淺談電動機保護控製器在水泵設備上的應用探討

摘要：在生產(chan) 過程中，如果設備運行不暢，或者出現故障都會(hui) 直接影響到生產(chan) 活動的正常進行，給企業(ye) 帶來較大的經濟損失。而導致設備產(chan) 生故障的關(guan) 鍵因素之一就是電動機出現問題，由於(yu) 保護措施不到位導致電動機停止運轉甚至直接燒毀，從(cong) 而影響到生產(chan) 的質量和效率。

   本文通過對水泵電動機的保護措施的探討和研究，希望能給相關(guan) 人員的工作開展提供幫助，保障生產(chan) 過程中水泵電動機的良好穩定運行。並介紹了適合水泵電動機使用的ARD2F係列電動機保護器。

   關(guan) 鍵詞：水泵電動機、電動機、智能保護

一、概述：

   目前水泵係統設備上使用的電機，大部分采用熱繼電器，作為(wei) 電機的過載保護元件，因其體(ti) 積小、結構簡單、成本低等優(you) 點在生產(chan) 中得到了廣泛應用。但由於(yu) 熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩定性差，保護不可靠。受環境、溫度、本身材料等影響，在保護電機方麵，已經不能適應現代化生產(chan) 的需要。

二、水泵設備電機損壞原因及改進的目的

   電動機超負荷運轉、在相對潮濕的環境下工作、散熱出現問 題或者電流過大都有可能導致出現故障，其中對於(yu) 水泵電動機而言，由於(yu) 設備進水而導致其燒毀的比例相對較大。這一方麵是由於(yu) 為(wei) 了提高傳(chuan) 輸效率或者出於(yu) 安裝空間的考量大多數水泵電動機屬於(yu) 一體(ti) 式泵機組合係統，即電動機和水泵的葉輪使用的是同一根傳(chuan) 動軸，主要是通過機械密封來防止水或者其他液體(ti) 進入電動機的繞組內(nei) ，但這種機械密封難以有效地進行事前預防，一旦損壞，電動機進水後必然會(hui) 產(chan) 生故障。另一方麵水泵電動機的工作現場環境不可避免地會(hui) 接觸到水或其他液體(ti) ，這也進一步加大了其進水燒毀的風險。

   對於(yu) 一些生產(chan) 製造型企業(ye) 來說，一旦電動機停轉或者運轉不正常，都會(hui) 影響其產(chan) 品的生產(chan) 進度和生產(chan) 質量，不僅(jin) 會(hui) 增加生產(chan) 成本，對企業(ye) 長久的發展也極為(wei) 不利。對電機保護器選型也提出了苛刻的要求。所以在選擇保護器上一定要考慮電機與(yu) 保護器的合理配用關(guan) 係。理想的電機保護器不是功能最多，也不是所謂的，而是應該滿足現場實際需求，做到經濟性和可靠性的統一，具有較高的性能價(jia) 格比。

三、智能電機保護器的現場應用與(yu) 選型

   以我們(men) 用常見的智能型保護器為(wei) 例來說明，介紹一下電機保護器外部輸入與(yu) 保護器的配合關(guan) 係，以便給選型和使用提供一些參考。

   常見的幾種引起電機故障源輸入信號連接方式。主要有：電壓信號輸入、電流信號輸入、零序信號輸入、溫度信號輸入。電源采用交流220V供電，輸出方式直接采用接觸器控製。其他輸入輸出功能備選，如模擬量輸出可直接連接電壓表、電流表,以及作為(wei) 其他外接設備的驅動信號。RS485通訊接口可用來遠程計算機連接監測控製電機，作為(wei) 大型設備和危險操作場所是的。開關(guan) 量信號輸入可作為(wei) 電機啟動模式選擇，使用比較靈活。作為(wei) 擴展功能備用。

3.1 欠壓、過壓、缺相保護

3.1.1 欠壓

   當供電係統出現不正常的情況，電壓降低到一定程度，電機就會(hui) 出現疲勞、堵轉，達到幾倍的過電流。有時，在電壓恢複的瞬間，快要停轉或已經停轉的電機同時運轉，會(hui) 導致線路電壓的重新下降，在配電係統中要盡量避免。所以，接入欠壓保護是十分必要的。

