电机保护器的基本知识

讲义编号： 201105-02

设 备 维 修 总 厂

OJT 培 训 讲 义

项目名称： 电机保护器的基本知识

培训教师： 吴鸿

审核人： 危运龙

审核日期： 2011年5月25日

单位名称： 烧结一维修作业区

烧结机设备（区域）故障案例培训讲义

电机保护器的基本知识

在现代工业中，电动机作为一种拖动机械，成为所有动力机械的基础，随着科学技术的不断进步和工艺控制的不断完善，尤其是自动化生产的要求，迫切需要开发和完善电动机的控制和保护设备，从而实现对生产过程和大型机械的遥控、遥测、遥调、故障诊断以集中控制等功能。

工业的特点本身就是大通量、满负荷的连续运转，因而对电机设备的可靠性和稳定性要求极高，一旦发生事故，必须马上查找故障原因并及时消除，以保证及时恢复生产。过去一直采用热继电器作为电动机的过载保护和控制元件，但由于元件质量和工艺的限制，已无法满足日益发展的工艺自动化的要求。电动机智能保护器（简称为电机保护器），作为电动机的保护元件，不但有效的保障了电机的安全运行、彻底取代了热继电器，而且利用先进的通讯技术，实现电机控制的自动化，并取得了显著的经济效益。

下面以PDM-810MRC电动机保护器的应用作以简单介绍。

1、 基本工作原理：

电机保护器是最近十多年才发展起来的一种新型电子式多功能电动机综合保护装置。它集过（轻）载保护、缺相、过（欠）压、堵转、漏电、接地及三相不平衡保护等低压保护于一身，具有设定精度高、节电、动作灵敏、工作可靠等优点，是传统热继电器的理想

替代产品。它通常是由电流传感器、比较电路、单片机、或出口继电器等几个部分组成。

传感器将电动机的电流变化线性地反映至保护器的采样端口，经过整流、滤波等环节后，转换成与电动机电流成正比的直流电压信号、送到相应部分与给定的保护参数进行比较处理，再经单片机回路处理，推动功率回路，使继电器动作。当电机由于驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取得的电压信号将增大、此电压值大于保护器的整定值时，过载回路工作，RC延时电路经过一定的（可调）延时，驱动出口继电器动作，使接触器切断主回路。欠压及缺相保护等功能部分，工作原理基本相同。

典型接线方式

【直接起动】

【正反转起动】

【星/角起动】

（1）保护功能。

电机保护器可实现对电机的综合保护，其具体功能有接地保护、断相保护、短路保护、过（轻）负荷保护、不平衡过负荷保护、堵转保护、低电压和过电压保护。当电机正常工作时，保护器通过面板上的液晶显示屏，实时显示电机的工作电流和电压。具有通讯功能的电机保护器在微处理器空闲时定时将采集的信号通过通讯总线传至后台微机。当故障发生时，保护器迅速动作，现场保存故障类型、时间以及电机运行参数，随后通过网络向后台监控机报告。

电机额定参数、保护动作参数、时间的整定：

PDM-810MRC系列电机保护控制器的参数整定具有两种方式：

（1）、可通过小型多功能显示操作单元（具有编程器功能）对所有参数进行设定；

（2）、可通过810MRC的ProfiBus DP通讯接口，进行参数整定，

1、电机的起动/停止操作、保护闭锁及合分闸故障逻辑

PDM-810MRC具有完整、可靠的电机起动、停止判断及控制逻辑；并可以全面的分析、判断电动机的起动是否成功，如果起动失败，自动停止电机运行；同样在停止操作过程中，如果停止失败，自动报警。

◆ 电机的起动过程：

PDM-810MRC采用独立的电流起动、定时复归逻辑，在起动过程中，只具有缺相、电流不平衡、接地等保护功能，其余保护功能自动闭锁（关闭）；在起动结束后（按用户设定的起动时间），所有保护功能（按用户设定）均自动投入。

