电动机保护器在工业系统中的应用

曹 科

（上海盛善电气有限公司，上海 200331）

随着我国工业领域自动化程度的日益加深，工业系统对电动机的智能保护和自动控制提出了新的要求，因此电动机保护器这一新型的工业保护控制装置日益为大家所重视，并得到了更广泛的应用。本文作者结合自身多年的工作经验对电动机保护器在工业系统中的典型应用加以介绍，希望能起到抛砖引玉的作用，为大家提供一些有益的借鉴。

电动机保护控制器的工作原理：电动机保护控制器通过监测电动机工作时的电参数和对应的控制触电的状态，以判断电动机是否出现故障或异常工作状态，并据此进行对应的自动保护及起停控制，以达到无人值守时的自动保护或远程自动控制。

目前市场上的电动机保护控制器一般都由以下几个部分组成：电源系统、采样单元、信号处理及控制系统、控制及反馈回路、人机界面。其中，电源系统负责为电动机保护控制器提供独立的工作电源；采样单元负责采集电动机的运行参数，如电压、电流、功率等等；信号处理及控制系统对采样单元所采集的数据进行分析处理，并以此为控制逻辑的判断依据对电动机进行保护和控制；控制及反馈回路则是通过继电器对外部的接触器、断路器等电气元件进行控制以实现具体的保护和控制功能，并将电动机的相关运行状态反馈回电动机保护器进行实时监测；人机界面则是提供给使用者的交互界面，可以通过它进行设定具体的保护参数、监测电动机运行情况、查询故障记录等操作。

目前市场上的电动机保护控制器品牌众多，不同厂家产品的功能都有所不同，但总的来说可以分为以下几类：

1）电动机保护功能

这是电动机保护控制器的主要功能，可以对电动机起动阶段和运行过程中出现的各种异常情况进行自主判断并采取相应保护措施。如防止电动机起动过程中转子堵转现象的堵转保护，防止电动机长时间过载导致电机发热受损的过载保护，防止电网系统出现意外故障的过压保护、缺相保护等等。此类保护功能均以电动机为保护对象，目的是避免电动机因故障或意外情况受损，使工业自动控制系统更安全有效的运行。

2）安全保护功能

除针对电动机本身的保护功能外，电动机保护控制器还具备对现场操作人员的保护措施，例如最常见的漏电保护功能。电动机保护控制器通过漏电互感器采样监测回路中的漏电流大小，并根据预设的漏电保护参数进行自主判断，向上级系统发出报警信号或直接切断电气回路，以避免因漏电导致触电事故。此类保护功能可以有效的保障现场操作人员的人身安全，因而日益得到使用者的重视。

3）自动控制功能

电动机保护控制器除了各种保护功能外，还具有一定的控制功能，可以实现对电动机的起/停控制，能够加强整个自动化系统的智能化程度。例如，操作人员可以通过保护器的人机界面对电动机进行手动起动/停止操作，也可以通过控制及反馈回路中的开关量输入接口以远程控制方式实现上述操作，更可以通过数字通信口（一般为RS485接口）与主控制系统连接实现自动控制。此外，部分电动机保护控制器还具备自起动、重起动功能，可以在电气系统出现短暂停电等意外情况后保存当前电动机运行状态，等系统恢复正常后按照设定的起动时间按时间顺序依次起动，既可省去人工操作的繁琐，也可以避免众多电动机同时起动对回路的大电流冲击，提高了系统的安全性和可靠性。

4）节能降耗功能

随着国家对于节能降耗要求的提高，电动机保护控制器在节能降耗方面的作用也开始为大家所重视。部分电动机保护控制器具有欠功率、低功率因数等保护功能，可以在电动机处于轻载或低功率因数运行状态时做自动停机，能够有效的避免能源浪费节省企业资金。

虽然电动机保护控制器这一产品已经较为成熟，但目前工业系统中电动机保护器的应用仍处于起步阶段，部分使用者仍然不熟悉它的具体应用情况，下面就以SDM800型电动机保护控制器为例，简单介绍一下相关应用案例。

某公司有一台110kW的电动机，采用星三角起动方式。之前由于常处于过载状态运行，热继经常产生保护动作，影响了生产调度。后经过技术改造，采用电动机保护控制器作为保护装置，设定当电动机运行电流大于额定电流的1.05倍时开始进行热量累积计算（运行电流越大则热量累积越快），在热量累积达到最大允许值的90%时向控制系统发送报警信号（通过人机界面和RS485数字通信口两种方式同时发送），在热量累积达到最大允许值时则自动将电动机停机。这样处理以后，用户可以在发现报警信号后及时对生产调度做出调整，将电动机的负载降低以免热过载后不得不停机影响生产，而即使没有及时对电动机过载情况进行有效处理，也可以在报警一段时间后在热量累积达到最大允许值时自动停机，避免无人状态下电动机过热受损。这一方案兼顾了生产流程的顺畅和电动机的安全，取得了很好的效果。图1为此方案的接线图。

图1

图1中，电动机三相电压信号直接接入电动机保护控制器（3、4、5号端子），三相电流信号则以穿芯方式穿过电动机保护控制器的电流进线孔，电动机保护控制器的三路继电器输出（DO1、DO2、DO3）分别接入接触器CJ1、CJ2、CJ3的辅助触点，同时电动机保护控制器通过开关量输入端口（DI1、DI2、DI3）监测三个接触器的当前分合状态以判断当前电动机运行状态。电动机起动时，DO1、DO2吸合，一段时间后DO3吸合并且DO1断开，完成整个星三角起动过程。如果达到预设的报警条件而没有达到保护条件时，则通过人机界面和RS485数字通信口发送报警指示。一旦接收到停机命令或者出现故障达到预设的保护条件时，则释放三路继电器，电动机同时停止运行。

从这个案例可以看出，电动机保护控制器的使用相当灵活，由于报警参数和保护参数可以根据实际生产运行条件预设为不同的值，所以可以很好的适应实际的工艺生产流程，避免过度保护影响生产的流畅，对于工业领域的大规模流水化生产有很大的帮助。因此，随着我国工业领域自动化和智能化程度的不断提高，相信诸如电动机保护控制器这样的智能化保护/控制装置将得到越来越广泛的应用。