3.1.2 過壓

   外因：由雷擊引起。

   操作過電壓：由分閘、合閘等開關(guan) 操作引起線路電感在器件兩(liang) 端感應出的過電壓。

   當供電係統中，其相電壓高於(yu) 我們(men) 預設的保護電壓值，保護器動作，斷開常閉觸點、使KM斷電，主觸頭斷開，電機停轉。從(cong) 而保護電機。

3.1.3 缺相

   在水泵係統中，有相當一部分設備采用三相不接地供電。當供電係統中，某一相斷電， 會(hui) 使設備電機電流突然增大，使輸入電壓不正常，當電壓值異常於(yu) 設定值，保護器動作。切斷KM接觸器。

3.2 過流保護

   過流保護是電機保護中的重點，對電機的危害也最大。主要包括過載、短路、堵轉、三相不平衡等。我們(men) 把電流互感器作為(wei) 檢測和輸入元件。

3.2.1 過載

   如果在某種情況下使電機的實際使用功率超過電機的額定功率，則稱這種現象為(wei) 電機過載。過載電機的工作電流大於(yu) 其額定電流，通常在1.5倍以內(nei) 應屬正常範圍。一旦超出正常範圍，保護機構動作，切斷接觸器，同時發出過載信號。

3.2.2 短路

   三相電機的短路情況複雜一些，有單相接地短路，也有相間短路；單相接地短路時中任意一相與(yu) PE線直接短接了，一般不會(hui) 燒毀電機，但是會(hui) 在電機外殼帶電，容易造成觸電。另外就是相間短路，有兩(liang) 相短路，也有三相短路，三相短路電流會(hui) 大得多。電機內(nei) 部短路大都是電機繞組絕緣損壞造成的，絕緣損壞一般是電機長時間過載運行造成。當電機絕緣破壞、內(nei) 部匝間短路、接線錯誤等，都將發生短路現象，瞬間的短路電流使保護器動作，避免事故進一步擴大。

3.2.3 堵轉

   當負載突然增大，電機本身內(nei) 部問題（軸承損壞、掃膛） 、傳(chuan) 動機構、變速器等，上述任何一個(ge) 環節出現問題，都是導致堵轉的原因。堵轉會(hui) 使電機電流持續增加，可達額定電流的7倍，時間稍長就會(hui) 燒壞電機，當電流值達到保護器設定值時，保護器動作。

3.3 零序保護

   零相序保護輸入端，正常運行的電機電流大小、向量之和等於(yu) 零，零序互感器二次線圈的電流也為(wei) 零，當發生接地故障時，零序互感器二次線圈將出現較大的電流，發出信號切斷供電，零序保護主要用來作為(wei) 漏電保護。

3.4 溫度檢測

   高溫是電機絕緣的殺手，有時電流值未達到保護值，但是溫度已經高到足以損害絕緣狀態時，應該加以保護。在電機內(nei) 部安裝一個(ge) 熱敏元件，當環境溫度變化、散熱不良等一些原因，設備出現異常致使溫度升高，超出我們(men) 設定的溫度範圍，保護器執行保護動作，斷開電機回路，避免高溫帶來的設備損害。

   以上我們(men) 隻做了幾種常用的保護措施輸入，對一些不經常巡視、距離遠、危險場所（如高溫、腐蝕），應配合遠程控製功能，既保證設備的正常運行，又可保證人員的安全，使生產(chan) 順利進行。

   對於(yu) 一般電機，以上保護環節已經基本能滿足現場需要。當然還要考慮到現場環境， 如現場濕度、環境溫度，操作端與(yu) 執行端距離的要求，設備維護周期，對電網波動敏感程度等。

   經過以上改進，使我們(men) 能夠提前預知電機運行狀態，在出現問題時，能夠及早判斷。通過保護器的回看功能，還能判斷出現問題的基本位置，為(wei) 維修維護提供依據。

