xjmc100智能马达控制器说明书本科论文.docx
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xjmc100智能马达控制器说明书本科论文
XJ-MC100智能马达控制器说明书
XJ-MC100系列是我公司推出的全系列低压智能配电产品，该系列产品是针对发电厂开发和生产的新一代智能化、网络化、数字化的低压马达保护控制器。
该控制器采用模块化的设计结构，在全面实现保护、测量、操作、控制一体化的同时，将先进的网络通讯技术和分布式智能技术融入MCC控制中心里，为工业生产过程控制提供了科学有效的现场级保护及测控装置。
该控制器与接触器、软启动器、塑壳断路器、框架断路器配合为低压交流电动机回路提供了一整套集控制、保护、检测和总线通讯于一体的专业化解决方案，取代了热继电器、热保护器、漏电保护器、欠压保护器及多种分列保护器，取消了时间继电器、中间继电器、辅助继电器、电流互感器、仪表、控制和选择开关、指示灯、可编程控制器及变送器等多种附加元件，是智能化MCC和PC的理想选择。
产品特点
◆采用高性能的工业级微处理器，集全面的电动机数字保护、现场/远方启停操作控制、三相综合电量测量及电能计量、运行状态监视、远方参数设置、保护动作记录（可以记录最近8次电动机保护动作原因、性质及动作时间）及网络通讯与一体；
◆加强型单元机箱按抗强振动和强干扰设计，适用于比较恶劣的环境，可安装在MNS、GCS、GCK、GGD等各种抽出式、固定式及混合式的柜体中；
◆保护控制单元与多功能显示操作单元（72*72*35mm）采用分体安装结构，安装/维护极为灵活便利，在减少布线量的同时，可最理想的使用开关柜空间；
◆保护功能：
具有堵转、过载、欠载、电流不平衡、接地、漏电、缺相、过压及反时限过负荷等多种数字式综合保护功能，仅需简单选择即可实现保护的投入或退出、报警或跳闸，保证MCC系统安全可靠的运行；
◆满足直接启动、双向启动、双速启动、星/角启动、自耦变压器等多种启动方式，简化控制回路的接线，提高运行的可靠性；
◆标配8路开关量信号输入（可根据用户需要扩展），用于本地起停信号、复位信号及接触器状态等信号的输入，实现远方主站对电动机运行状态的监视；
◆先进的综合电量测量功能，可对电动机回路的三相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率等20多种电参数的测量和有功电能及无功电能的计量；
◆具有独立的保护跳闸或报警输出接口及1路标准的DC4-20mA模拟量输出接口（选配，多种电量可选），为DCS系统对现场设备监控提供了极大的便利；
◆具有1路标准的RS-485通讯接口/ModbusRTU通讯协议，组网经济、方便；
◆可完全替代各种指针式电量表、信号灯、热继电器、电量变送器等常规电器元件，减少柜内线缆及现场布线的施工量；
第一章技术指标
1.1额定数据
电动机额定电压：
交流380V或660V，直接接入XJ-MC100控制器；
电动机额定电流：
XJ-MC100内部含小型CT，CT一次侧输入电机额定电流可为交流：
0.5A～2A（2A），1.6A～6.3A（6.3A），6.3A～25A（25A），25A～100A（100A）；
控制器电源电压：
AC/DC85～265V；
开关量输入：
采用内部DC24V电源；
继电器输出：
AC250V/10A；DC30V/5A；
注：
1、电动机额定电流在100A以下时，用户需要根据使用电动机的额定电流选择相应电流型号的控制器。
2.、当电动机额定电流大于100A时，需外接保护级CT，将CT二次侧电流接入控制器，CT变比可以在控制器内设置。
如果选用的是外部标准CT，CT一次侧额定电流建议选用3～4倍电动机额定电流。
1.2抗干扰性能
本产品的设计、制造、试验及特性均满足IEC标准和中国GB标准：
IEC255-5绝缘电压、冲击耐压测试
IEC255-6高频干扰电压测试
IEC255-22-2静电放电试验
IEC255-22-4快速瞬变干扰试验
IEC529防护等级
GB/T14048.1《低压开关设备和控制设备总则》
GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
1.3环境条件
工作温度：
-25℃～+65℃；
储存温度：
-40℃～+85℃；
相对湿度：