其具体过程如下：

进行电机的起动操作（具有：① 就地/远方操作按钮起动、② 通过通讯网络遥控操作起动等）执行后，810MRC自动关闭堵转、定/反时限过负荷等保护功能，同时打开起动定时器，开始按用户设定的起动时间计时；

一、在起动时间内：

1、自动记录三相电流的最大起动电流值；

2、如果出现三相起动电流均高于其额定工作电流的25%的条件后，PDM-810MRC的“起动成功逻辑”有效；

3、如果三相起动电流均低于其额定工作电流的25%的条件时，PDM-810MRC的“启动成功逻辑”无效（起动失败）；

二、起动时间到后：

1、如果PDM-810MRC的“起动成功逻辑”有效，则自动投入（使能）起动期间内关闭的保护功能，既所有设定的保护功能均有效；

2、如果PDM-810MRC的“起动成功逻辑”无效，则认为起动失败，并自动关闭PDM-810MRC的相关输出控制，停止电机运行；

◆ 电机的停止过程：

PDM-810MRC采用独立的电流复归、定时复归双重判断逻辑，替代交流接触器位置信号，可以更准确的判断电机的停车操作是否真正完成。

其具体过程如下：

进行电机的停止操作（具有：① 就地/远方操作按钮停车、② 通过通讯网络遥控操作停车等方式）执行后，PDM-810MRC自动打开停止定时器，5秒种内；如果电机的三相电流均始终低于其额定工作电流的5%及以下，PDM-810MRC的“停车成功逻辑”有效，

认为停止操作成功；否则，认为停止操作失败，并起动报警输出继电器报警。

2、电动机堵转保护

堵转保护是电动机特有的一种保护，一般的电动机在其运行过程中，如果由于负荷过大或自身机械原因，造成电机轴被卡住（俗称“抱死” ），根据其过载能力不同，允许短时间运行，但如果不能及时切除本故障，将造成电机绕组过热，绝缘降低而烧毁电机，因此堵转保护是避免该类型故障的有利武器。PDM-810MRC提供完善的、独立的堵转保护逻辑，如三相电流同时出现4-6倍电机额定电流的过负荷现象时，即可按设定的堵转保护定值和时限，迅速跳闸，避免电机烧毁，减少直接和间接的经济损失。

3、电动机过载保护

电动机过负荷保护是最常见和应用的一种保护，其保护功能和常规热继电器极为相似，大家知道，电动机是一种连续运行的设备，一般在其额定电流以下运行，也允许在一段时间内在其额定电流以上运行，但长时间超过其额定电流运行，将造成电机过热，绝缘降低而烧毁电机，PDM-810MRC提供2种完整的、独立的电动机过负荷保护功能，为不同性能及用途的电机提供全方位、多选择、冗余式的数字式保护功能：1、定时限过负荷2、反时限过负荷

4、接地/漏电故障保护

PDM-810MRC马达控制器对于三线式电动机，某相电流超过其他两相工作电流30%以上时，可借助于内部接地故障检测功能进行保护。PDM-810MRC由于取消了独立的接地漏电保护装置，不仅节省投资，柜内的空间也得到了进一步优化。

对于需要精确的接地故障检测，PDM-810MRC可通过连接一只外部漏电电流互感器，检测出0.3A（30 mA ~300mA）、0.5A（50 mA ~500mA）、1A（100 mA ~1000mA）的故障电流。适用于3线式或3相4线制电动机。

5、缺相/电流不平衡保护

缺相故障运行对电机的危害很大，根据有关统计，70%以上的电动机损坏是由于缺相造成的；PDM-810MRC提供多种电流不平衡及缺相的保护方案：

1、不平衡保护（电流型判据）：对每一相分别进行计算处理，当三相电流出现严重不平衡（任意两相电流差超过50%以上），即可按设定的进行保护。

2、缺相保护（电压型判据）：对每一相电压分别进行计算处理，三相电压中，当只有一相低于额定电压的50%时，即可按设定的时间进行保护。