第3章 常用电动机的电子保护器2.docx
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第3章常用电动机的电子保护器2
第三节数显智能电动机保护器
随着电子技术的发展，数字显示、单片计算机、可编程序控制器悄然进入电工行列。
它们使电动机保护器数据显示更直观，控制精度更高，保护功能更齐全，性能更为可靠。
一、双华ZNB-P数显智能电动机保护器
双华数显智能电动机保护器，是知名企业苍南双华电器有限公司的产品。
该公司保护装置型号齐全，数字化设定精度高，结构合理，安装方便，产品行销全国卜倍受用户青睐。
1.型号说明
例如，ZNB05-P型即为电动机智能保护器，最大电流5A
2.简要工作原理
保护器由电流传感器、起动电流延时电路、过载保护、断相保护、堵转速断保护、三相电流不平衡保护、故障显示记忆七个部分组成。
由电流传感器取出信号，经过整流、滤波、检测、识别等环节，送到相应部分进行比较处理，推动功率电路，使继电器动作。
当电动机由于驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取得电压信号将增大，此电流值大子保护器的整定值时，过载电路工作，RC延时电路经过一定延时，驱动继电器动作，使接触器切断主电源，并故障显示记忆，其他功能部分原理相同。
3.功能与特点
（1）具有过载、断相、堵转、三相不平衡等保护功能。
（2）具有过卑流反时限延时功能，因此能根据电动机过电流倍数推算出最佳的动作时间。
（3）具有起动延时功能，它和过电流工作等延时时间分开。
（4）具有故障记忆显示功能。
（5）安装方便，可与JR16,JR36等热继电器互换；并可在35miri导轨上安装。
4.技术参数
（1）反时限过载保护特性（见表3-2）。
表3-2
型号
电流倍数
动作时间
1
1.0
长期不动作
2
1.2
<5min
3
1.5
<1min
4
5
<10s
（2）断相保护：
电动机电源断相时（三相电流不平衡值）护器在3s内动作。
（3）堵转保护：
运行状态，当电动机电流大于设定值6倍时，保护器在1s内动作。
（4）工作电源电压：
220、380（1士15％）V，SO（1"-t2％）。
（5）电力消耗：
2VA。
（6）输一出继电器触点容量：
250V，7A.
（7）复位时间小于2s。
（8）电寿命大于3000次。
（9）功率参数（见表3-3）
表3-3
保护器型号
规格/A
接线方式
ZNB05-P
0.5~5
压线式
ZNB30-P
5~30
5.双华ZNB-P的面板及外形尺寸（见图3-27）。
图3-27ZNB-P面板及外形尺寸
6.安装与调试
（1）用螺钉或导轨将保护器固定在交流接触器下方。
（2）按接线图接好线并检查无误后，送电调试。
（3）过电流保护整定方法：
把面板上的电流电位器（A）调整到该电动机的额定电流值位置。
此时，即可起动电动机试运行。
（4）复位方法：
当电动机发生故障跳闸后，故障指示灯发亮保护器处于记忆状态，按正面板上的复位按钮方可复位，复位时间小于2s.
7.注意事项
（1）保护器工作电源应接在控制电路，且注意标称电压与实际电压相符。
（2）保护器应工作在额定电流范围内。
（3）保护器各接线端子接线应正确无误，接触良好。
（4）应定期除尘检查，并进行人为试验，确保可靠运行。
二、双华JDB92数显智能电动机保护器
JDB9环列电动机电脑保护器（简称保护器），是一种电子式多功能电动机－保护装置。
它主要适用于冶金、化工、＿纺织等工业，电动机及三相曳力系统，作过载、断相、过电压、堵转及三相不平衡电路保护，与普通保护器相比具有设定精度高、节电、动作灵敏、工作可靠等优点。
1.型号说明
例如，JDB92-100型即为继电器类电动机保护器，最大电流100A.