最湿月的月平均最大相对湿度不大于90％，同时该月的月平均最低温度不低于25℃且表面不宁露。
最高温度为+40℃时，平均最大湿度不超过50％；
大气压力：
80kPa～110kPa（相对海拔高度不超过3000m）；
1.4技术参数
环境：
工作/储存温度：
-25℃～+65℃/-40℃～+85℃
防护等级：
IP20
海拔：
可达3000米
抗震：
10g/5ms
EMC抗干扰：
GB17626.28kv；GB17626.310v/m
XJ-MC100基本单元
外型尺寸：
145*90*72mm采用标准35mm导轨安装或两只M4螺丝固定
指示灯：
共3个指示灯：
运行指示灯、故障指示灯和通讯指示灯
复位按键：
用于故障发生时复位控制器
通讯接口
通讯口标配1路：
RS-485通讯接口/ModBus协议
显示编程接口1路，与XJ-MC100/DSC连接
交流电压输入AC380V、AC660V直接输入，无需PT
交流电流输入100A以下：
采用小型专用CT：
2A、6.3A、25A
100A：
采用小型专用CT：
100A
100A以上：
采用标准外接CT
漏电流输入外接漏电CT一次侧：
1mA～1000mA，二次侧：
4mA
状态量输入8路信号量输入，具有光电隔离，采用内部DC24V
输出
4路继电器输出可编程，继电器接点容量：
AC250V/10ADC30V/5A
1路模拟量输出DC4～20mA可编程（出厂默认为A相电流）
工作电源AC/DC85~265V
额定绝缘电压UI600V
额定冲击电压强度4kv
XJ-MC100DS操作显示单元出厂配标准连接电缆（1.2m，含插头）
外型尺寸：
72*72*35mm开孔尺寸：
66*66mm
显示方式：
彩色大屏幕液晶显示或LED显示
显示格式：
三行/四位显示
三相电流、电压,功率因数、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能
系统时钟，时、分、秒
电动机的输出控制状态及断路器的运行状态
按键5个轻触按键：
详细说明见XJ-MC100操作使用说明
第二章产品功能及保护参数
功能详表
标准配置
选配功能
功能注释
保护功能
起动超时保护
√
保护跳闸/报警：
可编程
堵转保护
√
缺相保护
√
电流不平衡保护
√
短路保护
√
定时限过载保护
√
反时限过载保护
√
接地保护
√
漏电保护
√
欠载/欠功率保护*
√
欠功率因数保护*
√
过电压保护*
√
欠电压保护*
√
温度保护（PTC/NTC）*
√
电动机失压再启动*
√
电机运行模式
保护模式
可设置
√
直接起动模式
双向可逆起动模式
星/三角起动两继电器模式
星/三角起动三继电器模式
自藕变压器起动两继电器模式
自藕变压器起动三继电器模式
框架断路器模式
测量功能
电流
√
精度：
0.5级
电压
√
精度：
0.5级
三相及单相有功功率
√
精度：
1.0级
三相及单相无功功率
√
精度：
1.0级
三相及单相功率因数
√
精度：
1.0级
有功电能、无功电能
√
精度：
1.0级
系统时钟
√
开关量输入
8路DI
√
运行模式不同配置不同
扩展模块可提供8路DI
√
继电器控制输出
4路控制量输出
√
运行模式不同配置不同
模拟量输出
1路DC4～20mA输出
√
可编程（默认A相电流）
事件功能
8组保护事件记录
√
网络通讯功能（ModBusRTU协议）
1路标准RS-485接口
√
ModBus通讯协议
显示功能
综合显示单元
√
大屏幕液晶或LED显示
第三章电动机控制及保护功能
XJ-MC100保护装置基于采集三相电流、三相线电压、接地电流、热敏电阻、断路器状态和开关量状态输入等数据对电动机进行全面的保护和控制。
控制器将采集的数据进行计算并和用户设置的整定值进行比较，基于比较结果去控制继电器进行相应的动作。
XJ-MC100系列电动机保护控制器的参数整定可通过显示模块或通讯接口进行。
通讯软件免费提供，具体详见通讯软件说明书。
3.1电动机运行状态的划分
XJ-MC100控制器将电动机的运行状态分为五种状态：
就绪状态：
电动机处于冷态情况下，可以立即接受起动操作；
起动状态：
电动机接受到起动命令后开始起动，直到进入到稳态运行前的状态；
运行状态：
电动机正常运行阶段；
停车冷却状态：
电动机接到停车命令后，停止运行，温度下降到冷态前的这个阶段；
停车状态：
