1. 智能型電動機保護器與熱繼電器相比有什么好處？

相同點：

功能：兩者都有過載保護、堵轉保護、缺相保護。

不同點：

1）保護的全面性：

熱繼電器：除以上功能外沒有其他保護。

智能型電動機保護器：過流保護（堵轉保護）、三相電流不平衡、接地/漏電保護、啟動超時保護、欠載、欠壓、過壓保護、欠功率保護、溫度保護、外部故障保護、相序保護、抗晃電、失壓重啟功能。

2）過載保護的區別：

熱繼電器：只能做成跳閘功能，不能實現報警。

智能型電動機保護器：既可做成跳閘功能，也可以做成報警。

3）大電流承受能力：

熱繼電器：本身是雙金屬片，所以需要承受大電流的負載能力。

智能型電動機保護器：本身是互感器，所以不需要承受大電流的負載能力。

4）觸點的獨立性：

熱繼電器：很難進行獨立觸點的輸出。

智能型電動機保護器：可以進行獨立觸點的輸出。

5）其他功能的對比：

智能型電動機保護器具有熱繼電器所不具備的控制功能、測量功能（三相電流、電壓、功率、功率因數、電能、頻率、熱容量、電流不平衡率、漏電流值等）、故障記錄功能（當前運行時間、當前停車時間、累計運行時間、啟動電流、啟動時間、操作次數、輸入輸出狀態、8次故障記錄、運行狀態指示）、4-20mA輸出功能、通訊功能、狀態量檢測功能。

2. ARD智能型電動機保護器的實現原理

三相電流采樣原理：

電動機主回路三相電流經三個互感器感應出二次電流，經過三個采樣電阻把電流信號轉成電壓信號，經運放跟隨AD采樣電路轉換成數字信號進入微處理器，微處理器把數字信號用微積分算法得到三相電流的有效值，用于顯示與保護判斷，超過設定值，微處理器發出電平信號驅動繼電器動作。其余的模擬量輸入（如電壓、零序電流、AI模擬量輸入）原理與其相同。

開關量輸入工作原理：

微處理器隨時檢測開關量的輸入狀態，通過微處理器的IO口檢測電平信號，按照設置好的驅動邏輯驅動繼電器。

4-20mA輸出功能：

將4-20mA設置成相應的變送輸出，如A相電流。微處理器通過三相互感器檢測AD采樣運算最后得到有效值，按以下公式，將結果經DA轉換成模擬量輸出。

AO = (Ia/Ie)*16+4 mA其中Ia為當前A相電流，Ie為電動機額定電流。

 

3. 保護功能舉例

熱繼電器：

堵轉、過載保護都是通過金屬片發熱層度，使金屬片彎曲來斷開主回路交流接觸器的線圈，最終達到保護的目的。

ARD智能型電動機保護器

1）過載保護

通過數學公式模擬電動機的發熱特性，通過對電動機發熱特性的分析進行過載。我司產品采用的發熱計算公式為：Q=KΔI².t。此公式來源于金屬發熱模型。 

 

2）不平衡保護    通過上面兩圖對比可發現熱繼電器與電動機保護器過載的作用是一致的。

    舉個實例來說明ARD電動機保護器的不平衡保護，當IA=30A，IB=75A，IC=75A，Iav=60A，Ie=100A計算得不平衡率為75%，不平衡率達到保護設定值30%，保護器按照設定值通過內部繼電器節點（95.96）斷開主回路接觸器線圈來實現保護電動機的目的。

三相不平衡率計算公式為：|I-Iav|/IX，Iav為三相電流平均值，當Iav小于Ie時，分母IX =Ie；當Iav大于Ie時，分母IX =Iav。

3）阻塞保護（運行過程中）

阻塞保護適用于電動機運行過程中發生卡死。如保護器測得當前運行電流Imax=300%，電流達到動作設定值250%時，保護器按照設定值通過內部繼電器節點（95.96）斷開主回路接觸器線圈來實現保護電動機的目的，避免電機燒毀。

4）堵轉保護（啟動過程中）

電動機在起動過程中，如保護器測得起動電流為210%，大于設定的堵轉保護設定值200%，保護器按照設定值通過內部繼電器節點（95.96）斷開主回路接觸器線圈來實現保護電動機的目的，避免電機燒毀。

5）起動過程

上電后，保護繼電器（95.96）閉合，按下SS1，KM線圈得電閉合，接觸器KM的輔助觸點閉合構成自鎖回路，電動機開始工作，當按下SF1時，線圈失電釋放，電動機停止工作。一旦電動機發生任何故障，保護器斷開保護繼電器（95.96），最終保護了電動機。

圖1 ARD智能型電動機保護裝置二次接線圖

4. 經濟效益

熱繼電器要實現電動機保護、控制、監控、測量需要增加如下附件：

1） 熱繼保護器。

2） 監控需要增加I/O模塊。

3） 測量需增加合分閘指示燈、測量電流需增加電流表，現場顯示還需增加電流表互感器，DCS系統查看電流需要變送器。

4） 要監控電源是否消失需增加電壓繼電器。

5） 電動機故障傳輸到DCS系統需增加中間繼電器。

6） 電動機發生故障后，熱繼電器不知道何時發生的何種故障。

7） 熱繼電器參數設定后靈敏度不高。

ARD電動機保護器完全可不增加其它設備的情況下完成以上功能。

5. 熱繼電器與電動機智能保護器實現電動機保護的材料及價格對比

圖2 熱繼電器與電動機保護器組成的電動機回路

熱繼電器組成電動機回路：

塑殼開關、交流接觸器、電流表（外加互感器）、起動指示燈、停車指示燈、故障指示燈、熱繼電器、變送器、零序互感器（帶接地保護）、電動機。

注：電壓測量還需要增加電壓表和電壓互感器，現場傳到DCS系統還需要很多硬接線。

價格：塑殼開關（T4N250）+交流接觸器（A9-30-10）+電流表（外加互感器）+指示燈（CP1-10R-10）+熱繼電器（TA110DU90）+變送器+帶接地保護（LNG35 5A）

1506+99+100+14.8*3+581+400+646=3376.4

電動機保護器組成電動機回路：

塑殼開關、交流接觸器、電動機保護器（包括電流測量顯示、電壓測量顯示、功率測量、起動停車指示燈、變送器、接地保護、抗晃電功能）、電動機。

注：電壓測量不需要增加互感器、要上傳所有狀態量、模塊量、故障原因、故障時間、累計停車時間只要增加通訊功能就可以。

價格：塑殼開關+交流接觸器+智能電動機保護器（ARD2F-100/U+90FL）

1506+99+1280=2885

6. ARD電動機保護器選型

ARD2F型號如下所示：

1. ARD2F型號如下所示：

圖3 ARD2F型號說明

表1  額定電流

表2 額定電流附加說明

注：表2數據適用于AC400V，50Hz，1500轉/分的四極鼠籠式電動機

表3 附加功能代碼

注：1、帶有起動控制時，保護器最多提供2個起動繼電器用于順序控制外部2個接觸器的閉合/斷開，從而實現電動機的不同起動方式（如Y-∆轉換起動、正反轉控制，自耦降壓起動等）；

2、溫度保護的測量范圍：熱電阻100Ω～30kΩ；

3、對于無顯示要求的客戶，必須在一批訂單中訂購一個90FL顯示單元，作為調試使用。

 

 表4 顯示方式

參考文獻：《ST500電動機控制器與熱繼電器相比有哪些的好處和價格比較》