浅谈电动机保护控制器在水泵设备上的应用探讨

摘要：在生产过程中，如果设备运行不畅，或出现故障，将直接影响生产活动的正常进行，给企业带来巨大的经济损失。导致设备故障的关键因素之一是电机问题。由于保护措施不到位，电机停止运行甚至直接烧毁，影响生产质量和效率。

本文通过对泵电机保护措施的讨论和研究，希望帮助相关人员开展工作，确保泵电机在生产过程中的良好稳定运行。并介绍了适用于泵电机的ARD2F系列电机保护器。

关键词：水泵电机、电机、智能保护

一概述

目前，水泵系统设备中使用的电机大多采用热继电器。作为电机的过载保护元件，由于其体积小、结构简单、成本低等优点，在生产中得到了广泛的应用。但由于热继电器灵敏度低、误差大、稳定性差，保护不可靠。受环境、温度、材料等影响，电机的保护已不能满足现代生产的需要。

二水泵设备电机损坏原因及改进目的

电机超负荷运行、在相对潮湿的环境中工作、散热问题或电流过大都可能导致故障，其中泵电机因设备进水而燃烧的比例相对较大。一方面，为了提高传输效率或安装空间，大多数泵电机属于集成泵组合系统，即电机和泵叶轮采用相同的传动轴，主要通过机械密封防止水或其他液体进入电机绕组，但机械密封难以有效预防，一旦损坏，电机进水后不可避免地发生故障。另一方面，泵电机的工作环境不可避免地会接触到水或其他液体，这进一步增加了进水燃烧的风险。

对于一些制造企业来说，一旦电机停止或运行异常，就会影响产品的生产进度和生产质量，不仅会增加生产成本，而且对企业的长期发展极为不利。对电机保护器的选择也提出了严格的要求。因此，在选择保护器时，必须考虑电机与保护器之间的合理配置关系。理想的电机保护器不是功能最多的，也不是所谓的zui先jin的，而是应满足现场的实际需要，实现经济可靠的统一，具有较高的性价比。

三智能电机保护器的现场应用和选择

以普通智能保护器为例，介绍电机保护器外部输入与保护器之间的合作关系，为选择和使用提供一些参考。

几种常见的导致电机故障源输入信号连接方式。主要包括:电压信号输入、电流信号输入、零序信号输入和温度信号输入。电源由交流220V供电，输出方式由接触器直接控制。其他输入输出功能，如模拟输出，可以直接连接到电压表、电流表和其他外部设备的驱动信号。RS485通信接口可用于远程计算机连接监控电机，作为大型设备和危险操作场所至关重要。开关量信号输入可作为电机启动模式选择，使用灵活。作为扩展功能备用。

1欠压、过压、缺相保护

（1）欠压

当供电系统出现异常情况，电压降到一定程度时，电机会出现疲劳、堵塞，达到几倍的过电流。有时，在电压恢复的瞬间，即将停止或已经停止的电机同时运行，会导致线路电压再次下降，并尽量避免在配电系统中。因此，进入欠压保护是非常必要的。

（2）过压

外部原因：由雷击引起。

操作过电压：由分闸、合闸等开关操作引起的线路电感在器件两端感应过电压。

在供电系统中，相电压高于预设的保护电压值，保护器动作，断开常闭触点，断开KM，断开主触头，停止电机。从而保护电机。

（3）缺相

在水泵系统中，相当一部分设备采用三相不接地供电。当供电系统中某一相断电时，设备的电机电流突然增大，输入电压异常。当电压值异常于设定值时，保护器动作。切断KM接触器。

2过流保护

过流保护是电机保护的重点，对电机的危害最大。主要包括过载、短路、堵塞、三相不平衡等。我们使用电流互感器作为检测和输入元件。

（1）过载

在某些情况下，如果电机的实际使用功率超过电机的额定功率，则称为电机过载。过载电机的工作电流大于其额定电流，通常在1.5倍以内。一旦超出正常范围，保护机构，切断接触器，发出过载信号。

（2）短路

三相电机的短路比较复杂，包括单相接地短路和相间短路；单相接地短路时，任何一相直接与PE线短路，一般不会烧毁电机，但会在电机外壳带电，容易引起触电。另一种是相间短路，包括两相短路和三相短路，三相短路电流会大很多。电机内部短路主要是由电机绕组的绝缘损坏引起的，绝缘损坏一般是由电机长时间过载引起的。当电机绝缘损坏、内匝间短路、接线错误等时，会出现短路现象。瞬时短路电流会使保护器移动，避免事故进一步扩大。