2.简要工作原理
保护器由电流传感器、起动电流封锁电路、过载保护、断相保护、堵转速断保护、过电压保护、电流数字显示、故障显示记忆八个部分组成。
由电流传感器取出信号，经过整流、滤波、检测、识别等环节，送到相应部分进行比较处理，推动功率电路，使继电器动作。
当电动机由于驱动部分过载导致电流增大时，从电流传感器取得电压信号将增大，此电压值大于保护器的整定值时，过载电路工作，RC延时电路经过一定延时（可调），驱动继电器动作使接触器切断主电路电源，并故障显示记忆，其他功能部分原理相同。
3.JDB92型号与规格（见表3-4）
表3-4
保护器型号
规格/A
孔径/cm
JDB92-6
2~6
22
JDB92-20
6~20
22
JDB92-60
20~60
22
JDB92-100
50~100
22
JDB92-200
100~200
22
表3-5
项号
电流倍数
动作时间
1
1.0
长期不动作
2
1.2
<5min
3
1.5
<1min
4
5
<10s
4.JDB92技术参数
（1）反时限过载保护特性（见表3-5）。
（2）断相保护电动机电源断相时（三相电流不平衡值大于60%），保护器在3s内动作。
（3）堵转保护：
运行状态，当电动机电流大于设定值6倍时，保护器在0.3s内动作。
（4）过电压保护：
电源电压大于额定工作电压值15%时，保护器在3s内动作。
（5）工作电源电压：
380（1±15%）V，50（1±2%）Hz（可特制220V、110V等）。
（6）电力消耗：
3VA。
（7）输出继电器触点容量：
380V，5A,
（8）电流显示误差小于1.5％。
（9）复位时间小于l0s。
（10）电寿命大于3000次。
5.JDB92保护器的功能特征
（1）具有过载、断相、堵转、过电压、欠电压、三相不平衡等保护。
（2）具有过电流反时限延时功能，因此能根据电动机过电流倍数推算出最佳的动作时间。
（3）具有起动延时功能，它和过电流工作等延时时间分开。
（4）具有数字电流表功能，因此能显示实际工作电流和精确设置在电动机额定电流上。
（5）具有故障记忆、电流数字显示功能。
6.JDB92的外形（见图3-28）
7.JDB92面板（见图3-29
8.JDB92电动机保护器的安装与调试＿
（1）保护器固定在交流接触器下方为宜，三相主线路分别穿过保护器的三条套管。
（2）按接线图接好线并检查无误后，方可起动调试。
（3）将保护器面板上的调节电位器调至最大处。
按下起动按钮，交流接触器自动吸合，电动机运转，保护器面板上运行指示灯发亮，其他灯不亮，见图3-22。
（4）过电流保护整定方法：
把面板上的拨动开关拨至设定位置（往下拨是“设定”，往上拨是“测量”），调整电流电位器（A）使电流显示器数字为该电动机的额定电流值，再把开关拨到测量位置，此时显示器上的数字为该电动机的工作电流（注：
电动机起动巧s后开始调试）。
（5）过电流延时跳闸时间设定方法：
时间电位器（S）可整定在最小位置，总之根据用户设备要求自行设定。
图3-28JDB92保护器外形尺寸图3-29JDB92面板
（6）复位方法：
当电动机发生故障跳闸后，故障指示灯发亮保护器处于记忆状态，按下停止按钮，（即断开保护器电源）方可复位，复位时间小于l0s。
例3-16双华JDB92全压起动电路
电路如图3-30所示。
其中，图3-30a用于线圈额定电压为380V的交流接触器；图3-30b用于220V的交流接触器作全压起动电动机的保护。
图3-30JDB92全压起动电路
第四节电动机软起动器
电动机电子软起动器，是在电力电子技术蓬蓬勃勃的发展中，悄然应运而生的。
它是一种减压起动器，是继星-三角起动器、自耦减压起动器、磁控式软起动器之后，目前最先进、最流行的起动器，简称“软起动器”。
