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维修技术
电动机保护器的结构、工作原理及应用。
内容简介:目前我国普遍采用的电动机保护器主要有热继电器、温度继电器和电子式电动机保护器。热继电器是五十年代初引进苏联技术开发的金属片机械式电动机过载保护器,它在保护电动机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点。但存在功能少,无断相保护,对电机发生通风不畅,扫膛、堵转、长期过载,频繁启动等故障不起保护作用。
    电动机是当前应用最广泛的动力设备,是其他机电设备的动力源泉,电动机正常的输出是其驱动的机电设备正常工作的前提,如今已被广泛应用于工农业、交通运输、国防等领域。电动机所带的负载种类繁多,且往往是整个设备中的关键部分,因而确保电动机的正常运行就显得十分重要。电动机保护器(电机保护器)是发电、供电、用电系统的重要器件,是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品。电动机保护器的作用是给电机全面的保护控制,在电机出现过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、接地、轴承磨损、定转子偏心时、绕组老化予以报警或保护控制。如今电动机保护器几乎渗透到所有用电领域,在国民经济和节能事业中有着不可替代的重要地位和作用。

    电动机保护器用得最多的是热继电器,它分为一相二相,可是他们的工作原理是一样的。一次回路接近电动机控制回路,二次回路则是接近电动机主回路。假若电动机电源缺相,那么电动机主回路则会发生短路,当电动机负载过载时,主回路上的电流就会变大,热继电器的一次元件也会发生变形,从而推动二次接点动作,那么电动机主回路上的控制器就会断开电源从而可以达到保护电动机的作用。

    电机因电性原因出现过负荷、缺相、层间短路及线间短路、线圈的接地漏电、瞬间过电压的流入等造成损坏,或者是由于机械原因,如堵转、电机转动体遇到固体时,因轴承磨损或润滑油缺乏出现热传导现象,损坏电机。由于非正常运行或停止或损坏,会造成生产损失或停止时间内产生的人力损失无法与电机本身更换的费用相提并论,其损失巨大,那么我们就需要对电机进行有效的保护,以便保证生产的正常运行。

    对于因电性原因出现的故障,无论是过电流还是过电压,其主要是因为电流瞬间增大,超过了电机的负载电流值而造成损坏。马达保护器根据这一原理,通过监测电机的两相(三相)线路的电流值变化,进行电机的保护,对于过电压、低电压,是通过检测电机相间的电压变化,进行电机的保护。

电动机保护器设计原理:
    电子式电动机保护器采用先进的软件算法和可靠的硬件设计,对电动机的过载、断相、三相不平衡、堵转、阻塞、过压、欠压等故障进行有效保护;配有可编程开关量输入、继电器输出用以满足直接起动、自耦降压、星三角等起动方式,具有标准RS-485接口ModBus通讯协议实现计算机联网。该产品已在石油、化工、电力、煤矿等领域成功应用。  
一、硬件部分 
    ARD3电动机保护器用单片机系统实现电动机保护的功能。在硬件方面主要由三相电流信号采样、漏电流采样、电压信号采样、键盘接口、显示部分、控制输出、报警输出、通信接口等几部分构成。
二、软件设计
    系统软件须完成三相电流A/D,1路剩余电流A/D,三路电压A/D以及各种保护量计算,保护功能判断处理,电压、电流显示,故障记录,按键处理,通讯、变送等功能。此时就要合理安排程序流程来完成这些功能。 
三、抗干扰措施
    电动机保护器作为保护电动机装置要具有很强的抗干扰性。在本产品软硬件设计过程中采取如下措施提高产品的抗干扰性:1硬件方面:电源部分加EMC滤波器,高频变压器次级与初级加高压电容,输出部分加滤波电路;信号采集部分增加滤波电路;在作信号处理的各芯片输入口处加端口保护电路;在各芯片电源输入处加去藕电容;继电器两端并联续流二极管,加光耦与CPU端口隔离;不使用的CPU端口定义为输出状态;PCB板布局时模拟部分与数字部分作分区处理,模拟信号在模拟区域内布线,数字信号数字区域内布线,二者不进入彼此区域内;布线时尽量加粗电源线与地线,信号线走线时走45° 线,不走直角线;使用CPU内部看门狗监控程序运行。2软件方面:各路信号采集均采用软件滤波,增加采样值的准确性。通过采取一系列的措施,产品的抗干扰性能大幅提高,本产品一次性顺利通过3C安全认证型式试验。
    ARD3电动机保护器采用先进的设计方案集测量、保护、控制于一身,产品性能安全可靠,可以对电动机实施可靠有效的保护。ARD3电动机保护器在实际使用中完全可以替代继电器、温度继电器等传统的电动机保护产品,替代各种指针式电量表、信号灯、电量变送器等常规元件,简化电动机控制电路,减少柜内电缆连接及现场施工量。

电动机保护器的类型及应用分析:  
    目前我国普遍采用的电动机保护器主要有热继电器、温度继电器和电子式电动机保护器。热继电器是五十年代初引进苏联技术开发的金属片机械式电动机过载保护器,它在保护电动机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点。但存在功能少,无断相保护,对电机发生通风不畅,扫膛、堵转、长期过载,频繁启动等故障不起保护作用。这主要是因为热继电器动作曲线和电动机实际保护曲线不一致,失去了保护作用。且重复性能差,大电流过载或短路故障后不能再次使用,调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动,功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。温度继电器是采用双金属片制成的盘式或其他形式的继电器,在电动机中埋入热元件,根据电动机的温度进行保护,但电动机容量较大时,需与电流监测型配合使用,避免电动机堵转时温度急剧上升,由于测温元件的滞后性,导致电动机绕组受损。温度继电器具有结构简单、动作可靠,保护范围广泛等优点,但动作缓慢,返回时间长,3KW以上的三角形接法电动机不宜使用。目前在电风扇、电冰箱、空调压缩机等方面大量使用。电子式电动机保护器通过检测三相电流值和整定电流值,采用电位器旋钮或拔码开关操作来实现对电动机的保护,电路一般采用模拟式,采用反时限或定时限工作特性。
    除了上述三种常见的电动机保护器,磁场温度检测型继电器和智能型电动机保护器也在电动机故障保护中得到普遍应用。磁场温度检测型保护器通过在电动机中埋入磁场检测线圈和温度探头,根据电动机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护,主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测,保护功能完善,缺点是需在电动机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。智能型电动机保护器能实现电动机智能化综合保护,集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定,通过操作面板按钮来操作,用户可以根据自己实际使用要求和保护情况在现场自行对各种参数修正设定,采用数码管作为显示窗口,或采用大屏幕液晶显示,能支持多种通讯协议,目前高压电动机保护均采用智能型  

电动机保护器应用选择原则:  
    选用电动机保护装置的目的,既能使电动机充分发挥过载能力,又能免于损坏,而且还能提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。合理选用电机保护装置,既能充分发挥电机的过载能力,又能免于损坏,从而提高电力拖动系统的可靠性和生产的连续性。具体的功能选择应综合考虑电机的本身的价值、负载类型、使用环境、电机主体设备的重要程度、电机退出运行是否对生产系统造成严重影响等因素,力争做到经济合理。在能满足保护要求的情况下首先考虑最简单保护装置,当简单的保护装置不能满足要求时,或对保护功能和特性提出更高要求时,才考虑应用复杂的保护装置,做到经济性和可靠性的统一。  
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