如何选择合适的电动机综合保护器?
从其结构和功能上来说,JES系列产品已不再是接触器、或断路器、或热继电器等单个产品,而是一套控制保护系统。
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选择合适的电动机综合保护器需要综合考虑电机本身参数、应用工况、保护需求以及系统集成要求。以下是关键步骤和考虑因素:
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电机基本参数:
- 额定电压(V): 保护器的工作电压必须与电机的额定电压(如380V, 660V, 1140V等)相匹配,并考虑系统电压等级(单相、三相)。
- 额定电流(A): 这是核心参数!
- 保护器的额定电流范围必须能够覆盖电机的额定电流。
- 精确设定保护器的电流整定值通常设定为电机的额定电流值(铭牌值)。这确保了过载保护能精准动作。
- 确认保护器可设定的电流范围下限低于电机额定电流,上限高于电机额定电流(通常有足够余量)。
- 额定功率(kW): 作为辅助参考(功率 = 电压 x 电流 x √3 x 功率因数),但最终选型依据是电流。
- 功率因数(Cosφ): 部分高级保护器可能需要此参数进行更精确的保护计算或功率计量。
- 启动方式: 直接启动、星三角启动、软启动、变频启动?
- 直接启动: 启动电流非常大(可达5-8倍额定电流),保护器必须有足够的能力躲过启动电流,启动时间设置要合适。
- 星三角/自耦降压启动: 启动电流相对小一些(但仍较大),需要考虑启动过程中电流的变化。
- 软启动/变频启动: 启动电流可控(通常1.5-4倍额定电流),对保护器的启动冲击影响较小,躲启动更容易。有些专为变频器设计的保护器需要考虑高频谐波影响。
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必需的保护功能:
- 过载保护: 最核心功能,模拟热累积效应,根据I²t原理动作。需要选择合适的反时限特性曲线(通常有多条可选,如IEC标准中Class 5, 10, 20, 30)。
- 短路保护(速断保护): 针对大的短路电流(通常是>5-10倍额定电流),需要瞬时或极短延时动作。确认保护器的速断电流设定范围和动作时间满足要求。
- 缺相保护: 对于三相电机至关重要,一旦检测到任一相失电,应迅速动作。要求动作时间快(如<2秒)。
- 堵转/阻塞保护: 电机转子被卡住,电流达到额定电流的3.5-8倍以上。可看作是大电流长时间过载。有些保护器有独立的堵转保护,设定电流倍数和动作时间;也可依靠速断保护或精确设定的过载保护实现。
- 接地故障保护: 检测相线对地泄漏电流。根据中性点接地方式和系统要求,选择零序电流型(检测三相电流矢量和)或剩余电流型(RCD原理)。设定电流大小需考虑系统正常泄漏电流和需要保护的最小故障电流。
- 不平衡保护: 检测三相电流不平衡程度(%)。长时间不平衡会导致电机过热。设定合适的百分比阈值和动作时间。
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重要的辅助与可选功能:
- 启动时间过长保护: 设定最大允许启动时间。如果电机在规定时间内未成功进入运行状态(电流未降至过载保护动作阈值以下),则动作跳闸。
- 欠电压保护/过电压保护: 防止电机在过低或过高电压下运行损坏或导致过电流。
- 欠载/空载保护: 检测电机负载丢失,防止泵类设备“干转”或传送带空转。
- 欠功率/逆功率保护: 主要用于发电机或双电源场合。
- 内部热记忆/热容比计算: 模拟电机实际热状态,允许在热累积未完全消散前再次启动,提供更贴近电机特性的保护。
- 多次启动禁止: 防止短时间内频繁启动导致过热累积。
- tE时间保护: 针对增安型防爆电机(eEx e),确保在最高表面温度达到极限值前断电。
- PTC热电阻输入: 直接接入电机内部的温度传感器(如PTC, PT100等),提供最直接的绕组温度保护。
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测量、监控与通信功能:
- 基本测量: 三相电流、电压、频率、功率因数、电能等。功能等级越高越贵,按需选择。
- 状态指示与报警: LED/LCD显示状态、故障类型、测量值。
- 继电器输出: 用于故障跳闸、报警信号输出。确认输出继电器类型(常开/常闭)、容量(电压、电流)满足下游接触器/断路器要求。
- 通信接口:
- 是否需要? 连接PLC、DCS或SCADA系统。
- 协议: Modbus RTU, Modbus TCP, PROFIBUS, PROFINET, CANopen, Ethernet/IP, DeviceNet等。选择现场主流或系统兼容的协议。
- 传输介质: RS485, Ethernet。
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安装方式与接线要求:
- 测量方式: 保护器有直接测量型(电流互感器内置于保护器内,或通过专用CT二次线连接)和外接CT型(保护器需匹配外部电流互感器)。根据电机电流大小和盘柜空间选择。
- 安装形式: 导轨安装(最常用)、面板开孔安装。
- 外形尺寸: 考虑安装空间是否足够。
- 接线端子: 电源输入、电流输入(或CT接口)、继电器输出、通信端口、辅助电源(如果需要)、热电阻输入等端子的规格和数量是否满足要求。
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环境与认证:
- 工作环境温度、湿度: 符合现场环境要求。
- 防护等级(IP): 对于安装在面板上或柜内的,IP20通常足够;如需安装在现场端子箱内,可能需要更高等级(如IP54/65)。
- 电磁兼容性(EMC): 符合标准(如IEC/EN 61000-6系列),确保在工业环境中的抗干扰能力。
- 安全与行业认证: 至关重要!
- CCC(中国): 在中国市场销售必须取得的强制性认证。
- CE(欧盟): 进入欧盟市场基本要求。
- UL/cUL(北美): 进入美国和加拿大市场的重要认证。
- 特殊行业: 船舶(如DNV GL, BV等)、铁路(如EN 50155, IRIS)、煤矿(MA认证)等有特定要求的行业。
- 功能安全认证(SIL / PLe): 对于涉及安全的关键回路,可能需要保护器满足IEC 61508/62061或ISO 13849的功能安全等级要求。检查SIL或PL等级是否满足设计需求。
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品牌、服务与性价比:
- 品牌信誉: 选择可靠的主流品牌,产品质量、可靠性和售后服务更有保障(如西门子、施耐德、ABB、罗克韦尔/艾伦布拉德利、伊顿、德力西、正泰、常熟开关等)。
- 技术支持与文档: 手册是否清晰?是否有本地支持团队?
- 价格: 在满足所有技术要求的前提下,对比性能和价格,选择性价比最优的产品。避免仅因价格低而牺牲关键保护功能或可靠性。
- 供货周期: 是否容易购买?备件是否充足?
总结选择流程:
- 明确需求: 列出电机的额定参数(电压、电流、功率、启动方式)。
- 核心保护: 确定必须的核心保护功能(过载、短路、缺相、堵转、接地?)。
- 辅助功能: 选择需要的辅助保护、监视和管理功能(启动时间、热记忆、测量、通信等)。
- 环境与认证: 确认安装环境、防护等级、符合的认证(CCC是基础)。
- 安装方式: 选择合适的测量方式(直测/外接CT)、安装形式和尺寸。
- 选型比较: 依据以上几点,查阅不同品牌的产品选型手册,筛选出满足条件的型号。特别注意电流范围和保护功能的匹配性。
- 参数设置: 对于选定的型号,确认其参数设定范围(电流值、时间曲线、启动时间、不平衡度等)能够精确匹配你的电机和要求。
- 咨询确认: 如果对某些细节或特殊应用不确定,务必咨询厂家或代理商的技术支持。启动时间和曲线选择是最容易设置错误导致误动或拒动的点,需特别注意。
记住: 电动机综合保护器的首要任务是可靠地保护电机,防止其烧毁。所有其他功能(测量、通信)都是附加价值。确保核心保护功能齐全、参数设定准确是关键。
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