它一般是采用16位单片机进行智能化控制，既能保证电动机在负、载要求的起动特性下平滑起动，又能降低对电网的冲击，同时还能直接与计算机实现网络通信控制，为自动化智能控制打下良好基础。
因此，它的面市具有电动机起动技术划时代意义，受到各行各业的青睐。
JLC系列交流电动机软起动控制装置，属上海集电电力电子技术发展有限公司产品，简称集电JLC电动机软起动器。
JLC电动机软起动器，主电路为无触点，控制电路采用美国ENERPRO公司的软起动技术，并使用ENERPRO原装主板组成的JD-6组件。
该产品为具有20世纪90年代国际先进水平的高科技产品。
软起动指装置输出电压按指定要求上升，使被控电动机电压由零按指定斜率上升到全电压，转速相应地由零平滑加速至额定转速的过程。
软起动方式既改善了电动机起动时对电网的影响，又降低了电动机自身所承受的较大结构冲击力。
JLC系列中带节能功能的软起动器还能随负载率的变化而自动输出其所需电压值，从而达到节能运行目的。
对风机、泵类及带负载起动的电动机，其起动性能极佳。
1.JLC电动机软起动器的用途
（1）在冶金、机械制造、化纤纺织、造纸、石化、食品加工及自来水厂等产业领域的各类电力拖动中，全面取代传统的星-三角起动器和自耦减压起动器。
（2）水泵软起动完全消除水锤现象，特别适用于水厂泵站。
（3）风机传动中，平滑的加速，减小转矩波动，对齿轮、联轴器及传动带带来合理的控制。
（4）当风机由于工艺要求、需风量减小时，软起动器依据负载变化自动调整输出电压，可大大减少电动机的有功与无功损耗，从而达到节能目的。
（5）空气压缩机采用软起动可降低对空气压缩机的冲击。
当空气压缩机处于轻负载时进行节电运行，可减少运转成本。
图3-31软起动输出电压曲线图3-32电压随电动机运行功率因数变化曲线
2.JLC软起
（1）软起动的起动电流可控制在3倍额定电流以下，使电动机平稳起动，起动电压曲线如图3-31所示。
（2）转矩随转速增加而增大，且可有很大的最大转矩，加速圆滑，加速时间为7~55s之间可调，起动冲击很小。
（3）电动机初始起动电压U，可调。
（4）随电动机负载的变化，自动调整装置的输出电压，使电动机的铜损耗、铁损耗大大减少，提高了功率因数
如图3-32所示。
对经常处于低负载以及负载变化较频繁的电动机，节能效果显著，其最高综合节电效果可达损耗的40%，如图3-33、图3-34所示。
图3-33输入有功功率比较曲线图3-34输入无功功率比较曲线
（5）软停止和瞬时停机功能。
（6）相序自动识别及纠正，电路工作与相序无关。
（7）脉冲变压器绝缘及主板绝缘等级均为2500V（UL规定）。
（8）断相、过载、晶闸管超温等全电子保护。
（9）运行可靠，操作维护方便。
由于采用ENERPRO，公司原装主板，因此有着极高的可靠性。
3.型号说明
4.工作条件
（l）环境温度：
0~40℃。
（2）海拔：
1000m。
（3）湿度：
20％~90％RH，无凝露。
（4）气体：
无腐蚀性，无易燃气体，无活动阴离子。
（5）其他：
无滴水，无热源，无直接日晒，通风良好。
5.集电JLC软起动器原理
JLC软起动器原理如图3-35所示。
图3-35中，Vs为晶闸管模块，有关它的控制可参阅第一节有关内容（如例20）。
A、B、C为三相电源，U、V、W为电动机M的进线端子，TA为电流互感器，PA为电流表，R为2Ω的电阻，取出电流信号以供JD-6B（副板）作控制信号。
JLC电动机软起动器为双板结构，由软起动控制板（副板）和主触发板（主板）共同完成起动。
它是以电压作为调节对象的，提供具电动机电压反馈稳定的单斜坡或双斜坡加速电压，起动十分平稳，操作特别简单，通过一个简单的起动按键START就能自动适应大中型电动机平稳起动。
图3-35JLC软起动器电路原理