电动机处于冷态时的状态，此时若有故障信息则控制器处于锁定状态，不接受起动命令，需要给触复位操作并清除故障信息，将控制器切换到就绪状态。
注：
如果电动机被正常按键操作，则停车后电动机自动从停车状态转换到就绪状态，若是保护动作引起的停车操作，需要进行复位操作。
3.2电动机的启停操作、保护闭锁及分合闸故障逻辑
XJ-MC100具有完整可靠的电动机启停判断及控制逻辑，并可全面分析判断电动机的起动是否成功，如果起动失败，自动停止电动机的运行。
如果在停车操作过程中发生停车失败，则自动报警。
电动机的起动过程：
在电动机的起动过程中，堵转保护、定时限/反时限过负荷保护功能闭锁，其余保护功能有效。
起动时间到后（按用户设定的起动时间），所有设定的保护功能（按用户设定）将自动投入。
进行电动机的起动操作（具有：
1、就地/远方操作按钮起动2、通过通讯网络遥控操作起动）执行后，控制器将自动关闭堵转、定/反时限过负荷等保护功能，同时打开起动定时器，开始按用户设定的起动时间计时：
在起动时间内：
自动监测电动机的三相电流的最大起动电流值，如果出现三相起动电流I≥1.25Ie的条件后，控制器的“起动成功逻辑”有效（起动成功）。
起动时间到后：
如果控制器的“起动成功逻辑“有效，则自动投入在起动期间关闭的保护功能（按用户设定），即所有设定的保护功能均有效；如果控制器的”起动成功逻辑“无效，则认为起动失败，并自动关闭控制器的相关输出控制，停止电动机的运行。
电动机的停止过程：
XJ-MC100控制器采用独立的电流复归、定时复归双重判断逻辑，替代交流接触器的位置信号，可以更准确的判断电动机的停车操作是否真正完成。
进行电动机的停车操作（具有：
1、就地/远方操作按钮起动2、通过通讯网络遥控操作起动）执行后控制器自动打开停止定时器，5秒钟内，如果电动机的三相电流均低于额定电流的5％以下，控制器的“停车成功逻辑”有效，认为停止操作成功；否则，认为停止操作失败，并起动报警输出继电器报警。
3.3电动机的保护功能
XJ-MC100电动机保护装置在出厂时，只有起动超时、过载保护、缺相、短路保护功能是打开的，其他保护功能均被关闭，用户可以根据需要自行使能、整定其它保护功能。
在进行保护参数整定国政中，应慎重，避免引起保护误动作或损坏电动机造成损失。
起动超时保护
起动超时保护是在电动机起动过程中对电动机提供保护，在电动机运行过程中，起动超时保护自动退出。
起动超时保护参数
参数整定范围
默认值
起动时间
2～60s，1s级差
5s
保护执行方式
报警/跳闸（0/1）
跳闸
（1）
起动时间的整定可按电动机的实际起动时间，即从电动机开始起动到电动机转速达到额定转速的时间，考虑留有余量，可按电动机实际起动时间的1.2倍整定。
保护动作特性：
在电动机起动过程中如果设定时间到后，三相平均电流≥1.2倍的额定工作电流或者三相平均电流≤10％的额定电流，控制器将认为起动失败，起动超时保护立即动作。
动作时间特性：
定时限保护，动作延时时间误差为：
±0.1s。
堵转保护
堵转保护是电动机特有的一种保护，适用于传动装置、泵、风扇、切割机及压缩机等装置。
在电动机运行过程中，如果由于负荷过大或自身机械原因，造成电机轴被卡住（俗称抱闸），根据其过载能力不同，允许短时间运行，但如果不能及时切除故障，将造成电机绕组过热，绝缘降低而烧坏电机。
XJ-MC100保护装置提供完善的、独立的堵转保护逻辑，如果三相电流同时出现4-6倍电机额定电流的过负荷现象时，即可按照用户设定的堵转保护定值和时限，做出保护动作，从而避免电机烧毁。
堵转保护可以关闭，如果该保护被用户打开，在起动过程中不投入，进入正常运行状态后自动投入。
堵转保护参数
参数整定范围
默认值
堵转电流整定值
0，100％～600％Ie“0”为保护关闭
150％
动作延时时间
0.5～60.0s，0.1s级差
3.0s
保护动作方式
报警/跳闸（0/1）
跳闸
（1）
堵转电流的整定值应该依据电机厂家提供的最大允许堵转电流值，可按允许堵转电流的一半整定，一般取1.5～2.5的额定电流。
堵转延时时间，可参考电机的允许堵转时间整定，一般那整定为允许堵转电流的0.9倍。
保护动作特性：
如果三相平均电流≥1.1倍堵转电流整定值至延时时间结束，堵转保护可靠动作；三相平均电流≤0.9倍堵转电流整定值时，堵转保护不动作。
动作时间特性：
定时限保护，动作延时时间误差为：
±0.1s。
短路保护
电动机短路保护是为电动机相间短路和电动机绕组匝间短路而设置的。
