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摘要：本文集中探讨了一种提高电机运行安全性能的电动机智能监控器，在铝加工设备上成功取代传统热过载继电器。简要介绍了传统热过载继电器在铝加工设备上应用的弊端，重点阐述了电动机智能监控器的优点、功能及应用过程。这对高精铝加工设备管理系统特种环境电机保护提出了新的思路，对整个高精铝加工设备系统的安全运行有重要的意义。
关键词：电动机智能监控器；热过载继电器；高精铝加工设备
随着铝加工设备对精细化生产的不断要求，传统的电动机控制系统，已无法满足高精铝设备的运行和保护性能，新的进口高精铝加工设备中，大部分精装设备的控制用低压电动机智能监控器设计方案中，硬件部分采用C8051F020单片机完成了数据的采集、计算和保护的判定等功能，面板的显示和整定值的输出则由AT89C55单片机实现。这种方案广泛用于石油、化工、电力、冶金、煤炭、轻工、纺织、有色加工等行业。目前，国产铝箔轧机已经在国内很多铝加工企业占据了主导地位，铝箔轧机的控制系统是铝箔生产的关键，一台设备精良的铝箔轧机必须配套完美的电气传动系统才能生产出合格的铝箔产品。彻底解决了使用传统的热过载继电器提供过载、短路保护，同时故障时切换备用设备运行时，产生的误动、失控、时差、不可靠等异常现象，在全部设备使用电动机智能监控器以后，完全杜绝了传统热继电器在高精铝加工设备控制系统中运行存在种种弊端。
1 引言
本文主要阐述低压三相电动机多功能保护装置的研制过程。介绍了一种新型的低压电动机保护装置的设计理念。在电动机智能监控器设计方案中，硬件部分采用C8051F020单片机完成了数据的采集、计算和保护的判定等功能，面板的显示和整定值的输出则由AT89C55单片机实现。软件部分的主要特点是依据差分滤波算法对全波傅氏算法进行了改进，有效地抑制了电力系统中衰减的直流分量，并且建立了电动机的等值发热模型，从原理上解决了低压电动机的热保护问题，相应简化了装置硬件部分的设计。重点叙述了保护装置的总体结构和工作原理，给出了电流／电压输入电路、开关量输入电路、开关量输出电路、通信接口电路的设计方案。并分析了启动超时保护、堵转保护、电流不平衡保护和过热保护的工作原理，给出了保护装置的硬件配置图和典型应用电路图。该保护装置集保护、测量、控制、通信为一体，具有功能完善、高性价比、高可靠性的特点，可以对低压三相电动机所产生的各种故障进行全面的保护，提高电动机的使用率，延长电动机的使用寿命提供了技术支持。
2 热过载继电器的弊端
热继电器是利用热元件即两种不同热膨胀系数的双金属片紧密结合在一起，当通过一定电流时产生热量使双金属片弯曲，从而推动弹簧瞬跳机构动作的过电流保护器，使电路断开。调节整定电流是通过凸轮位置改变，来调整推杆的起始位置和反力弹簧的弹力。
继电器结构的这种物理特性，决定了他的灵敏性较低，受环境影响大，调节准确度不高。针对到高精铝深加工设备的运行情况，由于高精铝深加工设备运行时产生较高温度，对热继电器影响非常大，他的双金属片会因为温度作用导致动作灵敏度下降、工作反应不准确，同时也存在拒动的可能性，作为高精铝深加工设备的主要控制系统，准确性和灵敏性都存在较大不足。
3智能监控器
3.1 智能监控器的功能
电动机智能监控器，是一种提高电机运行安全和自动化管理水平的智能化仪器，核心采用美国MICROCHIP公司的微机控制器配低功耗集成电路开发而成的。我公司新建的高精铝深加工生产线，主要加工设备中低压电动机控制系统中大量使用了LBD-MPR系列微机电动机综合保护装置，该保护装置是以16位高档微处理器为核心的数字式电动机保护装置，保护功能是由相应的程序来实现的，具有采样处理、保护和测量计算、状态监视、故障判断及处理、液晶显示、人机对话操作、修改定值和通信的功能，并且可以按系统的运行状态自动改变定值和特性。
3.1.1为电机提供的完备保护，避免了因电机过载过热、堵转、欠压、轻载、断相、三相不平衡、接地等可能故障导致的生产事故，最大限度地保证设备运行的有效性与安全。
