沈阳智能低压电机保护规格 马达保护器

浅谈潜油电泵保护器设计原理
　　摘要：设计一种符合潜油电泵特性的潜油电泵保护器，该潜油电泵保护器具有过载、断相、不平衡、过压、欠压、电压不平衡等保护功能。给出此类产品的设计原理，介绍了该产品与常规电机保护器的区别以及其硬软件设计原理。
　　关键词: 潜油电泵 保护器 控制器
　　0 引言
　　潜油电泵是油田中使用的一种中压的机械采油设备。随着油田开发自动化程度的提高，原潜油电泵定频控制柜暴漏出功能不完善、数据分析不方便、无波形记录、没有通讯功能等问题，而造成这些不足的主要原因是非专门针对潜油电泵的保护器不支持上述功能。
　　目前，研究开发潜油电泵的国内厂家较少，且规模较小，产品没有形成系列化和规模化。为增强国内潜油电泵保护器的竞争力，弥补老式保护器的不足，有必要研制一种针对性的潜油电泵保护器。
　　1 潜油电泵保护器和电机保护器的区别
　　潜油电泵保护器属于电机保护器的细分应用产品。在测量、保护、通信等功能上，潜油电泵保护器与电机保护器基本通用，但潜油电泵的多种保护，如欠载、电流不平衡、过压、欠压等多采用反时限类型，而这些保护在通用电机保护器中多采用定时限类型。
　　潜油电泵保护器需有历史数据记录、导出功能，而常规电机保护器带有故障记录即可。
　　为方便潜油电泵维护、考核，潜油电泵保护器需带有打卡功能，以便进行打卡考核，而常规电机保护器不必带此功能。
　　2 潜油电泵保护器特点
　　潜油电泵保护器可实时测量三相电流、三相电压、频率，并可同时可显示有功功率、电能等电参量;可将检测、采集到的开关量类型工艺参数、4-20mA类型工艺参数，通过通信统一发送给系统。
　　潜油电泵保护器具有过载、断相、电流不平衡、堵转、阻塞、欠压、过压、电压不平衡等保护功能，并可实现欠载自起动。
　　潜油电泵保护器可显示三相电流、三相电压等参数的实时、历史曲线。
　　潜油电泵保护器可将存储的历史数据导出到U盘，导出文件支持EXCEL操作。U盘插入电脑后可直接进行数据分析，不必安装附加分析软件。此功能可用于取代电流记录仪。
　　潜油电泵保护器支持MODBUS、PROFIBUS通信协议，通过通信网络可直接传送实时数据、发送起停命令。
　　3 潜油电泵保护器产品组成
　　潜油电泵保护器由保护器主体、人机交互模块、开关电源组成，如图1所示。保护器主体完成参数采集、保护、通讯功能;人机交互模块实现实时参数显示、参数设置、实时曲线显示、历史曲线显示、历史数据查询、故障查询等功能;开关电源将AC/DC 220V(或其它等级)电压转换为低电压供主体、人机交互模块使用。
　　4 潜油电泵保护器的设计
　　潜油电泵保护器设计分为硬件和软件两方面.硬件设计包括电源、信号采集、开关量输入输出、通讯电路等部分;软件设计主要包括软件架构、测量算法、保护算法、控制算法等。
　　4.1 硬件设计
　　由于常用的潜油电泵工作电压从AC 200V~AC2000V，因此不宜将潜油电泵工作电源直接作为潜油电泵保护的工作电源，常规做法是用隔离变压器将潜油电泵工作电压转换为AC 110V控制电压。针对此种情况，潜油电泵保护器电源采用开关电源，这是因为开关电源的工作范围宽、效率高，适用于此种情况。
　　信号采集包括电压、电流等电参量采集。为保证采集可靠性，通常采用TV、TA作为电压、电流信号的隔离变换器。选用TA时，应注意TA电压等级。常规TA电压等级为0.66KV，而在潜油电泵工作电压达到AC 1000V甚至AC 2000V时，应选用3.3KV等级的TA，以保证隔离安全。
　　开关量输入输出以及通信电路的设计为常规设计，没有过多特殊性。
　　可靠性设计包括电磁兼容、安全性设计。电磁兼容设计初期要充分考虑各种可能出现的问题，做好预留措施规划。常用的抗干扰方法包括：电源部分加EMC滤波器;信号采集部分增加滤波电路;在信号处理的各芯片输入口处加端口保护电路;在芯片电源输入处加去藕电容等。
　　4.2 软件设计
　　常用的采样算法有直流采样和交流采样。交流采样可测量非正弦波信号，因此在电参量测量中广泛采用。常用测量算法有基于正弦信号的算法和基于非正弦的算法。基于正弦信号的算法包括半周内取**值算法、半周**积分算法、一阶导数算法、二阶导数算法、采样值积算法、三采样值算法等;基于非正弦信号的算法包括傅里叶算法、一阶差分后半波傅里叶算法、真有效值算法等。各种算法都有其优缺点。基于正弦信号的算法虽然算法简单、消耗资源少，但是当有谐波或波形变换后测量不准确;而基于非正弦信号的算法虽然算法较复杂，但可保证测量值的正确性。
　　由于在保护算法中设计反时限曲线算法有一定难度，因此有些产品标注为反时限，但实际却是定时限分割，如：(1.2-1.5)倍、60s保护，(1.5-2)倍、40s保护，2倍以上、10s保护。这违背了反时限曲线的基本原则，如果信号在临界点上下跳动，那么动作时间将不准确。真正的反时限具有一条连续的反时限曲线，真正做到大倍数大动作快，小倍数小动作慢。
　　软件设计时，除需要选取合理的算法外，还要注意软件设计的规范化。软件设计的基本原则是信息隐蔽与模块独立性，好的软件要求高内聚(内聚是模块强度的度量)、低耦合。
　　软件测试是软件设计中不可缺少的一个重要环节，其目的是检验软件是否满足规定。开发过程中药遵循早测试、早改正原则，单元测试通过后再进行集成测试、确认测试和验收测试。
　　5 结论语
　　潜油电泵是由常规电动机保护器产品衍生出的新一类电机保护器，更适用于潜油泵，新增欠载、过压、欠压、电流不平衡、电压不平衡等反时限保护，同时带有电流、电压、功率、频率、电能、剩余电流等测量功能，更符合客户要求。

