锁。附图所示为电动机的典型起动过程，如果电动机起动时间设定为T1,由于电动机电流未降到110%Ie以下,控制器会发出保护动作信号，起动时间设定为T2，将会正常运行。

设定参数:
电动机起动时间范围： 0s～200.0s
执行方式： OFF/报警/故障
3.3过载保护
热记忆功能对需要频繁起动电动机的场合具有重要的意义。控制器模拟了电动机在各种运行状态下的热容量，实时监视电动机发热情况， 有效地保护电动机过热状态下的重复起动，既能最大限度的使用电动机，又能确保电动机的安全，保证电动机连续生产运行。图为频繁起动操作时热容量示意图，仅当热容量冷却至图中的“ 禁止”线以下时方可发出准备就序信号，允许再次起动电动机。
过载故障跳闸后提供了自动和手动两种复位方式，便于用户的选择。
当电动机在过负荷故障运行时，控制器根据电动机的发热特性,计算电动机的热容量I2t,模拟电动机发热特性对电动机进行保护。
注:在特殊情况下,可以强制清除热容,强行起动电动机

设定参数
热容报警阈值： 1%～99%
曲线速率K： 12种可选
冷却时间： 1min～2000min
故障复位方式： 手动/自动
冷热曲线比： 0%～100%
屏蔽时间： 0s～200s
保护动作方式： OFF/报警/故障/故障&报警
过载特性
当电动机在过负荷故障运行时，控制器根据电动机的发热特性,计算电动机的热容量I2t,模拟电动机发热特性对电动机进行保护。过载保护有12种特性曲线可选，详见过载动作特性时间表、过载特性曲线图、曲线速率对应表。
规定条件下的脱扣时间
曲线速率K
满足保护
级别
整流倍数
1.05
1.2
1.5
7.2
125
10A
脱扣时间

≤2min
2s<Tp≤10s
250，300
10
≤4min
4s<Tp≤10s
500
20
≤8min
6s<Tp≤20s
750
30
≤12min
9s<Tp≤30s
过载保护特性曲线见下图, 过载动作特性时间表（电流-时间特性对照表）见附表一。

曲线速率对应表
曲线
速率
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
对应
值K
10
25
60
75
100
125
250
300
500
750
1000
1200
3.4起动电流异常报警
对电动机起动过程的最大电流偏差与设定值比较,超过设定值报警。
设定参数：
起动电流异常报警值： 1%～100%
保护动作方式： OFF/报警
3.5 tE时间保护（适用于增安型电动机）
tE时间保护符合GB3836.3-2000标准,，仅在电动机起动完成后投入。保护动作于DO2继电器。
特性曲线：

