低压电动机保护器举例说明

(一)截至2010年不完全统计，全国每年因维修电动机浪费电磁线约1亿万公斤，若少生产1亿万公斤电磁线(每公斤需用电33.4度)每年就可节约用电33.4亿度。

(二)电动机保护器(电机保护器)与企业经济效益关系计算公式如下:

Qs=电动机修理费×保护器可靠系数+电机拆装费+停工损失-保护器购买费-保护安装费

=(电动机修理费×保护器可靠系数-保护器购买费)+(电机拆装费+停工损失-保护安装费)

=(直接经济效益)+(间接经济效益)

例如:有一台55kw电动机，若烧坏后修理费为2500元，配置一台使用可靠系数为98%，售价为490元电动机保护器，它使电机免遭烧毁而产生的直接经济效益Qz为:

Qz=电动机修理费×保护器可靠系数-保护器购买费=2500×98%-490=1960(元)

直接节省比例:ρ=1960/2500×100%=78.4%

计算结果:用户购买电动机保护器的结果，能够节省了1960元，节省比例为78.4%。

注:此处假设电动机保护器(电机保护器)的可靠系数为100%

综上所述，智能综合电机保护器这种新型电机保护产品投放自投放市场以来，用户普遍反映性能稳定，运行良好，对各种故障类型均进行了准确的报警显示，有效的防止了电机意外烧毁的发生，为用户节约了大量的资金。因此，广泛采用电动机保护器控制器，不但可以提高工艺控制的准确性、科学性，降低事故率，而且对于提高电气控制系统的自动化水平和发展国民经济，也必将起到积极的推动作用。

电动机保护器(电机保护器)是发电、供电、用电系统的重要器件。是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品。几乎渗透到所有用电领域;是工业、农业和国防建设及人民生活正常生产和安全工作的重要保证，在国民经济和节能事业中有着不可替代的重要地位和作用。

《中华人民共和国节约能源法》规定:"节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源";"节能发展经济的一项长远战略方针"。节能是系统工程。

据2010年不完全统计，全国运行的1KW-320KW低压电动机数量为6000万台，占电网用电量的70%以上，是工农业及商业系统中应用最为广泛的动力设备。全国每年烧毁电动机数量约300万台，容量为10亿千瓦，每年仅电动机在烧毁过程中就耗电为数亿万度，修理费高达数100亿元左右，造成停工停产损失竟达数100亿元。仅上述费用不算，还会造成电机修理后功率下降，耗电量大，性能变差直接影响企业正常生产。

(一)热继电器是五十年代初引进苏联技术开发的金属片机械式电动机过载保护器。它在保护电动机过载方面具有反时限性能和结构简单的特点。但存在功能少，无断相保护，对电机发生通风不畅，扫膛、堵转、长期过载;频繁启动等故障不起保护作用。这主要是因为热继电器动作曲线和电动机实际保护曲线不一致，失去了保护作用。且重复性能差，大电流过载或短路故障后不能再次使用，调整误差大、易受环境温度的影响误动或拒动，功耗大、耗材多、性能指标落后等缺陷。

(二)温度继电器是采用双金属片制成的盘式或其他形式的继电器，具有结构简单、动作可靠，保护范围广泛等优点，但动作缓慢，返回时间长，3kw以上的三角形接法电动机不宜使用。目前在电风扇、电冰箱、空调压缩机等方面大量使用。

温度继电器与热继电器不同。温度继电器是装在电动机内部，靠温度变化时期动作的。而热继电器装在动力线上，靠电流热效应动作的。

(三)电子式电动机保护器已由晶体管发展到集成电路至今已发展到微处理芯片厚模电路，从功能上一般分为断相保护、综合保护(多功能保护)、温度保护和智能保护。此类保护器具有节能、动作灵敏、精确度高、耐冲击振动，重复性好、保护功能齐全、功耗小等优点。

1.电动机保护器(电机保护器)是以检测线电流的变化(包括采取、正序、负序、零序和过流)为原则，可检测断相或过载信号。除具有断相保护功能外，还具有过负荷、堵转保护功能。