软起动器主、副板的控制电源由15VA、24V电源提供。
斜坡加速时间为7~55s可调，作片简单选择就能起动。
当电动机得到全电压时自动接通接触器（图中未画）将晶闸管旁路、延长了晶闸管寿命。
停机时先断开接触器再关断晶闸管，使接触器不带电流通断，确保接触器的机械寿命。
软起动组件设置有节能功能，该节能特性可以在电动机轻载时减少磁化电流和磁化损耗，从而改善功率因数，提高了电动机的效率。
软起动器主、副板上设有提供最小负载时电动机电压的调节装置，在轻载与满载期间实现跟踪及过程平滑调节。
软起动组件加速时间为7~55s可调。
停机方式有两种可选，瞬时停机和软停机，软停机时间设定在2s（软停机时间可按要求设定）。
JLC软起动器设有断相、过电流、晶闸管超温保护。
断相保护：
由电源断相引起的电源不平衡使主板A、B、C的相逻辑信号发生变化，封锁脉冲输出使晶闸管关断。
过电流保护：
当电动机同相电流增加到一个预定设定值时，主板脉冲被封锁。
超温保护：
通过设置温度为75℃的温度开关装置于晶闸管散热器上，当散热器温度大于等于75℃时，主板脉冲被封锁，晶闸管被强迫关断。
6.集电JLC软起动器的调试
（1）调试前注意
JLC系列软起动器为缩小体积，机内都不设置进线空气断路器，因此用户使用中在JLC软起动器进线侧必须装设空气断路器，断路器整定值须与该装置所带电动机容量相符！
（2）调试
l）合上空气断路器向JLC软起动器送上电源，此时面板上数显电流表及INHIBIT灯（图中未画）亮。
2）如需节能，则将节能功能按钮“SAVEENERGY”（图中未画）按下，同时按钮内置灯亮，说明节能功能已接上。
3）按下软起动按钮“START”，按钮内置灯亮，电动机开始起动，待起动按钮上方LED灯亮时，说明起动过程已完成，已进入运行。
4）起动时间一般不需作调整。
如特殊情况下需调整时，可将前面板卸下，调整机内控制板上的Wl。
Wl向右旋转时加速时间加长，否则反之。
起始电压可调整主板上R47，向右转起始电压高。
5）机内电动机过载电流整定值为电动机额定电流的1.2倍。
节能运行自动切换整定值为电动机额定电流值的0.7倍。
以上整定值均已整定好，用户无需再作整定。
各种功率电动机的不同整定值见表3-6。
6）晶闸管温度保护选用67FO75型温度传感器，动作温度为75℃，已在机内设置好。
7）当电源断相或电源电压严重不平衡时，本装置的断相保护开始工作，电动机不能起动。
8）当运行中INHIBIT灯亮时，说明本装置已关闭电动机电源（保护性停机）。
此时应检查是否断相，三相电压是否严重不平衡，过载或晶闸管温度是否过高。
9）需要停机时，可再按下起动按钮“START”，按钮内置灯灭，INHIBIT灯亮，电动机即被软停止。
7.集电JLC软起动器的使用维护
（l）在运行中，如要改变运行方式，必须将设备完全停止后进行。
（2）定期检查配线端子有否松动，接线有否损坏。
（3）定期清除机内灰尘；
表3-6整定值表
电动机额定值
互感器K（倍）
互感器二次电流额定值IH/A
节能切换整定值Iz/A
过载保护电流值IB/A
功率/kW
电流/A
11
23
50/1
0.46
0.32
0.55
15
30
50/1
0.6
0.42
0.72
18.5
36
75/1
0.6
0.42
0.72
注：
1．各整定值均为互感器二次电流计算值；节能切换整定值为互感器额定二次电流值的0.7倍，
过载保护电流值为其1.2倍（表中参数均为Y系列4极电动机参数）。
2．计算：
互互感器二次电流额定值为
式中IN——电动机额定电流值；
K——互感器倍数为电动机额定电流与互感器二次电流额定值之比。
转换电流值为Iz＝0.7IH
过载保护电流值为IB=1.2IH
第五节变频调速器
在电力拖动领域，解决好电动机的无级调速问题是十分重要的。
