摘要：在生產(chǎn)過(guò)程中，如果設(shè)備運(yùn)行不暢，或出現(xiàn)故障，將直接影響生產(chǎn)活動(dòng)的正常進(jìn)行，給企業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。導(dǎo)致設(shè)備故障的關(guān)鍵因素之一是電機(jī)問(wèn)題。由于保護(hù)措施不到位，電機(jī)停止運(yùn)行甚至直接燒毀，影響生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

本文通過(guò)對(duì)泵電機(jī)保護(hù)措施的討論和研究，希望幫助相關(guān)人員開(kāi)展工作，確保泵電機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中的良好穩(wěn)定運(yùn)行。并介紹了適用于泵電機(jī)的ARD2F系列電機(jī)保護(hù)器。

關(guān)鍵詞：水泵電機(jī)、電機(jī)、智能保護(hù)

一概述

目前，水泵系統(tǒng)設(shè)備中使用的電機(jī)大多采用熱繼電器。作為電機(jī)的過(guò)載保護(hù)元件，由于其體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但由于熱繼電器靈敏度低、誤差大、穩(wěn)定性差，保護(hù)不可靠。受環(huán)境、溫度、材料等影響，電機(jī)的保護(hù)已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要。

二水泵設(shè)備電機(jī)損壞原因及改進(jìn)目的

電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行、在相對(duì)潮濕的環(huán)境中工作、散熱問(wèn)題或電流過(guò)大都可能導(dǎo)致故障，其中泵電機(jī)因設(shè)備進(jìn)水而燃燒的比例相對(duì)較大。一方面，為了提高傳輸效率或安裝空間，大多數(shù)泵電機(jī)屬于集成泵組合系統(tǒng)，即電機(jī)和泵葉輪采用相同的傳動(dòng)軸，主要通過(guò)機(jī)械密封防止水或其他液體進(jìn)入電機(jī)繞組，但機(jī)械密封難以有效預(yù)防，一旦損壞，電機(jī)進(jìn)水后不可避免地發(fā)生故障。另一方面，泵電機(jī)的工作環(huán)境不可避免地會(huì)接觸到水或其他液體，這進(jìn)一步增加了進(jìn)水燃燒的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于一些制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，一旦電機(jī)停止或運(yùn)行異常，就會(huì)影響產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)質(zhì)量，不僅會(huì)增加生產(chǎn)成本，而且對(duì)企業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展極為不利。對(duì)電機(jī)保護(hù)器的選擇也提出了嚴(yán)格的要求。因此，在選擇保護(hù)器時(shí)，必須考慮電機(jī)與保護(hù)器之間的合理配置關(guān)系。理想的電機(jī)保護(hù)器不是功能最多的，也不是所謂的zui先jin的，而是應(yīng)滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可靠的統(tǒng)一，具有較高的性?xún)r(jià)比。

三智能電機(jī)保護(hù)器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和選擇

以普通智能保護(hù)器為例，介紹電機(jī)保護(hù)器外部輸入與保護(hù)器之間的合作關(guān)系，為選擇和使用提供一些參考。

幾種常見(jiàn)的導(dǎo)致電機(jī)故障源輸入信號(hào)連接方式。主要包括:電壓信號(hào)輸入、電流信號(hào)輸入、零序信號(hào)輸入和溫度信號(hào)輸入。電源由交流220V供電，輸出方式由接觸器直接控制。其他輸入輸出功能，如模擬輸出，可以直接連接到電壓表、電流表和其他外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。RS485通信接口可用于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連接監(jiān)控電機(jī)，作為大型設(shè)備和危險(xiǎn)操作場(chǎng)所至關(guān)重要。開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入可作為電機(jī)啟動(dòng)模式選擇，使用靈活。作為擴(kuò)展功能備用。

1欠壓、過(guò)壓、缺相保護(hù)

（1）欠壓

當(dāng)供電系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，電壓降到一定程度時(shí)，電機(jī)會(huì)出現(xiàn)疲勞、堵塞，達(dá)到幾倍的過(guò)電流。有時(shí)，在電壓恢復(fù)的瞬間，即將停止或已經(jīng)停止的電機(jī)同時(shí)運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)路電壓再次下降，并盡量避免在配電系統(tǒng)中。因此，進(jìn)入欠壓保護(hù)是非常必要的。