2.智能保护:集保护、遥测、通讯、遥控与一体的电动机保护装置，对电动机发生断相、过载、短路、欠压、过压和漏电等故障时实现保护，还具有电流电压显示，时间控制，软件自诊断，来电自恢复，自启动顺序，故障记忆，自琐和远传报警，显示故障时的电流、电压故障前后用代号闪烁示警，配置RS485通讯接口，实现计算机联网。同时可监控、监测几百、几千台电动机工作等功能。

l GB/T14048.1-2000低压开关设备和控制设备总则

l GB14048.4-2003低压开关设备和控制设备机电式接触器和电动机起动器

l GB14048.5-2001低压开关设备和控制设备控制电路电器和开关元件，第1部分:机电式控制电路电器

l GB/T17626.4-2006电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

l GB/T17626.5-2006浪涌(冲击)抗扰度试验

l JB/T 10736-2007 低压电动机保护器

工作温度:-10℃~+55℃

贮存温度:-20℃~+65℃

相对湿度:5%~95%不结霜

海拔:≤2500m

污染等级:2级

防护等级:IP20

安装类别:III级

简易型系列

简易型智能电动机保护器采用低成本的设计方案，整体系统由信号处理单元、中央处理单元、电源模块、人机交互单元、人机界面、控制模块、通讯接口模块等构成，装置硬件结构如图所示。

智能电动机保护器按额定工作电压可分为AC380V、AC220V;按工作电流范围来分可分为6.3A(1.6A~6.3A)、25A(25A~100A)、100A(25A~100A)、250A(63A~250A)、800A(250A~800A)五个测量档位。实现对电动机运行中出现的启动超时、欠压、过压、欠载、过载、短路、堵转/阻塞、断相、不平衡、剩余电流(接地/漏电)等故障进行保护。并能在此基础上增加各种附加功能，主要有:

1)远程起动功能:由上位机通过通讯控制保护器的起动继电器，来实现远程起动电动机。

2)报警功能:当电动机运行状态出现故障时，在还未达到预先设定的脱扣时间前进行报警提示。

3)通讯功能:RS-485通讯功能，能够通过通讯接口将保护器检测得到的电动机运行的各种参数实时传送给后台主控设备，方便工作人员及时了解电动机的工作状态。

4)漏电保护:开放漏电保护监测功能，当电动机的运行环境出现漏电情况时，及时切断电动机的供电电源。

5)开关量输入:用于监测外部开关的分合状态，也可按客户要求进行起、停控制。

6)事件记录:记录保护器的最近8次脱扣动作产生的时间和原因，方便维护人员查看和检修。

7)4~20mA模拟量输出:提供直流4~20mA电流信号。

TDHD智能低压电动机保护器

为低压电动机提供保护、控制、测量和分析解决方案

产品概述

■是针对低压电动机在各种应用场合产生的故障诊断而开发的智能电动机保护器。

■具有体积小，重量轻、功能强大，可靠性高，配置灵活，外形美观、安装方便等特点。

■采用高集成制的高速处理器进行数据采集、处理，在实现传统的低压电动机保护的基础上，融入测控、计量、运行记录和通讯功能，真正实现数字化，智能化，网络化，做到保护和测控与一体，为工业生产过程控制的管理带来了很大的便利。

性能特点

*采用美国微芯5V工业级芯片，抗干扰能力一级，稳定性超强!连续5年、无故障运行*

■集保护功能和测控功能于一体。

■实现三相全电量测量，三相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、有功电能、无功电能等多种测量值既可以在就地液晶面板上显示，也可以远传至监控系统。

■具有直接启动、双向启动、星/三角启动、自耦变压器启动等多种启动控制方式;具有晃电自启动功能，可以实现电机的分批再启动。

■配备小型专用穿芯式电流互感器(160A以下)，对于小功率电动机可以免去外部电流互感器，节省成本。

■11路开关量输入监测，具有64个SOE事件记录功能，包括时间和类型，事件记录可通讯上传，便于故障分析事件原因(事件记录数量可扩充)。多达5路继电器智能化控制输出，实现保护跳闸输出、报警输出、控制输出及其他遥控功能。

■具有短路保护、堵转保护、定时限过负荷保护、接地漏电保护、三相电流不平衡保护、断相保护、欠压保护、过压保护、启动时间过长保护、工艺连锁跳闸和适用于增安型电动机tE时间保护，保证电动机安全可靠运行。

■提供4~20mA模拟量输出/模拟量输入功能，满足用户更多需求。

■具有远方通讯功能。采用RS485通讯接口和标准Modbus规约，可以将测量信息、开关量状态和变位信息、保护动作信号、SOE事件内容、保护定值参数等上传至后台监控主机，构成电机马达控制中心，实现远方的集中管理和监控。