（3）堵转

当负载突然增加时，电机本身的内部问题(轴承损坏、扫膛)、传动机构、变速器等，上述任何环节的问题，都是阻塞的原因。阻塞将继续增加电机的电流，可达到额定电流的7倍，并在稍长时间内烧毁电机。当电流值达到保护器的设定值时，保护器动作。

3零序保护

零相序保护输入端，正常运行的电机电流大小和向量之和等于零，零序互感器二次线圈的电流也为零。当接地故障发生时，零序互感器二次线圈将出现较大的电流，并发出信号切断电源。零序保护主要用于漏电保护。

4温度检测

高温是电机绝缘的杀手。有时电流值没有达到保护值，但当温度足以损坏绝缘状态时，应予以保护。在电机内安装热敏元件时，由于环境温度变化、散热不良等原因，设备异常导致温度升高，超过我们设定的温度范围。保护器执行保护动作，切断电机电路，避免高温造成的设备损坏。

以上，我们只输入了几种常用的保护措施。对于一些不经常检查、距离长、危险场所（如高温、腐蚀），应配合远程控制功能，确保设备正常运行，确保人员安全，使生产顺利进行。

对于一般电机，上述保护环节基本能满足现场需要。当然，还应考虑现场环境，如现场湿度、环境温度、操作端与执行端之间的距离、设备维护周期、对电网波动的敏感性等。

经过上述改进，我们可以提前预测电机的运行状态，并在出现问题时尽早判断。通过保护器的回顾功能，还可以判断问题的基本位置，为维护提供依据。

四保护器选择分类

现代智能电机保护器在实际生产中还有许多功能，如回顾功能、远程通信、远程控制、多种启动方式选择等。

保护器分为：普通型、数码显示监控型、智能监控中文显示型。

1一般普通型

结构相对简单，主要功能是突出过载、缺相（三相不平衡）堵塞等故障保护。故障类型由指示灯显示。

2数字显示监控型

数字显示监控保护器，内部电路采用单片机，以数字管为显示窗口，智能综合保护，集保护、测量、通信、显示于一体。设置电流采用数字设置，用户可自行修改各种参数。

3智能监中文显示控型

智能汉字显示更适合中国，功能比其他类型更完善。该产品直接在操作面板单元上显示各种参数、状态和信息，使界面更加直观和醒目，并支持远程计算机通信功能。启动方式有多种选择，具有存储和回顾功能，为后期维护提供了数据依据。

五ARD系列电机保护器产品选型介绍

ARD智能电机保护器适用于额定电压至660V的低压电机电路，集保护、测量、控制、通信、运行和维护于一体。其完善的保护功能保证了电机的安全运行，具有逻辑可编程功能，可满足各种控制方法。本产品采用分体式结构，由主体、显示单元和互感器组成，可适应各种机柜的安装。可选择不同的通信模块来满足现场通信的需要。

1功能特点

■支持基波和全波电力参数测量（U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ），电流与电流不平衡、电流正序、负序、零序分量、电压、三相电压相角、剩余电流。

■保护功能包括过载反时限、过载定时限、接地、启动加时、漏电、欠载、断相、堵塞、堵塞、短路、溢出、不平衡(电流、电压)、过功率、欠功率、过压、欠压、相序、温度、TE时间、外部故障、启动次数限制、运行时间报警、故障次数报警。

■9路可编程DI输入，默认采用内置DC24V电源，也可选择外部有源湿接点。

■5路可编程DO输出，满足直接启动、星三角启动、自耦变压器启动等多种启动方式。通过通信总线，可以实现主站对电机的遥控“启停"。

■可选抗震功能：支持摇电立即重启，失压重启。

■可选MODBUS_RTU通信、PROFIBUSDP通信，支持最多2个通信接口。

■可选择1路DC4-20ma模拟输出接口，与DCS系统相连，实现对现场设备的监控。

■有故障记录、起动记录、停车记录、DI变位记录、再起动记录等各种事件记录。

■显示界面液晶显示，支持中英文切换。

2产品选型

六结束语

通常选用电机保护器，要充分考虑到电机的过载能力，避免损坏。提高可靠性和生产的连续性。力争做到经济合理。在功能选择上应综合考虑到电机的本身的价值、负载类型、使用环境、占主体设备上的重要程度、停止电机运行是否会对生产造成影响以及影响的程度等因素。

通过以上改造，必定能改善供电、用电系统的安全性与稳定性，并且对水泵电气控制系统的自动化水平提高了一个台阶， 同时大大降低了维修成本， 提高了电机的运行效率， 增加了经济效益，对水泵电动机具有积极的推进作用。

参考文献：

[1]夏智伟.水泵电动机的保护措施探讨[J].科技资讯, 2020.01期

[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版.

[3] GB 14048.4-2020 低压开关设备和控制设备 第4-1部分：接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器(含电动机保护器).