智能电动机保护器在化工企业中的应用
　　摘要：ARD3系列智能电动机保护器可以有效的保护电机设备，缩小故障范围。通过通讯控制器直接接入DCS系统，在DCS系统上可以组态监视、保护和控制电机设备，电动机起动方式可选，给安装带来便利。由电动机保护器、通讯控制器、多串口卡等组成的通讯系统性能稳定，抗干扰能力强。保护器内部预留工厂常用的起动方式、电动机正反转、电动机双速控制等，只需通过改变外围接线即可实现，适合不同设备的使用。
　　关键词：智能电动机保护器;保护;控制
　　1 前言
　　电气设备为工业生产提供了稳定的电能供应，是生产的基础要素，所以电气设备的运转状态非常重要。由于化工企业中使用的功率机械设备较多，所以对于电气设备的消耗较大，为了保证电气设备能够稳定、可靠地运行，需要对其性能进行优化配置，提高运行可靠性。尤其是在工业生产实行自动化、智能化控制系统后，对电气设备的要求有所提高，需要其各项运行指标保证在佳状态。通过对其性能进行优化改进，并且提前做好防范措施，减少故障的发生机率，提高设备的运行效率。
　　从整体而言，如果化工企业中出现电气设备老化现象，就会造成电气设备的可靠性、安全性和稳定性大大降低，使得运行损耗以及企业的生产成本增加，如果设备老化到了很严重的阶段还没有进行替换或及时的维护就较*导致安全事故的出现。所以，为了避免电气设备过早的出现老化问题，促进设备运行性能的提升，在对其进行应用的过程中应该采取相应的措施进行保养和维护。
　　2 电动机常见问题分析
　　电动机在日常的使用过程中出现的故障类型多样化。一般常见的问题可以分为以下几种：(1)线路正常接通，电动机没有任何反应但熔丝烧断;(2)线路正常接通，电动机发出较大噪音;(3)电动机在运行过程中温度**过正常状态时的温度甚至出现冒烟的情况;(4)电动机在运行的过程中金属外壳带电;(5)电动机在工作的状态中发生振动并且伴有响声。出现以上几种情况的原因各有不同，通常而言，电动机没有异常而熔丝却烧断的原因可能主要因为熔丝的横截面积过小，电流的强度过大，或由于线路中存在短路或接地的现象;电动机出现噪音主要可能是因为定子与转子在运行中发生不断的摩擦或电动机运行不正确，发生错位或缺位现象;电动机温度过高甚至出现冒烟的现象，大部分原因可能是由于电源电压远远**或者是远远低于正常的工作水平，定子绕组相间、匝间发生短路现象，或出现对接错误的现象;电动机的金属外壳带电，主要可能是因为外壳接地时接触不良，相关线路发生老化或接地时产生的电阻过大，定子两端的槽口的绝缘性能减弱。电机设备出现故障对整个化工生产的正常运行都会有所影响，而对故障进行判断具有一定的复杂性，因为其自身结构和设计工艺较为复杂，所以在进行故障处理时，首先应该进行科学检测。
　　某化工厂年产硫酸几十万吨，其主要工艺设备全部实现自动化，人员的投入也较少，符合现代化生产要求，工艺工程控制准确，实现了无污染绿色生产。工厂设有5个低压配电室，总用电负荷近万千瓦，高低压电机设备百余台。其中有2/3以上的电机设备选用了安科瑞公司的ARD3系列智能电动机保护器，具有短路保护、堵转保护、定时限保护、反时限保护、缺相或不平衡保护、接地保护/漏电保护、欠压和过压保护、外部故障保护、温度保护等多种*的保护功能;具有电流测量及显示功能，同时具有故障状态记录功能;具有全压直接起动、正反转起动、软起动、星-三角起动、自耦降压起动等多种方式的起停控制、操作及电动机运行状态指示功能，可以大大简化柜内接线。ARD3系列智能电动机保护器具有一个标准的RS-485通讯接口，Modbus_RTU或Profibus_DP通讯协议，通过其现场总线，可实现远程控制电动机起停、电动机额定工作参数、CT变比、各种保护参数的设定等。具有强大的SOE事件记录功能，记录较近的20次保护跳闸事件，包括保护动作原因及故障时间，便于及时分析故障原因。ARD3系列智能电动机保护器具有独立的保护动作信号继电器输出接口，同时还具有标准的额DC4-20mA模拟量可编程输出接口，为实现通过DCS或PLC系统对现场设备进行实时监控提供了较大的便利。
　　3 智能电动机保护器组网
