摘要：簡要介紹了熱繼電器、電子式電動機保護器和智能電動機保護器的優(yōu)缺點，并闡述了智能電動機保護器如何正確的選型，重點比較了智能電動機保護器保護模式、端子控制模式、全通信模式、半通信模式等幾種常見工作模式，介紹這4種模式適用的實際情況，通過分析智能電動機保護器在工程實際應(yīng)用中的常見問題，給出了相應(yīng)解決方法和建議。

關(guān)鍵詞：智能電動機保護器；過載保護；選型；工作模式；保護模式；端子控制模式；全通信模式；半通信模式。

1 前言

低壓電動機作為有色冶煉企業(yè)底層大量使用的設(shè)備，其異常運行不僅影響冶煉廠的正常生產(chǎn)，還會威脅到人的生命安全，因此為電動機設(shè)置合適的保護至關(guān)重要。智能電動機保護器集保護、遙測、通信、遙控、顯示等功能于一體，能保證設(shè)備運行的安全可靠性，從而實現(xiàn)智能化和高精度保護，同時還能對電動機的狀態(tài)進行監(jiān)控。

2 電動機過載保護技術(shù)的發(fā)展

2.1熱繼電器

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

2.2電子式電動機保護器

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電子式電動機保護器應(yīng)運而生，從模擬電路的固態(tài)繼電器發(fā)展到后來的數(shù)字電路的智能型繼電器，特別是微處理器的發(fā)展，讓電動機保護器實現(xiàn)了測量、保護和控制功能于一體。通過采集電流、電壓、頻率和熱電阻信號，可以實現(xiàn)短路、過載、堵轉(zhuǎn)、超時起動、接地、缺相或不平衡保護等多種保護功能，并能滿足各種起動控制方式。

2.3智能電動機保護器

隨著微機通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能電動機保護器又增加了通信模塊，通過雙向通信和組網(wǎng)技術(shù)，不僅可以采集數(shù)據(jù)，在線監(jiān)視運行狀態(tài)，還能實現(xiàn)遠程控制。特別是現(xiàn)場總線型網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大大減少了控制線纜的使用。

3 智能電動機保護器構(gòu)成和功能

3.1智能電動機保護器的構(gòu)成

智能電動機保護器由主體模塊、顯示模塊兩部分構(gòu)成。主體模塊包含電源模塊、數(shù)字信號處理器、開關(guān)量輸入輸出模塊、模擬量采集模塊、通信模塊等；顯示模塊負責(zé)顯示運行參數(shù)以及保護整定值的設(shè)置。

若主體模塊和顯示模塊合為一體，則稱為一體式智能電動機保護器；若分開，則稱為分體式智能電動機保護器。部分智能電動機保護器的測量模塊也獨立于本體之外。

3.2智能電動機保護器的功能

智能電動機保護器通過微處理器采集并處理電機回路的電流和電壓信號，并根據(jù)遙控指令或者就地控制指令確定電機起動或停止。雖然不同品牌的產(chǎn)品名稱、型號各異，但其核心功能基本都一樣，具體如下：

1)保護功能。包括過載、斷相、堵轉(zhuǎn)、啟動超時、單相接地、短路、外部故障、欠電流、欠電壓、過電壓保護和溫度保護等。

2)測量功能。可測量相電流、相電壓、線電壓、零序電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率和相位角等。

3)計量功能。可計量有功電度和無功電度。

4)控制功能。具有多路數(shù)字量輸出口，可實現(xiàn)電動機的直接起動、雙向動、雙速啟動和星三角降壓啟動等。

5)管理功能。包括電動機累計運行時間記錄，電動機累計起動次數(shù)和起動時間記錄、故障動作記錄和電動機起動報告。

6)信息采集功能。具備多路數(shù)字量輸入接口和模擬量輸入接口，可采集電動機相關(guān)的各種電氣狀態(tài)數(shù)字信號(斷路器狀態(tài)、接觸器狀態(tài)以及控制命令)和電動機繞組測溫模擬信號。

7)通信功能。可配備多種通信接口，如Modbus、Profibus-DP、DeviceNet和Ethnet-IP等，可實現(xiàn)遠程的起、停控制和狀態(tài)量的反饋。