（2）過(guò)壓

外部原因：由雷擊引起。

操作過(guò)電壓：由分閘、合閘等開(kāi)關(guān)操作引起的線(xiàn)路電感在器件兩端感應(yīng)過(guò)電壓。

在供電系統(tǒng)中，相電壓高于預(yù)設(shè)的保護(hù)電壓值，保護(hù)器動(dòng)作，斷開(kāi)常閉觸點(diǎn)，斷開(kāi)KM，斷開(kāi)主觸頭，停止電機(jī)。從而保護(hù)電機(jī)。

（3）缺相

在水泵系統(tǒng)中，相當(dāng)一部分設(shè)備采用三相不接地供電。當(dāng)供電系統(tǒng)中某一相斷電時(shí)，設(shè)備的電機(jī)電流突然增大，輸入電壓異常。當(dāng)電壓值異常于設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器動(dòng)作。切斷KM接觸器。

2過(guò)流保護(hù)

過(guò)流保護(hù)是電機(jī)保護(hù)的重點(diǎn)，對(duì)電機(jī)的危害最大。主要包括過(guò)載、短路、堵塞、三相不平衡等。我們使用電流互感器作為檢測(cè)和輸入元件。

（1）過(guò)載

在某些情況下，如果電機(jī)的實(shí)際使用功率超過(guò)電機(jī)的額定功率，則稱(chēng)為電機(jī)過(guò)載。過(guò)載電機(jī)的工作電流大于其額定電流，通常在1.5倍以?xún)?nèi)。一旦超出正常范圍，保護(hù)機(jī)構(gòu)，切斷接觸器，發(fā)出過(guò)載信號(hào)。

（2）短路

三相電機(jī)的短路比較復(fù)雜，包括單相接地短路和相間短路；單相接地短路時(shí)，任何一相直接與PE線(xiàn)短路，一般不會(huì)燒毀電機(jī)，但會(huì)在電機(jī)外殼帶電，容易引起觸電。另一種是相間短路，包括兩相短路和三相短路，三相短路電流會(huì)大很多。電機(jī)內(nèi)部短路主要是由電機(jī)繞組的絕緣損壞引起的，絕緣損壞一般是由電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載引起的。當(dāng)電機(jī)絕緣損壞、內(nèi)匝間短路、接線(xiàn)錯(cuò)誤等時(shí)，會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。瞬時(shí)短路電流會(huì)使保護(hù)器移動(dòng)，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

（3）堵轉(zhuǎn)

當(dāng)負(fù)載突然增加時(shí)，電機(jī)本身的內(nèi)部問(wèn)題(軸承損壞、掃膛)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速器等，上述任何環(huán)節(jié)的問(wèn)題，都是阻塞的原因。阻塞將繼續(xù)增加電機(jī)的電流，可達(dá)到額定電流的7倍，并在稍長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)燒毀電機(jī)。當(dāng)電流值達(dá)到保護(hù)器的設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器動(dòng)作。

3零序保護(hù)

零相序保護(hù)輸入端，正常運(yùn)行的電機(jī)電流大小和向量之和等于零，零序互感器二次線(xiàn)圈的電流也為零。當(dāng)接地故障發(fā)生時(shí)，零序互感器二次線(xiàn)圈將出現(xiàn)較大的電流，并發(fā)出信號(hào)切斷電源。零序保護(hù)主要用于漏電保護(hù)。

4溫度檢測(cè)

高溫是電機(jī)絕緣的殺手。有時(shí)電流值沒(méi)有達(dá)到保護(hù)值，但當(dāng)溫度足以損壞絕緣狀態(tài)時(shí)，應(yīng)予以保護(hù)。在電機(jī)內(nèi)安裝熱敏元件時(shí)，由于環(huán)境溫度變化、散熱不良等原因，設(shè)備異常導(dǎo)致溫度升高，超過(guò)我們?cè)O(shè)定的溫度范圍。保護(hù)器執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，切斷電機(jī)電路，避免高溫造成的設(shè)備損壞。

以上，我們只輸入了幾種常用的保護(hù)措施。對(duì)于一些不經(jīng)常檢查、距離長(zhǎng)、危險(xiǎn)場(chǎng)所（如高溫、腐蝕），應(yīng)配合遠(yuǎn)程控制功能，確保設(shè)備正常運(yùn)行，確保人員安全，使生產(chǎn)順利進(jìn)行。

對(duì)于一般電機(jī)，上述保護(hù)環(huán)節(jié)基本能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)需要。當(dāng)然，還應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，如現(xiàn)場(chǎng)濕度、環(huán)境溫度、操作端與執(zhí)行端之間的距離、設(shè)備維護(hù)周期、對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)的敏感性等。

