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電動機保護器

3UF7馬達保護器的靈活應用

作者:馬達保護器時間:2019-05-09 20:16瀏覽:

【摘要】本文介紹了3UF7 馬達保護器的基本功能,并結合現場實際應用體現其自主性及靈活性,以達到用戶需求控制的目的。

   1、引言

  科技的發展為工業控制帶來了日新月益的變化,傳統的電機控制及保護元件已逐漸被集成的、多功能的馬達保護器所替代,而西門子3UF7馬達保護器是在其同系列產品3UF5基礎上經過了部分更新后的產品,較之傳統的馬達保護器它具有控制、保護、數據傳輸等多種功能,為工業的自動化閉環控制提供了基礎保障。

    2、功能特點 

   2.1控制、保護功能模塊

   3UF5的集成化為成本效益控制帶來極大的浪費,當發生本體故障時,需對其進行整體更換;而3UF7采取了控制模塊靈活組合的方式,用戶可根據自身的控制需求選取控制模塊,通過連接電纜將各控制模塊與主模塊BU進行連接,實現靈活控制及保護的目的。

   3UF7配置可由基本單元BU、電流/電壓檢測模塊IM、操作員面塊OP、開關量模塊DM、模擬量模塊AM、接地故障檢測模塊、溫度模塊、連接電纜、PC電纜等附件靈活搭配組成,模塊端子也采用了可拆卸的模塊方式,當其中的某個模塊發生故障時可快速更換,不但節約了成本,而且也極大的減輕了維護人員的工作量。

   2.2控制站及操作方式

   3UF7的控制站提供了4種類型的控制操作方式,分別為本地控制、PLC/DCS[DP]、PC[DPV1]、操作員面板OP??赏ㄟ^S1、S2操作模式選擇實現4種控制操作方式選擇,如圖1所示,通過在當前操作方式內on/off選擇,決定此操作方式的某個功能是否投用。4種控制操作方式為或關系,既實現了靈活應用,也省去了煩瑣的外部電路接線,比如可采用現場起動,現場、操作員面板、PC、PLC/DCS停止的控制操作方式。

   2.3控制及保護功能

   西門子3UF7馬達控制器,具有過載、過/欠流、堵轉、三相不平衡、熱保護、接地保護等基本保護功能外,還可以實現功率、功率因數、運行時間、起動次數等統計功能,并利用通訊將數據遠傳;根據保護功能和統計功能等參數引用,可實現電動機的直接起動、正反起動、星-三角轉換起動等多種控制功能;還能在故障時通過功能定義、在線監視等功能為故障處理提供數據支持。

    3、現場應用實例 

   現場應用我們采用了基本單元BU、電流檢測模塊IM、接地故障檢測模塊、零序電流互感器BL22、操作面板op等組成的控制系統。圖2為操作面板的指示燈定義及功能顯示,這些是根據現場維護的實際經驗和基本需求得出,使維護人員在故障處理和日常檢查時能提高效率。

   3.1元件功能

  3.1.1 A1、A2為3UF7的電源輸入,有230VAC、115VAC、24VDC這3種規格,為了保證控制的穩定性,我們采取控制與主路分離的理念,采用了24VDC的元件,3UF7采用獨立的直流供電,方便在主路故障時對故障信息進行查看;

  3.1.2 IN1~4為4個光耦合輸入,在此IN1為空開故障、IN2為電源電壓檢測、IN3為接觸器運行狀態(主要用于控制3UF7內部的接接觸器控制QE,以實現多種功能);

  3.1.3 OUT1~2、OUT3為3繼電器輸出,在此OUT2為故障輸出,OUT3定義為失壓再起接點,當做為調試時,可對圖1中的操作方式進行定義,對程序稍做改動,即可實現抽屜上面板、和計算機發信號起停進行調試,而免去了人到現場或二次短接起停帶來的不便;

  3.1.4 圖2中有4個自定義按鈕和一個T/R按鈕、4個自定義綠燈及3個自定義黃燈;由于此回路較為簡單,在定義時僅將電動機的基本常見故障通過燈指示體現,為了引起人員注意,在此將起動信號通過閃爍信號引用,在電機停止時以1Hz的固定頻率指示閃爍;按鈕定義可根據現場實際,不管在調試還是日常應用中均可進行自定義引用,非常靈活;