设定范围：
tE时间设定tEp： 1.0s～15.0s
保护动作方式： OFF/报警/故障/故障&报警
注:tEp: 7倍额定电流时允许堵转时间
tE时间保护特性表见附表二
3.6欠压保护
主回路电压低于整定值时起动欠压保护。控制器可同时检测三相电压信号 ,并且可以检测PT断路,使保护更加合理。保护动作于DO2继电器。
设定范围：
欠压保护报警值： 50%Ue～95%Ue
欠压保护故障值： 50%Ue～95%Ue
欠压保护动作时间： 0s～100.0s
保护动作方式： OFF/报警/故障/故障&报警
3.7三相电流不平衡保护
根据三相的最大不平衡率和设定的不平衡保护动作值比较，判断是否起动不平衡保护。断相是不平衡的极限状态， 断相时不平衡率为100%， 产品立即保护动作。不平衡率计算公式为： |I-Iav|/Iav， Iav 为三相电流平均值， 当Iav 小于Ie时， 分母用Ie表示。
当电动机发生缺相或三相不平衡时，保护动作于DO2继电器。
设定范围：
电流不平衡报警值： 5%～90%
电流不平衡故障值： 5%～90%
电流不平衡动作时间： 0s～100.0s
保护动作方式： OFF/报警/故障/故障&报警
3.8剩余电流保护
1、自动计算剩余电流，不需要外接互感,用于保护相线对电动机金属外壳的短路保护。
设定范围：
剩余电流报警值： 1%Ig～100%Ig
剩余电流故障值： 1%Ig～100%Ig
剩余电流动作时间： 0s～100.0s
保护动作方式： OFF/故障/报警/故障&报警
3.9过压保护
主回路任何一相电压高于整定值时起动过压保护，控制器可同时检测三相电压信号。
设定范围：
过压保护报警值： 105%Ue～120%Ue
过压保护故障值： 105%Ue～120%Ue
过压保护动作时间： 0s～100.0s
保护动作方式： OFF/报警/故障/故障&报警
3.10工艺连锁保护
外部开关量信号接入控制器的DI 输入端，当控制器接收到该DI输入时，
动作于报警或跳闸。
设定范围：
动作时限: 0.1s～100.0s
保护动作方式： OFF/报警/故障
3.11欠功率保护
电动机欠载运行时， 有时由于功率因数较低， 电动机电流不一定会很小， 控制器可根据电动机的有功功率进行保护，为电动机提供欠载运行时更合理的保护。
设定范围：
欠功率报警值： 20%Pe～95%Pe
欠功率故障值： 20%Pe～95%Pe
欠功率动作时间： 0s～100.0s
保护动作方式： OFF/报警/故障/故障&报警
3.12相序保护
当控制器检测到电动机的电压相序错误时，闭锁起动操作功能，保护设备的安全。
设定范围：
保护动作方式： OFF/故障
3.13过流（阻塞）保护
过流（阻塞）保护是防止电机驱动设备出现严重运转堵塞或因为电机超负荷运行损坏电机。
设定范围：
阻塞报警值： 100%Ie～1000%Ie
阻塞跳闸值： 100%Ie～1000%Ie
阻塞动作时间： 0s～100.0s
保护动作方式： OFF/报警/故障/故障&报警
3.14欠载保护
欠载保护主要针对电动机所带负载可能会出现非正常突变的情况，比如皮带断裂或水泵空转。欠载保护根据三相电流的平均值判断是否起动。
设定范围：
欠载报警值： 20%Ie～100%Ie
欠载故障值： 20%Ie～100%Ie
欠载动作时间： 0s～100.0s
保护动作方式： OFF/报警/故障/故障&报警
4控制方式
控制器通过程序逻辑控制与接触器配合，可实现各种电动机的不同方式起动控制，并通过接触器辅助触点的状态反馈，对电动机运行状态进行实时监测，保证电动机控制和运行电气关系正确可靠。
电动机起动控制方式在客户订货时需要说明。控制方式可选： 直接起动、双向起动、变频器起动、星-三角起动（两继电器）、电阻降压起动、双速起动、自耦变压器降压起动（两继电器）、软起动器控制等。
4.1自起动
“自起动”功能又叫“上电重起动”功能。功能投入后，在控制器上电过程中， 控制器将按照系统设置可实现电源恢复后的分时重起动。
设定范围：
自起动功能 禁止/允许
自起动模式 起动/恢复
自起动时间 0s～60.0s
若系统自起动功能设置为“ 允许”，自起动模式设置为“ 恢复”， 那么控制器将根据掉电前的状态，判断系统是否重新起动，若掉电前系统处于运行状态，则上电后按设定的延时时间自动起动运行；若系统上电自起动功能设置为“允许”，自起动模式设置为“起动”时，那么控制器在上电时直接按照设定的延时时间自动起动运行电动机；若上电重起动功能设置为“ 禁止”，则功能退出。
4.2控制权限
控制权限包括“本地”控制和“远程”控制两种，开关量输入的控制可实现操作权限的转换，显示模块亦可进行权限选择。显示模块面板上的按键操作权限为“本地”， DI输入端子权限为“本地”或“远程”可选，通迅口与管理机连接，管理机上的操作的权限为“远程”。

5 智能电动机保护器市场常见命名：

马达保护器
电动机综合保护装置
电动机保护装置
电动机保护控制器
低压电动机综合保护器
电动机综合保护器
电机保护控制器
电动机保护器 品牌
电动机控制器
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