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智能型電動機控製器在某機場中的應用
趙斌
（安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 214405）
摘要：根gen據ju對dui某mou機ji場chang的de實shi際ji情qing況kuang的de調tiao研yan調tiao試shi，找zhao出chu了le機ji場chang真zhen空kong泵beng電dian動dong機ji經jing常chang發fa生sheng損sun壞huai，線xian圈quan燒shao壞huai的de原yuan因yin，通tong過guo采cai用yong電dian動dong機ji保bao護hu器qi來lai對dui電dian動dong機ji進jin行xing有you效xiao保bao護hu。本ben文wen重zhong點dian介jie紹shao安an科ke瑞rui電dian氣qi有you限xian公gong司siARD3T智能型電動機保護器，實現電動機智能化綜合保護，集測量、保護、控製以及通訊於一體，供工程設計中參考。
關鍵詞：智能化、測量、保護、通訊
一、概述：
電(dian)動(dong)機(ji)作(zuo)為(wei)當(dang)前(qian)應(ying)用(yong)最(zui)為(wei)廣(guang)泛(fan)的(de)設(she)備(bei)，同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)其(qi)他(ta)機(ji)電(dian)設(she)備(bei)的(de)動(dong)力(li)源(yuan)泉(quan)，這(zhe)也(ye)就(jiu)使(shi)得(de)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)成(cheng)為(wei)了(le)其(qi)驅(qu)動(dong)的(de)機(ji)電(dian)設(she)備(bei)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)的(de)前(qian)提(ti)。而(er)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)器(qi)作(zuo)為(wei)拖(tuo)動(dong)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)，對(dui)電(dian)動(dong)機(ji)起(qi)著(zhe)全(quan)麵(mian)的(de)保(bao)護(hu)、控製作用，實現對工業生產過程及其大型機械設備的遙信、遙測、遙調、遙控、故障診斷以及集中在線監測等功能[1,2]。如今，電動機保護器的可靠性、安全性在不斷提高，功能也更加完善，在多數用電領域都得到了廣泛應用，在節能和經濟事業中有著重要的地位和顯著的作用。
機(ji)場(chang)的(de)真(zhen)空(kong)泵(beng)電(dian)動(dong)機(ji)是(shi)機(ji)場(chang)的(de)一(yi)項(xiang)大(da)型(xing)應(ying)用(yong)設(she)備(bei)，進(jin)一(yi)步(bu)影(ying)響(xiang)著(zhe)機(ji)場(chang)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)作(zuo)，因(yin)此(ci)，真(zhen)空(kong)泵(beng)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)對(dui)於(yu)機(ji)場(chang)來(lai)說(shuo)是(shi)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)。機(ji)場(chang)屬(shu)於(yu)人(ren)流(liu)量(liang)大(da)，需(xu)要(yao)全(quan)天(tian)連(lian)續(xu)不(bu)斷(duan)的(de)運(yun)作(zuo)，因(yin)而(er)對(dui)真(zhen)空(kong)泵(beng)電(dian)動(dong)機(ji)使(shi)用(yong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)提(ti)出(chu)了(le)極(ji)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)，一(yi)旦(dan)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，必(bi)須(xu)馬(ma)上(shang)找(zhao)出(chu)故(gu)障(zhang)的(de)原(yuan)因(yin)並(bing)且(qie)及(ji)時(shi)排(pai)除(chu)故(gu)障(zhang)，以(yi)保(bao)證(zheng)機(ji)場(chang)工(gong)作(zuo)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)作(zuo)。
