IC21210电机过载保护.ppt

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1、电机过载保护基础,IC-21210,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,议题和目标,议题 电机保护基础 保护的重要性 电机故障原因 热 电流 其他 过载继电器的功能 它是如何进行保护的？ RA过载继电器解决方案 双金属型 易熔合金型 固态型 继电器的应用 竞争优势 发热元器件 频繁跳闸 选择合适的 摘要,目标 通过掌握这个部分的内容，您会明白： 电机过载保护的重要性 电机过载保护的不同类型 电机过载的不同类型 如何选择正确的电机过载？,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,电机保护,感应电机是现代工业中的重负荷机器，事实上它为生产和制造中的每一个运作提供能量。这极

2、大的促进了电机的保护和发展。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,运行率是一个从1.0到1.25的数值，它告诉使用者在不损坏电机的情况下，电机能承受多大百分比的额外负荷。,电机的基本原理,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,电机保护的重要性,电机保护装置的基本目标是满足主管机构（例如美国国家电气准则）的安装条件。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,电机保护的重要性,另外一个主要目的是对电机的投资进行保护 当一种状况导致过载继电器故障时，传统的过载继电器只允许生产人员作出反应。过载断路器意味着电机停下来，同时生产也随之停止停工！,什么故障? 故障

3、是如何发生的? 它可以预防吗? 其他别的东西也会故障吗？什么时候？,很多工业企业用金钱来度量他们的停工损失。他们分析生产过程、改进策略、改良技术以使生产力最大化。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,什么导致电机失效?,过热 线圈 (阻抗) 直接与负载成比例 线圈显示出阻抗 电流值增加，产生的热量是电流值平方的两倍 热量与负载直接相关 负载功能 负载的驱动 电压 轴承 (摩擦力) 电流过大 潮湿和污染物 短路 机械问题 老化 如果出现仅10倍的持续过热，电机寿命就能下降50%,假设我们看着一个普通电机，打开电机看一下发热的部位，我们能看到2个基本部分。 他们是： 线圈：用于产生

4、使电机运转的旋转磁场 摩擦：是电机运转时必须克服的运行负载。这些损失包括轴承负载和偏差，或者用于电机散热的鼓风机的运转损耗。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,电机失效的原因?,超额负载 转子堵转 (6倍满载电流) 低压 (线路损耗) 单相，断相 惯性负荷大,转子停转时电机能产生高于常态满载电流6到10倍的电流，线圈将产生额外的热量。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,过流损害,电流过大的损害,新的电机绕组,被过热损坏后的电机绕组,“魔烟”散尽，电机绕组被“烘黑”！,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,不同的发热器元件型号和 电机寿命,电机寿

5、命和生成热量,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,过载继电器的功能,过流运行时的热量保护 防止电机堵转引起的过热损害 允许在一定时间内负载无故障加速运行 以上所说基于环境温度的范围,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,典型的电机T/C曲线,启动时: 6 倍(满载电流) 加速时 运行时: 100%满载电流,典型的电机加速度曲线：时间/电流曲线,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,如何进行过载保护？,电源,L1,L2,L3,T1,T2,T3,电机,控制,线圈,断开,接通,M,O.L.,M,起动器,过载触点,W 元件,辅助触点,版权 2007 罗克韦尔

6、自动化公司。保留所有权力。,固态型,过载继电器,易熔合金型,双金属型,今天在过载保护领域我们有3种可用的常用保护。 这些过载继电器是双金属型、易熔金属型、固态型的。 - 这些双金属的、易熔金属的被看作是传统的热动过载继电器，人们用电流通过它们来产热，这些热量反过来会引起过载断路。 -固态型过载继电器提供多种电流传感，有保护电机这个额外好处。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,IEC 双金属过载继电器,环境温度补偿 热量导致双金属器件偏转 独立的警报接触器 单相灵敏度 手动/自动复位 调整范围 1.5:1 需要灵敏的缺相监测功能 15%设置精度,Bulletin 193,版权

7、2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,双金属器件运作,平衡过载,不平衡过载,在双金属过载保护中，3个双金属片来推动图中所示的故障杆。如果过载继电器不能提供差分机构（所有的Bulletin 193过载继电器都有）过载继电器不能产生足够的释放力使过载继电器动作。 注：如果想使过载继电器在断相下动作，则必须具备差分机构。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,592 易熔合金型,W型加热器元件 (需要3个),单独的易熔合金发热器元件,什么是易熔合金 ? 一种金属混合物，在特定温度下从固态瞬时转化成液态,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,易熔合金型,大型、防滑的