3.1.2设定功能：额定电流、保护电流曲线、启动时间、三相不平衡、堵转倍数、漏电电流值、超欠电压值、通讯地址、保护器上电电机自起动时间。
3.1.3保护功能：过流、堵转、三相不平衡、短路、漏电、断相、超欠压。
3.1.4显示功能：A、B、C三相电流、漏电电流、工作电压、保护动作故障数据及故障记录、设置参数。
3.1.5远传功能：具有4~20mA标准电流输出信号，20mA对应设定的额定电流值。
3.1.6通讯功能：通过RS485串行通讯与计算机可构成256台保护器常规保护控制网络。远程数据设定及显示报警，远程电动机启动，停止控制等。
3.1.7追忆功能：可存储近期电机所发生的三次故障原因，并可按移位键取出最后一次电机发生的故障代号，再按一次显示前一次故障代号。
3.2 智能监控器的特点
电动机智能监控器具有保护功能齐全，测量参数直观，反应灵敏，动作及时可靠等特点，可以与上位机通讯构成远程监控。
3.2.1采用微机技术和高性能低功耗电路，运算高速，性能稳定。
3.2.2体积小，安装方便。
3.2.3采用数字处理技术，测量精度高，线性度好，对故障判断速度快，精确可靠。
3.2.4、高清晰宽温带背光LCD显示，设置参数与测量及故障记录直观方便。
3.2.5配有RS485通信接口，可以与计算机通讯构成远程监控于一体的电机保护网络。
3.2.6一机多用，可取代电流表，电流变送器，热继电器，漏电继电器，工作电源电压表。
3.2.7具有4—20mA标准电流输出信号，可直接与工业二次仪表或计算机
系统连接。
3.2.8还可根据现场设备性能要求，提供0—5V标准电压输出信号，可直接与工业二次仪表或计算机系统连接。
4 智能监控器的应用
4.1 智能监控器的参数设定
4.1.1过载保护定值设定：如磨床机液压泵推进电机功率11KW，正常运行电流18A，过载保护定值设定23A。
4.1.2过载动作曲线设定：保护曲线序号有5、10、15、20、25、30六条保护曲线，推进电机取t7=10S曲线。
4.1.3启动延时设定：设定值范围3-120S，一般设定8-15S，根据电机运行情况设定10S。
4.1.4轻载保护设定：设置范围为过载保护定值的5%-90%，根据电机运行情况设定5%。
4.1.5欠压保护定值设定：设定范围100-400V，根据电机运行情况设定180V。
4.2 智能监控器系统接线原理图：
5 结束语
电气控制系统的安全保障，在铝加工设备安全管理中占有非常重要的地位。因此，电气控制系统必须在安全可靠的前提下，满足生产工艺要求，为此在电气控制系统的设计和运行中，必须考虑系统发生各种故障和不正常工作情况的可能性，在控制系统中设置有各种保护装置。智能型微机监控电机保护器适用于AC380V、AC660V低压系统，作为低压异步电动机和增安型电动机的保护、监测和控制的新一代智能化综合装置。保护环节是所有电气控制系统不可缺少的组成部分。通过安装后1年来的观察监控，使用电机智能监控器代替原有的热过载继电器，使高精铝加工设备的运行更加稳定，保护更加可靠，最终有效地提高了整个生产系统的安全性，可以在更多场合推广使用。除了先进的电动机保护、监控功能，还提供了设备运行和跳闸的记录以及额定参数等重要信息，并且采用现场总线方式结构，为现代化的设备管理带来很大的便利。
参考文献：
[1] 李骏年 电力系统继电保护 水利电力出版社 1989
[2] 杨德印 电动机的控制与变频调速原理 机械工业出版社 2012
[3] 乔长君 电动机保护器及控制线路 化学工业出版社 2011
[4] 智能监控器使用手册 上海神引双华电器公司2014
论文作者:刘新锋
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：电动机论文; 监控器论文; 设备论文; 继电器论文; 电机论文; 智能论文; 电流论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;