■安装方式灵活，即可以选择屏柜嵌入式安装，也可以选择导轨安装。

■超小型化设计，具有一体式和分体式结构，适用于各种安装方式，即可以屏上开孔安装，也可以选择导轨安装。

功能简介

保护功能

■短路保护■堵转保护■定时限过负荷保护■反时限过负荷保护■相电流不平衡保护 ■断相保护■欠压保护

■过压保护■接地/漏电保护 ■启动时间过长保护■晃电自启动■工艺连锁 ■tE时间保护

监视和测量

■电动机运行参数和历史数据■运行过程数据■显示全电量电气参数■开关量输入状态和继电器输出状态

■事件记录信息■维护记录

通讯

■RS485/232通讯接口■Modbus-RTU通讯协议 ■波特率:2400~19200bps半双工

■液晶面板上有通讯收/发指示 背部有LED灯用于通讯收/发指示

保护和控制

TDHD为低压马达提供保护、控制、测量和分析解决方案。

短路保护

TDHD为电动机提供了相间短路产生的过流保护。该保护由独立的过流元件组成，每个元件可以单独启动，动作时限可以根据现场具体情况进行设定。

堵转保护

在电机运行过程中靠过热元件提供保护，在电动机启动过程中靠自动识别电流的变化提供保护，这样能对启动时间较长而又不允许堵转时间过程的电动机提供快速保护。当电动机在启动过程中如电流下降不明显，致使堵转保护启动，也可由过负荷保护识别堵转状态并提供保护。

过负荷保护

当热容量值达到100%时，过负荷保护跳闸。热容量充分考虑了正序、负序电流所产生的综合热效应，真有效电流的检测确保了对谐波热效应的正确响应。保护元件提供了定时限和反时限的过负荷保护，满足不同现场的需求。

相电流不平衡保护

TDHD监视电动机相电流不平衡的比率，如果相电流不平衡大于报警数值且持续5秒以上，则发出报警;如果相电流不平衡大于跳闸数值且持续5秒以上，则发出跳闸。

欠压保护

对于电压敏感负载(如感应电动机)，电压的下降会增加吸入电流，这可能会引起电动机内部出现非常危险的过热，当电压下降到预设的电压整定值时，经过预设的时间延时，欠电压保护将发出报警或者跳闸命令。

过压保护

运行在恒定负荷下的电动机，过电压会引起电流下降。然而铁损和铜耗的增加又会引起电动机升温。在这种情况下电流过负荷继电器将不会动作，也无法提供合适的保护，因此在持续过电压情况下，此过压元件将对电机提供保护。

接地/漏电保护

接地故障值是作为CT一次值的百分数值测量的。接地电流基于零序CT方案检测。为防止瞬时涌流引起的误报警，在此功能中可设置一个时间延时。该保护功能提供接地故障报警或者故障跳闸，接地报警可以对绝缘破坏提供一种预警告。

启动时间过长保护

装置自动识别电机的启动过程，在规定的启动时间内电机没有完成启动，则保护动作。

欠电压自动重启动

此功能启用时，电动机在瞬间失电后，自启动开始计时，若在低压保护动作后，在整定的自启动时间到达之前电压恢复到90%的额定电压以上，则发电动机合闸命令。

启动控制功能

TDHD可以适用于下列启动方式

■直接启动 ■双向启动 ■星三角启动■自耦变压器启动 ■晃电自启动功能 ■串电阻启动

开关量输入

■电动机保护装置提供8路开关量输入，最大可扩展为11路开关量输入

■光隔输入、为无源干节点输入

■用于启动接触器、停车/复位、本地/远方、工艺连锁和通用开关状态显示

■液晶面板上带开关量分/合指示

继电器输出

■最大可扩展为5路继电器输出

■触点容量:AC250V/5A DC30V/5A

■用于跳闸、报警、启动、遥控输出

■液晶面板上带继电器分/合闸指示

分体式系列 分体式电动机保护器采用最新的单片机技术，具有抗干扰能力强、工作稳定可靠、数字化、智能化、网络化等特点。保护器能对电动机运行过程中出现的起动超时、过载、堵转、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、阻塞、过压、欠压、温度、tE保护等多种情况进行保护，设有SOE故障事件记录功能，方便现场维护人员查找故障原因，并通过LCD中文液晶显示屏、状态指示灯等各种方式，将电机的运行状态清晰、直观地显示出来。适用于煤矿、石化、冶炼、电力、船舶以及民用建筑等领域。该保护器具有RS485远程通讯接口，DC4~20mA模拟量输出，方便与PLC、PC等控制机组成网络系统，实现电动机运行的远程监控。