經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)，我們可以提前預(yù)測(cè)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)盡早判斷。通過(guò)保護(hù)器的回顧功能，還可以判斷問(wèn)題的基本位置，為維護(hù)提供依據(jù)。

四保護(hù)器選擇分類(lèi)

現(xiàn)代智能電機(jī)保護(hù)器在實(shí)際生產(chǎn)中還有許多功能，如回顧功能、遠(yuǎn)程通信、遠(yuǎn)程控制、多種啟動(dòng)方式選擇等。

保護(hù)器分為：普通型、數(shù)碼顯示監(jiān)控型、智能監(jiān)控中文顯示型。

1一般普通型

結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，主要功能是突出過(guò)載、缺相（三相不平衡）堵塞等故障保護(hù)。故障類(lèi)型由指示燈顯示。

2數(shù)字顯示監(jiān)控型

數(shù)字顯示監(jiān)控保護(hù)器，內(nèi)部電路采用單片機(jī)，以數(shù)字管為顯示窗口，智能綜合保護(hù)，集保護(hù)、測(cè)量、通信、顯示于一體。設(shè)置電流采用數(shù)字設(shè)置，用戶(hù)可自行修改各種參數(shù)。

3智能監(jiān)中文顯示控型

智能漢字顯示更適合中國(guó)，功能比其他類(lèi)型更完善。該產(chǎn)品直接在操作面板單元上顯示各種參數(shù)、狀態(tài)和信息，使界面更加直觀和醒目，并支持遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通信功能。啟動(dòng)方式有多種選擇，具有存儲(chǔ)和回顧功能，為后期維護(hù)提供了數(shù)據(jù)依據(jù)。

五ARD系列電機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品選型介紹

ARD智能電機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至660V的低壓電機(jī)電路，集保護(hù)、測(cè)量、控制、通信、運(yùn)行和維護(hù)于一體。其完善的保護(hù)功能保證了電機(jī)的安全運(yùn)行，具有邏輯可編程功能，可滿(mǎn)足各種控制方法。本產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu)，由主體、顯示單元和互感器組成，可適應(yīng)各種機(jī)柜的安裝?？蛇x擇不同的通信模塊來(lái)滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)通信的需要。

1功能特點(diǎn)

■支持基波和全波電力參數(shù)測(cè)量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），電流與電流不平衡、電流正序、負(fù)序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

■保護(hù)功能包括過(guò)載反時(shí)限、過(guò)載定時(shí)限、接地、啟動(dòng)加時(shí)、漏電、欠載、斷相、堵塞、堵塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過(guò)功率、欠功率、過(guò)壓、欠壓、相序、溫度、TE時(shí)間、外部故障、啟動(dòng)次數(shù)限制、運(yùn)行時(shí)間報(bào)警、故障次數(shù)報(bào)警。

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

■5路可編程DO輸出，滿(mǎn)足直接啟動(dòng)、星三角啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)等多種啟動(dòng)方式。通過(guò)通信總線(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)主站對(duì)電機(jī)的遙控“啟停"。

■可選抗震功能：支持搖電立即重啟，失壓重啟。

■可選MODBUS_RTU通信、PROFIBUSDP通信，支持最多2個(gè)通信接口。

■可選擇1路DC4-20ma模擬輸出接口，與DCS系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。

■有故障記錄、起動(dòng)記錄、停車(chē)記錄、DI變位記錄、再起動(dòng)記錄等各種事件記錄。

■顯示界面液晶顯示，支持中英文切換。

2產(chǎn)品選型

六結(jié)束語(yǔ)

通常選用電機(jī)保護(hù)器，要充分考慮到電機(jī)的過(guò)載能力，避免損壞。提高可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性。力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)合理。在功能選擇上應(yīng)綜合考慮到電機(jī)的本身的價(jià)值、負(fù)載類(lèi)型、使用環(huán)境、占主體設(shè)備上的重要程度、停止電機(jī)運(yùn)行是否會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成影響以及影響的程度等因素。

通過(guò)以上改造，必定能改善供電、用電系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性，并且對(duì)水泵電氣控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平提高了一個(gè)臺(tái)階， 同時(shí)大大降低了維修成本， 提高了電機(jī)的運(yùn)行效率， 增加了經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)水泵電動(dòng)機(jī)具有積極的推進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏智偉.水泵電動(dòng)機(jī)的保護(hù)措施探討[J].科技資訊, 2020.01期

[2] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版.

[3] GB 14048.4-2020 低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第4-1部分：接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器(含電動(dòng)機(jī)保護(hù)器).