  3.1.5 接地檢測模塊C1、C2連接零序電流互感器,用于接地監測,在此采用其與零序電流互感器相配合使用,實現接地故障檢測功能。

  3.2保護功能
 
  保護功能根據其不同響應可分為關閉/報警/發信號/脫扣四種,當響應定義后系統內部會根據定義關閉或投用相應的功能,定義后可重復引用,其引用結果可繼續引用。

   3.2.1 過載:脫扣等級Class5~40共8個脫扣特性曲線,根據負荷類型可靈活選用,過載響應可設報警/發信號/脫扣,防爆電動機必須設置為脫扣,且為了安全起見,一般設置為手動復位。

   3.2.2 堵轉:在脫扣等級特性曲線后啟用,可設0~1020%有效,在此我們定義300%,無延遲。

  3.2.3 三相不平衡:與堵轉啟用時間相同,可設0~100%有效,為了防止異常波動引起的故障,現場定義為40%,10S延遲響應為報警;當確已發現缺相運行時,會引起過載動作脫扣,系統gen.fault指示燈亮,內部檢測故障為相不平衡+過載。

  3.3監測功能

  監測功能通過元件對運行數據等進行檢測,與設定值進行對比,選擇響應為關閉/報警/發信號/脫扣四種結果,當不需要此功能時可將其設置為關閉。

  3.3.1 接地:分為內部接地和外部接地,由于3相異步電機為高阻抗接地,所以在此選用外部接地,3S延遲響應為報警;

  3.3.2 過/欠流:為了防止負荷機械故障引起的故障,在此欠流設置大于空載電流為30%,過流設置為100%,響應均為報警,可方便DCS查看,為人員提供預警信號;

  3.3.3 電壓、功率因數、有功功率:此需要電壓/電流檢測模塊IM,電壓檢測范圍可達到690V,使用方法與其它監測功能相同,設定值需要與現場實際相結合,選用合適的設定值及響應結果。  

 3.4其它常用功能

  3.4.1 電源故障監測UVO(抗晃電):圖2中的K1為電壓監測繼電器,通過IN2輸入引用,當發生晃電時,動作于直起內部控制繼電器QE1,OUT3在引用QE1后,在失電至得電的N秒+延遲設定分批(grading time)X秒后吸合,實現抗晃電的目的;當超過電源故障時間設定值時,抗晃電功能失敗,電機不能自啟。此功能還可用電壓/電流監測模塊實現,在引用時僅需將輸入條件改為事件-報警U(ON》)等,還可通過脈沖觸發器(四種邏輯關系為電平不取反、電平取反、帶記憶功能上升沿、帶記憶功能下降沿)、非易失性元件(同脈沖觸發器)、閃爍信號、快閃信號等將信號進行擴展,引用合適的類型邏輯關系去輸出響應;如起動信號引用脈沖信號做為起動顯示關系:輸入為BU INPUT 3,引用電平不取反關系,無復位輸入,此種設法可以監控接觸器接點的變化情況。

  3.5.3 停止(LED黃2)指示:引用方法與起動相同,為起警示作用,在此選擇閃爍信號做為輸出,即閃爍信號1輸入為BU INPUT 3或引用脈沖觸發器(其輸入為接觸器控制QE1,邏輯條件選取電平取反),即可實現以1Hz黃燈閃爍表示停機的信號。

   4、結論
 
   通過本文的介紹,旨在讓大家對3UF7應用的靈活性能有深刻體會,在現場應用時,可通過輸入與輸出間的關系及引用,根據邏輯關系進行編程,實現不同的目的和要求的需求功能。結合通訊功能,可組建小型或大型的數據網絡,實現DCS監控及數據遠傳;還可通過電腦查看3UF7的相關信息和機泵的運行狀態,從監控報文中獲得信息,從而采取相應措施處理,實現故障處理效率和維護質量共同提高。

   參考文獻

  [1]西門子3UF7馬達保護器系統手冊。

  作者簡介

  閆景雷:男,2006年畢業于新疆大學電氣工程及其自動化專業,工程師,工作于新疆獨山子煉油廠電修車間,現主要從事現場電氣維護工作。

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