短路保护可以关闭，如果此保护被用户打开，在起动过程中就被投入。
短路保护的动作整定值必须小于接触器的允许分断电流Id，延时时间必须大于熔断器或断路器的动作时间。
当故障电流大于设定的允许分断电流Id时，保护不跳闸，只输出故障信息，直到电流跌落到接触器允许分断电流以下，跳闸动作才会发生。
短路保护参数
参数整定范围
默认值
短路电流整定值
400％Ie～接触器允许分断电流，0表示保护关闭
400％
动作延时时间
0.10～5.00s，0.02s级差
0.2s
保护执行方式
报警/跳闸（0/1）
跳闸
（1）
保护动作特性：
如果满足条件（允许分断电流≥任一相电流≥1.1倍短路电流整定值）至延时时间结束，
短路保护可靠动作；三相电流均≤0.9倍短路电流整定值时，短路保护不动作。
动作时间特性：
定时限保护，动作延时时间误差为：
±0.04秒。
注：
在任何短路电流高于接触器允许分断电流的情况下，此时的短路保护可通过熔断器或智能型断路器来切断短路电流，否则可以由对应的控制继电器断开断路器的分励脱扣线圈来完成（详见典型接线图）。
电动机过载保护
电动机过载保护是最常见和应用的一种保护功能，其保护功能和常规热继电器极为相似，电动机是一种连续运行的设备，一般在额定电流以下运行，也允许在一段时间内在额定电流以上运行，但长时间超过其额定电流运行，将造成电动机过热，绝缘降低而烧毁电机。
XJ-MC100电机保护装置提供了两种完整的、独立的电机过载保护功能，为不同性能及用途的电机提供全方位、多选择、冗余式的数字式保护：
过载保护功能不可关闭，在起动过程中不投入，进入运行状态后自动投入。
1、定时限过负荷保护
该保护功能具有独立的定值和时间的定时限电动机过负荷保护功能。
定时限过负荷保护参数
参数整定范围
默认值
保护电流整定值
120％～500％Ie
120％
动作延时时间
1～500s，1s级差
60s
保护执行方式
报警/跳闸（0/1）
报警（0）
保护动作特性：
如果电动机的任意一相电流大于设定的过载电流定值，且一直持续到延时时间结束，则定时限过负荷保护可靠动作，否则保护不动作。
动作时间特性：
定时限保护，动作延时时间误差为：
±0.1秒。
2、反时限过负荷保护
反时限过载保护一般包括：
短路+堵转+定时限过载三种保护功能，XJ-MC100马达保护器使用甚反时限（符合IEC255-3标准）作为特征曲线，其过载保护有12条特性曲线可选，用户可以根据实际需要选择不同曲线，甚反时限公式如下：
t表示反时限过载保护动作时间
K表示需要设定的曲线斜率
t=K╱（I/Ie）²-1I表示电动机实际运行电流值
Ie表示电动机额定工作电流值
需要整定的保护参数包括：
反时限过载保护参数
参数整定范围
默认值
曲线速率K
10、16、24、40、60、80、100、130、180、280、400、600、800、1000、1200、1300
10
冷热曲线比
20％～99％，级差1％
85％
冷却时间
5min～100min，级差1min
30
故障复位方式
手动/自动（0/1）
手动（0）
执行方式
报警/跳闸（0/1）
报警（0）
冷热曲线比用于计算电动机的稳态热容量，冷热曲线比的整定根据下列公式进行：
热/冷曲线比＝（100×热转子锁定时间/冷转子锁定时间）×100％。
热转子锁定时间和冷转子锁定时间可以在电机厂家提供的技术规范中找到，如无法找到，可以设定热/冷曲线率为典型值85％。
反时限过载保护：
电流－时间（单位为秒）特性对照表：
k
I/Ie
10
16
24
40
60
80
100
130
180
280
400
600
800
1000
1200
1300
1.2
13.93
22.30
33.44
55.74
83.61
111.48
139.35
181.15
250.83
390.18
557.40
836.10
1114.79
1393.49
1672.19
1950.89
1.3
9.92
15.87
23.81
39.68
59.53
79.37
99.21
128.97
178.58
277.79
396.84
595.26
793.68
992.10
1190.52
1388.94
1.4
7.68
12.29
18.44
30.74
46.10
61.47
76.84
99.89
138.31
215.15
307.36
461.04
614.72
768.40