8、复原按钮 直接连接总线 光学故障指示器 易熔合金和棘齿,测试电路,模拟跳闸 省时设置,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,热量存储,易熔合金型,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,Reset Position,Tripped Position,易熔合金型运作,这个图显示的是易熔过载继电器的飞轮棘齿设计。注意，如果任一条件改变了过载断路器的状态，允许无故障单相运作。由于增加了可替代的发热器元件，使得起动器本质上可规划地用于实际应用，同时在应用中不易失调。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,易熔合金型过载继电器,自动跳闸构造 等级10, 20 或3

9、0 发热器元件 光学故障指示器 W 型发热器元件 手动复位,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,NEMA Class Descriptions at 6 Times Full Load Amps,1-152 / 1-154 页 (IC目录 A115),时间电流曲线,等级10 发热器必在10秒内或者小于6倍的满载电流时断跳闸。 密封电机，潜水泵等 等级20发热器必在20秒内或者小于6倍的满载电流时跳闸。 普通用途的电机负载 等级30发热器必在30秒内或者小于6倍满载电流时跳闸。 满载转换，或其他大惯量负载,600,W,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,Bulle

10、tin 592 特性,易熔合金结构 不易受过流影响 不易受到震动和摆动损害 不可调整性以防止干扰跳闸 重新安排不可改变部分以服从430-43条款 可动部件较少使其可靠性更好 更多兼容性设备,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,传统应用的过载继电器,双金属器件 常规应用 (过流保护) 有限的断相保护 环境温度补偿 手动/自动复位,易熔合金器件 常规应用 (过流保护) 有限的断相保护 内置的调整安全装置 仅能手动复位,概括的说，当使用传统的热动过载继电器时我们要避免由于电机中电流增加造成的损害。因为缺乏更好的术语，传统的过载继电器被称为是一个在过电流时作出反应的装置。当像断相这种情

11、况发生时，过载继电器阻止电流的增加而不考虑自身的情况。一些过载继电器有一些固有特性，例如环境温度补偿（在双金属过载继电器的情况下）和内置的安全调整装置（那与可替代的发热器元件有关）。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,固态/基于微处理器,宽泛的 (5:1) 调整范围 丢相保护能力增强 增强的保护功能 警报能力 通讯选项,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,固态/基于微处理器,M,L1,L2,L3,信号处理,ASIC 或 微处理器,跳闸继电器,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,E1 Plus 过载继电器,为入门级电子式过载继电器而建立一个新标准

12、 精确的保护 灵活的设计 耐用的结构,E1 Plus在前代产品的基础上，相对一般应用增加了许多优点。精确的电机保护，灵活的设计和耐用的结构成为它的特性，E1 Plus为入门级电子式过载继电器建立了一个新标准。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,E1 Plus过载继电器,特性概述,锁定装置,电源插口,复位按钮,测试按钮,DIP 开关 (193-EE, 592-EE only),FLA 设置转盘,机械跳闸 执行器,故障状态指示器,控制端子 95 和 96 / 97 和 98,负载端子,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,E3 and E3 Plus Overloa

13、d Relays,E3 类型,IEC 和 NEMA 配置 先进的保护功能 过载，丢相，接地故障(E3 Plus)，停转，堵转，电流不平衡，电热调节器监视 宽泛的电流范围 IEC: 0.4 5000A NEMA: 00 3规格 宽泛的调节范围 (5:1) 内置DeviceNet 通信模块 集成的I/O E3: 2路输入/ 1路输出 E3 Plus: 4路输入/ 2路输出,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,固态型的应用,常见的 热当量 自供电 (SMP-1) 丢相保护 可选择的跳闸等级 增强的 堵转/停转 接地故障,特殊条件 高的环境温度 传感器 (PTC, RTD) 长时间加速

14、 可编程的 紧急起动 可编程的 通讯,概括的说，固态型提供的选择从始终存在的基本过载保护到可编程的主动保护和通讯，不仅仅是平稳性，此保护设备还能提醒使用者故障来源，并能减少故障处理的时间。,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,竞争优势,Allen-Bradley 固态的过载继电器提供： 在市场上适应性好分布性广，突出了它的特性。. 自供电的设计使其易于使用，易于装配，而且配线简单。 易于购买 - 相对于其它可选择的机电产品，E1 Plus 不需要增加成本。 E3 内置的 DeviceNet 端口使得网络连接清晰明了,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,当怀疑出现