然而，三相交流异步电动机在调速方面竟长期处于落后状态，直至20世纪末，变频调速技术才取得突破，进入实用阶段。
尤其是近年来，国内生产变频调速器的广家纷纷开业生产，国际的变频调速器也蜂拥而入，令电气工作者目不暇接。
因而，了解、选择、应用变频调速器，便成了21世纪电工的必修课。
变频调速器简称变频器，它的主电路也是采用晶闸管，有许多保护功能和调速起动功能，与电动机软起动器十分类似，本教材从众多的变频调速器中，选出《正阳ZY-312G变频调速器》产品，以供参考。
正阳ZY-312G变频调速器，系珠海市正阳电子有限公司推出的产品。
它适用于单相220V供电，却能拖动三相异步电动机，适配三相220V小功率异步电动机（三角形联结）和三相380V小功率异步电动机（星形联结）。
对三相异步电动机实行软起动、软关断和无级调速，具有恒转矩，特性节省电力，安装方便，操作简单，是深受广大电工青睐的好产品。
1.型号与规格说明
2.正阳变频高速器技术规范
ZY312G系列变频调速（单相220V输入，三相变频输出）技术规范见表3-7和3-8。
表3-7
保护功能
自动过电流保护、过载保护、过电压、欠电压、超温等保护功能
外控制接口
DC0~5V外控接口
显示功能
三位半数显±0.1Hz
安装场所
室内、无腐蚀性气体、无可燃气体、无液体滴落、无灰尘和阳光直射的场合
使用环境温度
-10~+40℃
使用环境湿度
20%~90%RH（不结露）
振动
小于5.9m/s2（0.6g）
存放温度
-20~+50℃
防护等级
IP20
冷却方式
风扇冷却
ZY312G变频调速器应用提示：
（1）此机适用于单相220V供电，而又能拖动三相异步电动机的场合。
（2）此机为三相220V变频变压输出，适配三相220V异步电动机（三角形联结）和三相380V异步电动机（星形联结）。
（3）可对三相异步电动机实行软起动、软关断、无级调速、恒转矩区节省电力。
（4）软起动与软关断时间长，可减少电力冲击和机械设备的冲击。
软起动与软关断时间过短，则会引起较大的电冲击和机械冲击。
（5）50Hz以下调速区间为恒转矩区，50Hz以上调速区间为恒功率区。
应用中应注意。
（6）最高使用频率50~100Hz由用户自行设定。
超过100Hz，公司出厂前可为用户设定｝（50Hz~400Hz）。
（7）此机使用电压AC220V（AC190~240V），严禁过电压、欠电压！
（8）加速与减速时间小于Is，可使用快速制动系统；（将NO与SQ接通）。
3.正阳变频调速器的结构与安装方法
（1）外形结构
图3-36为正阳变频调速器的外形图。
图6-37为ZY31系列变频调速器外部和内部结构图，图中标明了各主要器件的位置，供读者在安装、调试和维护中参考。
图6-37a为上盖。
（2）安装方向与空间
1）安装环境应是无水滴、无蒸气、无灰和油性灰尘的场所；该场所还必须无酸碱腐蚀，无易燃易爆的气体和液体。
2）安装方向与空间为了使冷却循环效果良好，必须将变频器安装在垂直方向，因变频器底部装有冷却风扇以强制风冷，其上下左右与相邻的物品和档板必须保持足够的空间。
平面安装尺寸如图6-38a所示，垂直安装尺寸如图6-38b所示。
（3）安装方法
1）通常用膨胀螺钉垂直安装在坚固的物体上，而且从正面就可以看到变频调速器正面板上的文字，切勿上下颠倒或平放安装，安装要便于使用人员操作。
表3-8
型号规格
0.55
0.75
1.1
1.5
适配电动机功率/KW
ZY312G-0.55
ZY312G-0.75
ZY312G-1.1
ZY312G-1.5
额定容量/KVA
1
1.5
2
3
额定输出电流/A
2.5
4
5
7
过载容量
150%额定输出电流1min
重量/Kg
<2.5
2.5
3
3