由you於yu真zhen空kong泵beng對dui其qi工gong作zuo環huan境jing的de要yao求qiu很hen高gao，真zhen空kong泵beng的de排pai氣qi壓ya力li過guo高gao時shi，都dou將jiang導dao致zhi電dian機ji過guo載zai，如ru沒mei有you一yi定ding的de過guo載zai保bao護hu，電dian機ji長chang時shi間jian工gong作zuo在zai這zhe種zhong條tiao件jian，很hen容rong易yi損sun壞huai。因yin此ci，作zuo為wei其qi控kong製zhi回hui路lu中zhong的de重zhong要yao組zu成cheng部bu分fen的de真zhen空kong泵beng電dian機ji如ru果guo經jing常chang發fa生sheng故gu障zhang，這zhe也ye就jiu給gei正zheng常chang的de生sheng產chan活huo動dong帶dai來lai了le嚴yan重zhong的de安an全quan隱yin患huan。某mou機ji場chang采cai用yongARD3T智能電動機保護器采集線路中的三相電流、漏電流、電壓、等參數實現對電動機的實時監控和保護、控製，同時實時采集到真空泵電機線圈和電機軸承溫度後，一旦溫度超過有效範圍則發出停機信號，來控製大功率真空泵的啟、停，並發出報警信號，從而實現對真空泵電機的保護。在低壓配電係統中使用ARD3T智能型電動機控製器，不但有效的降低了電動機的故障發生率，並且用戶可以通過顯示模塊實時觀察到電路中電流、電壓、功率等電力參數以及電動機的運行狀況，提高了設備運行的可靠性，減少非計劃停車次數，提高了控製回路的自動化、智能化水平，極大地降低了設備管理人員的勞動強度，又提高了管理人員的綜合素質。
二、某機場對真空泵電動機控製器的要求
該機場占地麵積大，整個地形屬於狹長型。整個機場都需要遍布電動機控製係統，對象包括候機大樓、辦公區域、就餐區域、jichangpaodaodengzhuyaojianzhuwu，yinci，jichangneishiyongdezhenkongbengdiandongji，bufenshixuyaolianxuyunzhuande，bufenshixuyaozaiyingduitufaxingqingkuangshishixianlianxubutingjideyunzhuande，yidanzhenkongbengdiandongjikaishigongzuo，shibuyunxuchuxiantiaozhatingchedexianxiangde，youqizaiyingduitufaxingqingkuangshi，yidantiaozhatingji，jiangkenengzaochengyanzhongdeshigu，geijichangyijijichangrenyuandailaijudadejingjisunshi，erqierongyizaochengrenyuandeshangwang。
該機場采用ARD3T智能型電動機控製器的顯示模塊，能夠實時觀察真空泵電動機運行時的電壓、電流、頻pin率lv等deng參can數shu以yi及ji電dian動dong機ji的de運yun行xing狀zhuang況kuang，同tong時shi，通tong過guo控kong製zhi器qi的de通tong訊xun功gong能neng將jiang信xin息xi以yi最zui快kuai的de速su度du發fa送song給gei後hou台tai並bing對dui故gu障zhang信xin息xi發fa出chu報bao警jing信xin號hao，使shi操cao作zuo人ren員yuan第di一yi時shi間jian發fa現xian故gu障zhang原yuan因yin並bing及ji時shi排pai除chu故gu障zhang。
因此，某機場對真空泵電動機控製器的要求如下：
1）保護功能：實現對電動機起動超時、過載、堵轉、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、過壓、欠壓、繞組超溫等保護；
2）測溫功能：實現多路測溫，能接入PT100、PT1000、Cu50、PTC/NTC等傳感器；
3）顯示功能：通過分體液晶顯示模塊實時顯示電動機運行參數；
4）通訊功能：帶Modbus-RTU/Profibus-DP通訊接口，與上位機之間進行信息傳遞。
三、智能型電動機控製器的描述
智能型電動機保護器是目前國內具有國際水平的馬達智能保護控製單元，在國內具有一定的代表性。ARD3T智能型電動機保護器可劃分為主體模塊、測量模塊、開關量模塊、模擬量模塊、溫度模塊、通訊模塊、顯示模塊等7個模塊，其中主體模塊和測量模塊是必備模塊，稱為基本模塊，附加模塊采用總線供電，不需要外接輔助電源。在低壓控製終端櫃和1/4模數及以上各種抽屜櫃中可直接安裝使用。
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圖1 100A以下ARD3T產品組成框圖
基本模塊：ARD3T智能型電動機控製器可進行編程控製實現4路開關量輸入、輸出，實現電動機的起、停、調試等工作。電流測量範圍可達0.4A~800A，100A以下標配電流互感器（見圖1 100A以下ARD3T產品組成框圖），100A以上通過外接電流互感器實現電流的測量。
開關量模塊：可實現對主體模塊開關量的擴展，DI支持無源接點（弱電）或有源接點（強電）輸入，有源接點可選交流或直流供電。
模擬量模塊：該模塊將電路中交流電流、電壓、頻率等參數轉變成直流4-20mA信號，傳送給PLC或DCS係統，為PLC或DCS自控設計提供重要數據。