4 智能電動機保護器的應(yīng)用實例

在有色冶煉中，根據(jù)工藝需求和客戶需求，智能電動機保護器的主要應(yīng)用模式有保護模式、端子控制模式、全通信模式和半通信模式。

5 問題和建議

5.1智能電動機保護器短路保護的問題

智能電動機保護器具有很多種保護功能，短路保護是其中之一。其主要保護邏輯是根據(jù)采集的電流進線分析和計算，當(dāng)電流超過5倍電機額定電流時，其短路保護出口發(fā)出斷路器跳閘命令。該跳閘命令是通過斷路器的分勵線圈來實現(xiàn)的。這個邏輯本身沒有問題，問題出在智能電動機保護器和分勵線圈的工作電源上。一般情況下，該工作電源從電動機主回路的某一相上取電，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，或工作電源所在那一相發(fā)生單相接地短路時，該相電壓也會下降。當(dāng)電壓下降到小于智能電動機保護器和分勵脫扣器的正常工作電壓時，智能電動機保護器和分勵線圈均無法正常工作，短路保護也無法實現(xiàn)。其實電動機主回路的斷路器本身就具備很好的短路保護功能，所以智能電動機保護器設(shè)置短路保護必要性不大。

5.2智能電動機保護器測量準(zhǔn)確度低的問題

智能電動機保護器基本只配備一組三相CT，測量和計量功能只是附帶的，因而配置的CT首先要滿足保護功能的需求。保護功能所用CT要求較大的故障電流通過時鐵心不能飽和，以便較好地反映一次電流值，所以在正常電流通過時，智能電動保護器測量的準(zhǔn)確度較低。因此，智能電動機保護器的計量數(shù)據(jù)不適合作為企業(yè)的生產(chǎn)成本數(shù)據(jù)，如果想采集能耗數(shù)據(jù)，應(yīng)單設(shè)測量CT和計量表。

5.3智能電動機保護器和變頻器配合應(yīng)用易受電磁干擾的問題

當(dāng)智能電動機保護器與變頻器安裝在同一個柜內(nèi)配合使用時，智能電動機保護器會因為變頻器的電磁干擾出現(xiàn)誤動作的情況。某工程中，智能電動機保護器作為變頻器的旁路保護電器，正常情況下變頻器工作時，旁路沒有電流通過，但現(xiàn)場卻發(fā)現(xiàn)智能電動機保護器不斷發(fā)出漏電故障報警。理論上來說，智能電動機保護器的抗電磁滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，不應(yīng)該出現(xiàn)這種情況，但實際上這種情況不少。因此建議智能電動機保護器和變頻器分柜安裝，盡可能遠離，避免干擾。還有一種接線方式也經(jīng)常用到，就是現(xiàn)場控制箱的按鈕和遠程的起、停信號直接接到智能電動機保護器的輸入端子。這種方式的優(yōu)點在于沒有轉(zhuǎn)接，接線比較簡單，但這種接線方式在工程中經(jīng)常出現(xiàn)控制信號的干擾問題。而出現(xiàn)這種問題的原因在于控制信號電壓的不一致:端子輸入的電壓為24VDC，而輸出口至控制箱信號燈的電壓為220VAC。如果設(shè)計者沒有注意這一點，將至控制箱的所有信號合用一根控制線的話，高壓干擾低壓的現(xiàn)象就會出現(xiàn)，導(dǎo)致控制出現(xiàn)異常。避免這種問題的方法也很簡單，只要將這兩種不同電壓的信號用不同的控制電纜分開即可。

5.4智能電動機保護器安裝在抽屜柜中的通信問題

目前市面上的智能電動機保護器采用的通信協(xié)議或接口有很多種，但無論采用何種協(xié)議或接口，當(dāng)智能電動機保護器安裝在抽屜單元內(nèi)時就會遇到通信電纜的連接問題。抽屜單元是可移動的，甚至是可移走替換的，它通過一次插頭和二次插針與外部固定的動力電纜和控制電纜連接。由于智能電動機保護器安裝在抽屜單元內(nèi)，它與外部通信總線之間的連接就成了一個難題。如果和其他控制信號一樣采用二次插針的方式，雖然可以解決連接的問題，但由于二次插針裸露，沒有屏蔽層，無法保證通信不被干擾。大都采用了通信電纜從柜后直接穿孔進入抽屜單元后與智能電動機保護器相連的方式。通信電纜在柜后留有余量，當(dāng)抽屜單元小范圍抽出時沒有問題，但當(dāng)抽屜單元抽出柜體時，就需要先拔掉連接頭，這種做法犧牲了抽屜單元的一部分便利性。

6 ARD智能電動機保護器產(chǎn)品選型介紹

7 結(jié)束語

智能電動機保護器替代傳統(tǒng)熱繼電器是大勢所趨，通過智能電動機保護器以總線的通信方式組網(wǎng)實現(xiàn)工廠低壓電機的遙測、遙控是智能配電和智能工廠的基本需求。智能電動機保護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。