主体模块

1、带有起动控制时，保护器最多提供2个起动继电器用于顺序控制外部2个接触器的闭合/断开，从而实现电动机的不同起动方式(如Y- △转换起动、正反转控制，自耦降压起动等)。

2、温度保护的测量范围:PTC热电阻1kΩ~10kΩ。

3、对于无显示要求的客户，必须在一批定单中订购一个90L显示单元，作为调试使用。

显示单元 高级型系列

高级型智能电动机保护器，适用于额定电压至AC 690V、额定电流至AC 800A、额定频率为50/60Hz的电动机。产品体积小，结构紧凑，安装方便，在低压控制终端柜和1/4模数及以上各种抽屉柜中可直接安装使用，提高了控制回路的可靠性和自动化水平。 高级型采用模块化的产品结构形式，包括主体(保护控制功能模块)、互感器检测模块、远程显示模块。根据需要选配各类功能模块或附件，与接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机控制保护单元，有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。

前言

第一章 低压电动机常见故障与保护对策

第一节 电动机的工作原理与结构

一、三相电动机的旋转磁场

二、三相电动机的转子是怎样转动的

三、三相异步电动机的外观与结构

第二节 电动机的常见故障

一、不是故障的正常现象

二、常见的电动机故障

第三节 保护电动机的对策

一、加强运行管理

二、加强定期检查

三、采用先进的开关设备

四、采用更为先进的电动机保护器

第二章 浅析低压电动机保护器的功能与特性

第一节 低压电动机保护器的保护功能

一、主要保护功能

二、电动机保护器保护功能释义

第二节 保护器的其他功能与特性

一、其他功能

二、保护器的特性

三、双金属片机械式热继电器

第三章 电子式电动机保护器的设计思想

第一节 电动机保护器的设计基本依据

一、设计基本理论依据

二、保护原理

三、调节 、操作及安装

第二节 电动机保护器最关键的数据

一、安全定值

二、以安全定值为依据的保护器设计观点

第三节 GT500系列电动机智能监控装置的设计

一、结构

二、工作原理

三、主要功能与技术分析

四、组合应用

第四章 低压电动机保护器荟萃

第一节 GT-JDG6系列电动机智能监控器

一、型号说明

二、工作条件

三、GT-JDG6电动机智能监控器外形

四、GT-JDG6电动机智能监控器技术参数

五、GT-JDG6电动机智能监控器功能特征

六、GT-JDG6电动机智能监控器外形安装及结构尺寸

七、GT-JDG6电动机智能监控器显示单元面板

八、GT-JDG6电动机智能监控器典型应用

九、GT-JDG6电动机智能监控器端子接线图

十、GT-JDG6功能选型表

十一、GT-JDG6使用注意事项与订货须知

十二、GT-JDG6网络通信系统

十三、GT-JDG6系列电动机智能监控器通信协议

第二节 GT-JDG5系列电流变送保护装置

一、型号说明

二、GT-JDG5系列电流变送保护装置外形

三、GT-JDG5系列电流变送保护装置主要技术参数

四、GT-JDG5系列电流变送保护装置原理框图

五、GT-JDG5系列电流变送保护装置选型表

六、GT-JDG5系列电流变送保护装置的保护动作特性

七、GT-JDG5系列电流变送保护装置的功能特征

八、GT-JDG5系列电流变送保护装置的安装与调试

九、GT-JDG5系列电流变送保护装置外形结构尺寸

十、GT-JDG5系列电流变送保护装置面板示意图

十一、GT-JDG5系列电流变送装置接线端子图

十二、GT-JDG5系列电流变送保护装置典型应用电路

十三、GT-JDG5系列电流变送装置使用注意事项与订货须知

第三节 GT-JDG4数显电动机星--三角转换节 能保护器

……

第五章 低压电动机保护器系统选型

第六章 低压电动机保护器系统安装与调试