溫度模塊：可實現三路溫度測量，可選的傳感器類型：PT100、PT1000、Cu50、PTC/NTC。3路傳感器可以是同一類型，也可以是不同的類型。傳感器類型為：PT100、PT1000、Cu50時，顯示值、保護值單位為℃；傳感器類型為：PTC、NTC時，顯示值、保護值單位為Ω。
通訊模塊：帶Modbus-RTU通訊/Profibus-DP通訊功能，用於係統組網，實現自控或將保護數據實時傳送到計算機後台實現對電動機進行在線集中監視管理。
顯示模塊：通過顯示模塊，實時的顯示當前電動機的運行情況和三相電流、電壓、功率、電動機的電能等參數，實現了實時監視功能；一旦電動機發生故障，保護裝置延時一段時間後控製主接觸器線圈失電，控製電動機準確停車。
四、工程典型應用方案
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圖2 工程典型應用方案圖
如圖2工程典型應用方案圖中所示，調節轉換開關SA，實現控製回路的手動/自動/停止控製方式的選擇，手動方式即由操作人員在現場完成，自動方式即通過保護器的RS485通訊接口實現遠程控製電動機，停止方式下電動機無法啟動。在手動模式下，按下啟動按鈕SB1，軟啟動器工作來控製旁路電路開始工作（旁路電路未畫出），ARD3T智能型電動機保護器讀取電流互感器LH和漏電流互感器LP的檢測值，保護器溫度測量端口實時采集電機軸承溫度和電機線圈溫度，並將這些參數通過RS485通訊接口發送給上位機，若電動機出現起動超時、過載、堵轉、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、阻塞、過壓、欠壓、繞組超溫等故障，保護器讀取到的參數將發生變化，此時，保護器判斷電路故障原因並控製DO2端口輸出為零，則KA2、KA3線(xian)圈(quan)失(shi)電(dian)，真(zhen)空(kong)泵(beng)停(ting)止(zhi)工(gong)作(zuo)，同(tong)時(shi)保(bao)護(hu)器(qi)控(kong)製(zhi)停(ting)止(zhi)指(zhi)示(shi)燈(deng)以(yi)及(ji)故(gu)障(zhang)指(zhi)示(shi)燈(deng)工(gong)作(zuo)，並(bing)將(jiang)故(gu)障(zhang)信(xin)息(xi)傳(chuan)遞(di)給(gei)上(shang)位(wei)機(ji)，電(dian)路(lu)實(shi)現(xian)了(le)對(dui)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)智(zhi)能(neng)控(kong)製(zhi)、保護和測量等。
五、選用ARD3T智能型電動機控製器帶來的好處
對於機場這種需要真空泵電動機長時間不間斷的運行的場合，電動機由於長時間的電、熱、機械和化學作用、電源電壓波動大或長時間工作在高溫高濕環境出現的的故障形式主要有繞組損壞和軸承損壞兩部分[3]，diandongjizaiyunxingguochengzhong，youyuxianquanjitiexinsuochanshengdetongsunhetiesunjijixiemocasuochanshengdereliang，dianjibidinghuichanshengreliang，ruguoxianquandewenduchaoguoxianquanjueyuancailiaosuonenggouchengshoudezuigaowendushi，jueyuancailiaorongyifashenglaohua、變脆，最終絕緣層被擊穿將燒毀線圈。
因此，對電動機采取一定的保護是保證控製回路性能高低的關鍵，所以選用ARD3T智能型電動機控製器後帶來的好處有：
（1）實時顯示參數，便於現場巡檢
ARD3T智能型電動機控製器采用模塊式設計方式，主體和測量模塊可實現基本的測量、保(bao)護(hu)和(he)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)，通(tong)過(guo)連(lian)接(jie)線(xian)即(ji)可(ke)與(yu)其(qi)他(ta)選(xuan)配(pei)模(mo)塊(kuai)進(jin)行(xing)信(xin)息(xi)傳(chuan)遞(di)。在(zai)實(shi)際(ji)的(de)工(gong)程(cheng)應(ying)用(yong)中(zhong)，用(yong)戶(hu)隻(zhi)需(xu)要(yao)將(jiang)顯(xian)示(shi)模(mo)塊(kuai)安(an)裝(zhuang)在(zai)配(pei)電(dian)箱(xiang)麵(mian)板(ban)上(shang)，在(zai)使(shi)用(yong)時(shi)通(tong)過(guo)液(ye)晶(jing)界(jie)麵(mian)可(ke)對(dui)當(dang)前(qian)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)一(yi)目(mu)了(le)然(ran)，方(fang)便(bian)了(le)用(yong)戶(hu)對(dui)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)維(wei)護(hu)和(he)控(kong)製(zhi)。