　　ARD3系列智能电动机保护器采用Modbus_RTU通讯协议，每台设备以总线方式接入通讯控制器下行通讯采集口，通讯控制器有两个下行通讯采集口，每个通讯口可以采集32台ARD3系列智能电动机保护器，通讯控制器对所需采集的数据进行自动归纳、整理和计算，并根据程序要求按顺序排列。该化工厂的各个配电室的分布较散，采用485通讯信号会产生衰减，再加上现场设备的电磁干扰，很难确保通讯的实时性、准确性。因此，在配电室到中控室之间采用了光纤传输，不仅传输速度快而且光纤传输的抗干扰能力强，且较普通电缆的使用寿命长。通讯控制器有两个上行通讯口，其中一路送往电力监控系统ECS，另一路送往工艺控制系统DCS，通讯控制器采集ARD3系列智能电动机保护器数据可以直接接入DCS系统，利用DCS系统的硬件设备，在DCS系统将电流、电压参数，开停机信号组态在监控画面，同时设置遥控起停按钮，大大地方便了现场操作人员，同时减少一些安全事故的发生。
　　4 智能电动机保护器安装、调试
　　ARD3系列智能电动机保护器接入三相电流互感器二次信号，接入三相交流电压可实现相关保护及电压、功率等信号的测量，同时可实现电能计量、失压重起动等功能，AC380V/AC660V电压输入可直接输入，无须经电压互感器转换。三相交流电压取自电动机主回路中QA断路器的下方，一旦塑壳断路器合闸时出现故障，ARD3系列智能电动机保护器立即保护跳闸。现场操作箱上安装有起动、停止、复位按钮和状态指示灯，DCS起动、停止信号与现场操作箱上的起动、停止按钮并联后分别接入16、20端子，复位信号接至21端子。现场操作箱上设有转换开关，为防止误操作，操作人员可通过转换开关选择机旁操作还是进行远程控制。远程控制可以在人无法接近设备时，直接通过上位机在紧急情况下*停止设备，防止人员受到伤害，避免事故的发生。一般我们采取现场起动设备，起动后将转换开关打到远方，停车时DCS远方停止设备。在胶带输送机上有防滑装置、拉绳开关、跑偏开关时，可将这些信号并联接入外部故障17 端子，当防滑装置、拉绳开关、跑偏开关动作后，17外部故障端子闭合，控制输出端子95、96断开，接触器线圈断电，电动机停止转动。
　　ARD3系列智能电动机保护器可实现全压直接起动方式、星-三角起动方式、自耦降压起动方式、正反转起动、双速起动、软起动控制等。
　　5 智能电动机保护器使用效果
　　在工厂试生产过程中，出现过电动机过载、堵转，胶带输送机打滑、跑偏，ARD3系列智能电动机保护器都及时停机保护，提示操作人员对设备进行检查和保养，没有出现过电机绕组烧坏，为工厂正常生产提供了保证。操作人员可以在控制室内控制电机设备的起停，同时对现场设备进行远程监测，减轻了工人的劳动强度。
　　6 结束语
　　由于化工企业生产的特殊性，对于电气设备有不同的标准要求，因为现场生产环境会对各种电气设备造成一定的腐蚀性，所以对电气设备的性能有较高要求。在电气谁运行的过程中，在不同的部位会出现不同的故障，对于这些故障的处理要进行科学规范的检测，并能及时排除出现的这些故障。随着生产实践的不断进行，智能电动机保护器在企业中的合理使用，为化工生产的运行创造有利的基础。

ARD系列低压电动机保护器，具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号、现场总线通信等功能。可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。

功能：
该系列低压电动机保护器，具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。可与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号、现场总线通信等功能。

应用范围：
可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。

订货范例：
具体型号：ARD3T K1 A25/C+60L
技术要求：电动机功率5.5KW；DI为无源节点，控制DO工作电压为220V；液晶显示。
通讯协议：双路RS485接口 Modbus/RTU协议
辅助电源：AC/DC220V