922.09
1075.77
1.5
6.22
9.96
14.93
24.89
37.34
49.78
62.23
80.90
112.01
174.24
248.91
373.37
497.82
622.28
746.73
871.19
2
2.95
4.72
7.07
11.79
17.69
23.58
29.48
38.32
53.06
82.53
117.90
176.86
235.81
294.76
353.71
412.67
2.5
1.77
2.83
4.24
7.07
10.61
14.15
17.68
22.99
31.83
49.51
70.73
106.09
141.45
176.82
212.18
247.55
3
1.19
1.90
2.85
4.76
7.13
9.51
11.89
15.45
21.40
33.29
47.55
71.33
95.10
118.88
142.66
166.43
3.5
0.86
1.37
2.06
3.43
5.14
6.86
8.57
11.14
15.43
24.00
34.29
51.43
68.58
85.72
102.87
120.01
4
0.65
1.04
1.56
2.59
3.89
5.19
6.49
8.43
11.67
18.16
25.94
38.92
51.89
64.86
77.83
90.80
4.5
0.51
0.81
1.22
2.03
3.05
4.07
5.08
6.61
9.15
15.24
20.34
30.50
40.76
50.84
61.01
71.18
5
0.41
0.66
0.98
1.64
2.46
3.28
4.09
5.32
7.37
11.47
16.38
24.57
32.76
40.95
49.14
57.33
5.5
0.34
0.54
0.81
1.35
2.02
2.70
3.37
4.38
6.07
9.44
13.48
20.22
26.96
33.70
40.44
47.18
6
0.28
0.45
0.68
1.13
1.69
2.26
2.82
3.67
5.08
7.90
11.29
16.94
22.58
28.23
33.88
39.52
6.5
0.24
0.38
0.58
0.96
1.44
1.92
2.40
3.12
4.32
6.72
9.60
14.40
19.20
24.00
28.80
33.60
7
0.21
0.33
0.50
0.83
1.24
1.65
2.07
2.68
3.72
5.78
8.26
12.39
16.52
20.65
24.78
28.91
7.2
0.20
0.31
0.47
0.78
1.17
1.56
1.95
2.54
3.51
5.46
7.80
11.70
15.61
19.51
23.41
27.31
7.5
0.18
0.29
0.43
0.72
1.08
1.44
1.80
2.34
3.23
5.03
7.18
10.78
14.37
17.96
21.55
25.15
8
0.16
0.25
0.38
0.63
0.95
1.26
1.58
2.05
2.84
4.41
6.31
9.46
12.61
15.77
18.92
22.07
根据国家标准规定各保护等级需要满足如下特性，满足标准的曲线系数如下：
控制器K系数
满足保护级别
整流倍数
1.05
1.2
1.5
7.2
130，180
10A
延时动作时间
2h内不动作
1h内动作
≤2min
2s>Tp≤10s
280
10
≤4min
4s>Tp≤10s
400，600
20
≤8min
6s>Tp≤20s
800，1000
30
≤12min
9s>Tp≤30s
对于冷却时间的整定：
电机停车后其散热过程被模拟为衰减指数过程，散热速度受此项定值控制，根据电机的散热条件进行整定，可以输入一个典型时间30分钟，让其充分冷却。
如果整定了一个太短的冷却时间，操作者可能会重启一个过热的电机而导致其损坏，因此选择冷却时间的时候，一定要慎重。
故障复位方式为手动时，过载保护动作发生后需要人工进行复位操作，清除故障指示和故障跳闸输出，方可再次起动电机。
为自动时，过载保护动作发生后无需人工进行复位，当热容
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