在低壓控製終端櫃和1/4模數以上各種抽屜櫃中可直接安裝使用。
（2）通訊組網便於維護和控製
在機場的真空泵控製回路中，對於設備能夠實現通訊功能的要求較高，特別是在飛機跑道附近，飛機起飛、降落產生的噪音很大，工作人員不能長時間工作在這種環境中。ARD3T智能型電動機控製器提供了雙RS-485通訊模塊（Modbus-RTU通訊協議），通過RS-485與上位機之間的通信，能夠方便工程師通過計算機後台實現遠程控製和在線監視設備的運行狀況等。
ARD3T智能型電動機控製器運用於機場真空泵控製係統中，將帶來很大的優勢如下：
a. 集中監控
用戶可通過通訊模塊實現在後台實時監測係統中各個電動機的運行狀況，隨時查詢各個點設備的運行參數，如：電動機電流、電壓、電動機運行狀況、電動機電能等，通過觀察采集到的信息，用戶可以對各個設備的電動機運行情況進行實時分析處理。
b. 智能化自控保護
用戶在使用ARD3T智能型電動機保護器後，如果電動機出現過載、缺相、超(chao)溫(wen)等(deng)現(xian)象(xiang)時(shi)，保(bao)護(hu)器(qi)將(jiang)及(ji)時(shi)終(zhong)止(zhi)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)運(yun)行(xing)，並(bing)對(dui)各(ge)種(zhong)故(gu)障(zhang)信(xin)息(xi)作(zuo)出(chu)相(xiang)應(ying)的(de)指(zhi)示(shi)。在(zai)電(dian)網(wang)故(gu)障(zhang)造(zao)成(cheng)電(dian)壓(ya)瞬(shun)間(jian)較(jiao)大(da)幅(fu)度(du)的(de)波(bo)動(dong)或(huo)者(zhe)短(duan)時(shi)斷(duan)電(dian)又(you)恢(hui)複(fu)，帶(dai)抗(kang)晃(huang)電(dian)功(gong)能(neng)時(shi)可(ke)使(shi)電(dian)動(dong)機(ji)保(bao)護(hu)器(qi)重(zhong)新(xin)起(qi)動(dong)。
c. 提高了係統安全性、可靠性
對於現場總線的配電係統來說，由分散於現場的ARD3T智能型電動機控製器來完成對電動機的保護、測量和控製等，對係統的網絡沒有直接的依賴性，因此采用網絡架構的配電係統，其可靠性得到了進一步的提高。
（3）故障記錄便於現場問題分析
dangjichangzhenkongbengdiandongjifashengguzhanghou，yingjishijiangbeiyongdiandongjitoushangerbuyingxiangyunxingjizhi。duichuxianwentidediandongjiyingjishichuliyiquebaojichangshebeilianxuyunzuo，zaoqidechulifangfaxuyaohuadaliangderenli、物力、時間才能分析出來，不便於應用。而ARD3T智能型電動機控製器強大的故障記錄、運行管理信息為維護人員節省了大量的時間，提高了排除故障的效率，進一步提高了控製回路的性能[4]。
ARD3T智能型電動機保護器具有控製精度高、節能、保護動作靈敏度高、工(gong)作(zuo)可(ke)靠(kao)性(xing)高(gao)等(deng)優(you)點(dian)，使(shi)得(de)機(ji)場(chang)真(zhen)空(kong)泵(beng)電(dian)動(dong)機(ji)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)過(guo)載(zai)能(neng)力(li)，又(you)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)損(sun)壞(huai)電(dian)動(dong)機(ji)，不(bu)僅(jin)提(ti)高(gao)了(le)電(dian)力(li)拖(tuo)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)，也(ye)使(shi)得(de)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)的(de)連(lian)續(xu)性(xing)得(de)到(dao)了(le)大(da)大(da)的(de)提(ti)高(gao)，做(zuo)到(dao)了(le)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)經(jing)濟(ji)性(xing)的(de)統(tong)一(yi)。
參考文獻：
[1]《ARD智能電動機控製器在工業生產過程控製中的應用》 周佳，江蘇安科瑞電器製造有限公司；
[2]《電動機保護器的保護原理及應用淺析》扁旭濤，《時代報告》；
[3]《ARD智能電動機控製器在苯乙烯生產過程中的應用》周佳，江蘇安科瑞電器製造有限公司；
[4]《淺析電動機保護器的保護原理及應用》張振偉。
作者簡介：
趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為醫療供配電設計，手機：，座機：，QQ:2880157852,E-mail:
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