四、保護器選擇分類

   現代智能電機保護器還有很多在實際生產(chan) 中需要的功能，如回看功能、遠程通訊、遠程控製、多種啟動方式選擇等。

   保護器在類型上分為(wei) ：一般普通型、數碼顯示監控型、智能監控中文顯示型。

4.1 一般普通型

結構比較簡單，主要功能以突出過載、缺相(三相不平衡)堵轉等故障保護。故障類型采用指示燈顯示。

4.2 數碼顯示監控型

數碼顯示監控型保護器， 內(nei) 部電路運用單片機，采用數碼管作為(wei) 顯示窗口，智能化綜合保護， 集保護、測量、通訊、顯示為(wei) 一體(ti) 。整定電流采用數字設定，用戶可以自行對各種參數修正。

4.3 智能監中文顯示控型

智能漢字顯示更適合國內(nei) ，與(yu) 其他類型相比，功能更加完善。此類產(chan) 品對各種參數、狀態、信息直接在操作麵板單元上中文漢顯液晶顯示，使界麵更加直觀醒目，並且支持遠程計算機通訊功能。啟動方式有多種選擇，並有存儲(chu) 回看功能，給後期的維護維修提供了數據依據。

五、保護器在選擇上應注意事項

   在選擇保護器的同時，還要考慮到以下幾種因素：

(1)電動機主要參數：主要是功率、電壓、電流、頻率方麵,為(wei) 選型提供依據。(2)使用環境因素的影響：主要指溫度、濕度、汙染等。(3)電動機使用方向：指拖動機械設備要求。(4)控製係統：控製模式有手動、自動化程序等工作運行。啟動方式有直接、降壓、星三角、頻敏變阻器、變頻器、軟起動等啟動方式。(5)安裝要求：在選型上要考慮安裝空間大小，留有足夠的餘(yu) 量，便於(yu) 散熱及接線、維護、查看方便。(6)靈敏度要求：是帶載啟動還是空載啟動，是滿載還是逐漸加載，主要是在電流設定方麵要考慮到啟動瞬間的電流值與(yu) 額定電流值之間的時間差。(7)其他方麵：如生產(chan) 現場對電動機位置的隨意性、啟動停止的頻繁程度等。

六、ARD係列電動機保護器產(chan) 品選型介紹

          ARD智能電動機保護器適用於(yu) 額定電壓至660V的低壓電動機回路，集保護、測量、控製、通訊、運維於(yu) 一體(ti) 。其完善的保護功能確保電動機安全運行，帶有邏輯可編程功能，可以滿足多種控製方式。該產(chan) 品采用分體(ti) 式結構，由主體(ti) 、顯示單元、互感器組成，可適應各種櫃體(ti) 的安裝。可選配不同通訊模塊適應現場通訊需求。

6.1、功能特點

■  支持基波和全波電力參數測量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流及電流不平衡度、電流正序、負序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩餘(yu) 電流。

■  保護功能包括過載反時限、過載定時限、接地、起動超時、漏電、欠載、斷相、堵轉、阻塞、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、起動次數限製、運行時間報警、故障次數報警。

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

■  5路可編程DO輸出，滿足直接起動，星—三角起動，自耦變壓器起動，等多種起動方式，可通過通訊總線實現主站對電動機的遙控“起/停"。

■  可選抗晃電功能：支持晃電立即再啟動、失壓重起動。

■  可選配MODBUS_RTU通訊、PROFIBUS DP通訊，支持最多2路通訊接口。

■  可選配1路DC4-20mA模擬量輸出接口，與(yu) DCS係統相接，可實現對現場設備的監控。

■  具有故障記錄、起動記錄、停車記錄、DI變位記錄和再起動記錄等各類事件記錄。

■  顯示界麵液晶顯示，支持中/英文切換。

6.2、產(chan) 品選型 

五、結束語

   通常選用電機保護器，要充分考慮到電機的過載能力，避免損壞。提高可靠性和生產(chan) 的連續性。力爭(zheng) 做到經濟合理。在功能選擇上應綜合考慮到電機的本身的價(jia) 值、負載類型、使用環境、占主體(ti) 設備上的重要程度、停止電機運行是否會(hui) 對生產(chan) 造成影響以及影響的程度等因素。

   通過以上改造，必定能改善供電、用電係統的安全性與(yu) 穩定性，並且對水泵電氣控製係統的自動化水平提高了一個(ge) 台階， 同時大大降低了維修成本， 提高了電機的運行效率， 增加了經濟效益，對水泵電動機具有積極的推進作用。

安科瑞侯文莉