外形尺寸/mm
200×110×120
适配电动机
三相220V异步电动机（三角形联结）
三相380V异步电动机（星形联结）
主要用途
主要适用于风机、水泵、各类机械、机床设备、传输装置、搅拌设备、电动工具、家用空调器、家用电冰箱、其他家用电器以及其他应用单相电源的场所。
实行无级调速、软起动、软关断、节省电力，以及实行其他自动控制。
额定输入电源
单相220（±10%）V，50HZ或60HZ
频率输出频率
5～50（最高输出频率，用户可在50～100HZ以内区间设定）
频率稳定度
<±0.1%
设定分辨率
0.1HZ
输出波形
PWM正弦波
控制方式
ZY312G面板电位器控制频率
带正反转功能
转矩特性
5～50HZ为恒转矩特性,50HZ以上为恒功率特性
加速/减速时间
加减速时间1～60S,用户可根据需要自行调节
载波频率
5kHZ（根据需要2-20KhZ选择）
压频比
V/F特性
V/F曲线为4条,由用户自行选择
（见编码开关栏）
编码开关
（出厂时设定档位:
01）
编码开关四档
编码档位
编码
载波频率
频率使用范围
转矩特性
00
5kHZ
0～100HZ
弱
01
5kHZ
0～100HZ
一般
10
5kHZ
0～100HZ
较强
11
5kHZ
0～100HZ
强
编码参数可根据用户需求设定
图3-36ZY31系列变频调速器外形图3-37ZY31系列变频调速器结构
图3-38ZY-312G变频高调器安装空间
2）变频调速器在工作中会发热，为确保冷却风道畅通，电线、配线槽不要堵住机壳上的散热孔（见图3-37）。
3）由于变频调速器内部热量是从上部排出的，所以安装时切不要安装在不耐热的机器和木质装饰品的下端。
4）变频器在运行中，散热片的附近温度可能上升到90℃，因此变频调速器背面要使用耐温材料，不宜用木料等易燃品。
5）将多台变频调速器安装在同一装置或控制箱里时，为减少相互的热影响，建议要横向并列安装；必须上下安装时，为了使下部的热量不至影响上部的变频调速器，宜设置隔板，并采用抽风设备，将热气排出室外。
（4）电气接线
1）主电路接线，接线如图3-39所示。
接线时，在输入电源端接断路器QF和熔断器FU，在接线时须注意以下几点：
a此机为采用ZL9920231智能化芯片的系列机心。
b接线需拧开侧板四个固定螺钉，接线时切勿碰动电路板上元器件。
下主接线排接输入输出线，上接线排接外部控制元件。
c编码开关为设定参数用，公司已设定好所需的参数，用户一般不需动编码开关。
d最高使用频率、加速、减速时间根据需要可调节线路板上微调电位器。
e开机时需要1~3s后（有继电器吸合声），方可起动变频器。
2）控制电路接线，接线方法如图3-40所示。
a正常运行时，SQ-NC连接。
b快速刹车时，SQ-NO连接。
快速制动时，LS减速时间设置不宜太长，越长制动转矩越大。
图3-39主电路接线图3-40ZY312G控制电路接线
cNO、NC接外控开关，闭合运行断开暂停。
dOC、OE接外控输出，运行时接通、暂停时断开，电子开关，运行时应小于100mA。
eO、IN、+5接外控电位器（l~10kΩ）调速。
fO、DI接正反转开关，断开正转，闭合反转。
gIN与O之间可外控DC0~5V或DC0～20mA。
h外控电压控制时，应将面板电位器放在顺时针最大处（IN与0之间可外控电压DC0～5V），（DC5V时为100Hz）。
i电流外控控制时，应将面板电位器放在逆时针最小处（IN与0之间可外控电流DC0~20mA），（DC20mA时为100Hz）。
3）安装使用注意事项
a必须具有电工知识的人员方可搬运、安装、操作变频器。
需维修变频器时，必须由专业
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