15、讨厌的跳闸问题时，该如何处理?,不要 使用下一规格的加热器元件 检查所选的发热器元件,不要进行下一满载电流设置 检查所选的满载电流,检查电机铭牌满载电流 检查环境温度 检查供电电压 检查实际负载电流 检查加速时间,NEMA,IEC,通常,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,选择发热器元件很重要,太小，它们会给电机带来不必要的麻烦 太大，它们让大电流通过时间过长容易烧坏电机 遵守选型规则,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,规则,电机和控制器温度一样 选择最接近的发热器元件类型 控制器温度比电机高（但不高于10度） 选择下一款更高的加热器元件类型 控制器温度比电机

16、低（但不低于10度） 选择下一款较低的加热器元件类型 如果电机利用率低于 1.15 请将元件类型减小一个尺寸,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,规则,电机和控制器温度一样 选择最接近的发热器元件类型 控制器温度比电机高（但不高于10度） 选择下一款更高的加热器元件类型 控制器温度比电机低（但不低于10度） 选择下一款较低的加热器元件类型 如果电机利用率低于 1.15 请将元件类型减小一个尺寸,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,规则,电机和控制器温度一样 选择最接近的发热器元件类型 控制器温度比电机高（但不高于10度） 选择下一款更高的加热器元件类型 控制器温

17、度比电机低（但不低于10度） 选择下一款较低的加热器元件类型 如果电机利用率低于 1.15 请将元件类型减小一个尺寸,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,规则,电机和控制器温度一样 选择最接近的发热器元件类型 控制器温度比电机高（但不高于10度） 选择下一款更高的加热器元件类型 控制器温度比电机低（但不低于10度） 选择下一款较低的加热器元件类型 如果电机利用率低于 1.15 请将元件类型减小一个尺寸,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,更多规则,电机和控制器间温差 10C 原因可能是下面的任意一种情况： 控制器预先加热或预先冷却，或者 电机预先加热或预先冷却，

18、或者 两种情况都发生 过载时会怎样 温度比电机高时，合金熔化的太快 温度比电机低时，合金熔化的太慢 电机会怎样 高温时，低电流值时电机绕组绝缘材料也会过热 低温时，供给更多的电流而不损坏绝缘材料 所以我们根据1-153页的表格来调整 FLA (满负载电流),版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,调整因素,基于环境温度，同时对发热器元件和电机进行调整 图表同时显示了电机和发热器在40C(104F)下的额定工作性能 调整比率系数：调整电机因数： 调整控制器因数 看一下 W 线 电机额定在 40 oC ， 70 oC仅能传输 80% 发热器额定在 40 oC ，0 oC将会通过 121

19、% 电流 注意一下，w 线在40oC时是左侧较高的线，在右侧则是较低那个,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,发热器元件的类型,我们需要知道什么？ 电机的运行率 电机和控制器的温差 如果温差 10 oC，需要真实的温度 控制器类型 (505，509，512，600，609等等) 跳闸等级 时间控制器的总和将在起动时抵挡6倍的满载电流 跳闸等级10使用 J 型元件 跳闸等级20使用 W 型元件 跳闸等级30使用 WL型元件 (Bulletin 600 使用 P型元件),版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,在 NEMA 和 IEC 间进行恰当的过载选择时所需要了解的

20、信息,控制器bulletin编号 控制器规格 电机铭牌上的满载电流 电机运行率 电机和控制器的环境温度,电机在1.15或更高的运行率下工作时，使用电机铭牌满载电流 电机在1.0的运行率下工作时，使用电机铭牌满载电流的90%,NEMA,IEC,版权 2007 罗克韦尔自动化公司。保留所有权力。,总结,电机保护装置的基本目标是满足主管机构（例如美国国家电气准则）的安装条件。 电机过载功能的主要目的是防止电机过热而造成投资损失。它可以防止电机运行时因电流过载而造成电机过热，可以防止因转子锁定而造成电机过热。同时，它为加快负载提供了更多的时间，也避免了因环境温度带来的一系列运行问题。 双金属和易熔合金继电器考虑了传统热动继电器的功能，因为它们是利用通过的电流来产生热量使过载断路器动作的。 固态过载继电器提供了一系列电流传感和保护选项，从而实现了对电机的更好保护。所提供的这些选项包括：从始终存在的基本的过载保护到可编程主动保护和通信。不仅仅是平稳性，此保护设备能提醒使用者故障来源，并能减少故障处理的时间。,