第七章 低压电动机保护器系统维护

第八章 应用设计范例

第九章 怎样理解电动机的保护

附录

参考文献

蔡甫寒，浙江瑞安市工泰电器有限公司总经理、瑞安市工泰电器研究所所长，工程师。历任浙江瑞安市工泰电器有限公司生产部经理、技术开发部经理。在低压电动机保护器研制领域有着十分丰富的实践经验和很高的造诣，先后取得三十多项国家专利技术，在国家级刊物上发表技术论文数十篇，参与多项国家标准的起草和修订。率领全体科研人员和广大职工锐意进取、持续创新、强化质量管理，所开发的新产品不断推向市场。公司先后通过ISO9001:2000国际质量管理体系认证、中国国家强制性产品CCC认证等诸多国内外权威认证，树立了很好的工泰品牌形象，赢得了国内外客户的认可和信赖。

功能简介

■ 短路保护

■堵转保护

■定时限过负荷保护

■反时限过负荷保护

■相电流不平衡保护

■断相保护

■欠压保护

■过压保护

■接地/漏电保护

■启动时间过长保护

■晃电自启动

■工艺连锁

■tE时间保护

■电动机运行参数和历史数据

■运行过程数据

■显示全电量电气参数

■开关量输入状态和继电器输出状态

■事件记录信息

■维护记录

■RS485/232通讯接口

■Modbus-RTU通讯协议

■波特率:2400~19200bps半双工

■液晶面板上有通讯收/发指示 背部有LED灯用于通讯收/发指示

保护和控制

保护和控制 TDHD为低压马达提供保护、控制、测量和分析解决方案。

TDHD为电动机提供了相间短路产生的过流保护。该保护由独立的过流元件组成，每个元件可以单独启动，动作时限可以根据现场具体情况进行设定。

在电机运行过程中靠过热元件提供保护，在电动机启动过程中靠自动识别电流的变化提供保护，这样能对启动时间较长而又不允许堵转时间过程的电动机提供快速保护。当电动机在启动过程中如电流下降不明显，致使堵转保护启动，也可由过负荷保护识别堵转状态并提供保护。

当热容量值达到100%时，过负荷保护跳闸。热容量充分考虑了正序、负序电流所产生的综合热效应，真有效电流的检测确保了对谐波热效应的正确响应。保护元件提供了定时限和反时限的过负荷保护，满足不同现场的需求。

TDHD监视电动机相电流不平衡的比率，如果相电流不平衡大于报警数值且持续5秒以上，则发出报警;如果相电流不平衡大于跳闸数值且持续5秒以上，则发出跳闸。

对于电压敏感负载(如感应电动机)，电压的下降会增加吸入电流，这可能会引起电动机内部出现非常危险的过热，当电压下降到预设的电压整定值时，经过预设的时间延时，欠电压保护将发出报警或者跳闸命令。

运行在恒定负荷下的电动机，过电压会引起电流下降。然而铁损和铜耗的增加又会引起电动机升温。在这种情况下电流过负荷继电器将不会动作，也无法提供合适的保护，因此在持续过电压情况下，此过压元件将对电机提供保护。

接地故障值是作为CT一次值的百分数值测量的。接地电流基于零序CT方案检测。为防止瞬时涌流引起的误报警，在此功能中可设置一个时间延时。该保护功能提供接地故障报警或者故障跳闸，接地报警可以对绝缘破坏提供一种预警告。

装置自动识别电机的启动过程，在规定的启动时间内电机没有完成启动，则保护动作。

此功能启用时，电动机在瞬间失电后，自启动开始计时，若在低压保护动作后，在整定的自启动时间到达之前电压恢复到90%的额定电压以上，则发电动机合闸命令。

TDHD可以适用于下列启动方式

■直接启动

■双向启动

■星三角启动

■自耦变压器启动

■晃电自启动功能

■串电阻启动

开关量输入

■电动机保护装置提供8路开关量输入，最大可扩展为11路开关量输入

■光隔输入、为无源干节点输入

■用于启动接触器、停车/复位、本地/远方、工艺连锁和通用开关状态显示

■液晶面板上带开关量分/合指示

继电器输出

■最大可扩展为5路继电器输出

■触点容量:AC250V/5A DC30V/5A

■用于跳闸、报警、启动、遥控输出

■液晶面板上带继电器分/合闸指示