電子繼電器在工業企業的應用

分類：技術教程日期：2009-05-31 10:03:18 來源：廠商

引言
　　三相異步電動機在工業中應用很廣泛。為了降低生產成本，保證系統的安全運行，對三相異步電動機可以采用熱繼電器保護。熱繼電器雖然對三相異步電動機可起到一定的保護作用，但也存在著一定的缺點，如繼電器反應不夠靈敏，可能導致電動機繞組燒毀。隨著電子技術的發展，電子繼電器應運而生，由于其性能穩定可靠、靈敏度高，必將逐步替代熱繼電器，成為保護電動機的可靠衛士。
1 熱繼電器
1．1 熱繼電器的工作原理
　　熱繼電器是用于電動機或其他電氣設備、電氣線路過載保護的保護電器。電動機在實際運行中，如拖動生產機械進行工作的過程中，若機械出現不正常的情況或電路異常使電動機遇到過載，則電動機轉速下降、繞組中的電流將增大，使電動機的繞組溫度升高。如果過載電流不大且過載時間較短，電動機的繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的；但如果過載時間長、過載電流大，電動機繞組的溫升就會超過允許值，使電動機繞組老化，縮短電動機的使用壽命，嚴重時甚至會使電動機繞組燒毀。熱繼電器就是利用電流的熱效應原理，在出現電動機不能承受的過載時切斷電動機電路，為電動機提供過載保護的保護電器。
　　使用熱繼電器對電動機進行過載保護時，將熱元件與電動機的定子繞組串聯，將熱繼電器的常閉觸頭串聯在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，并調節整定電流調節旋鈕，使人字形撥桿與推桿相距適當距離。在電動機正常工作時，通過熱元件的電流即為電動機的額定電流，熱元件發熱后雙金屬片受熱彎曲，使推桿恰好與人字形撥桿接觸而又不能推動人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態，交流接觸器保持吸合，電動機正常運行。
　　若電動機出現過載情況，繞組中的電流增大，通過熱繼電器元件中的電流增大，使雙金屬片溫度升得更高，金屬片的彎曲程度加大并推動人字形撥桿，而人字形撥桿又推動常閉觸頭使觸頭斷開，從而斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動機的電源，電動機停車而得到保護。
1．2 熱繼電器保護功能的不足
　　（1）功耗大。由于電動機主回路運行電流直接通過繼電器，功耗大、發熱嚴重，可能造成熱繼電器誤跳閘，影響正常生產。
　　（2）設定值不準確，動作誤差大。熱繼電器動作的設定值是通過手動調節機械旋鈕來設定，其調節誤差大。
　　（3）動作精度差。過流保護是當通過電路的電流超過一定值時引起熱繼電器的熱敏金屬片發熱變形而使繼電器動作，切斷回路。隨著熱敏應變片使用次數的增多，其反應變得遲緩，并且受外部環境如溫度、粉塵、回路電阻等因素的影響，動作精度變差。
　　（4）熱繼電器反時限特性單一。該特性是由其自身結構和金屬片的材質決定的。
　　（5）斷相保護功能差。熱繼電器對電動機斷相故障的反應不靈敏，經常是熱繼電器雖已動作，但電動機已燒壞。
1．3 電動機的常見故障
　　電動機內部故障主要有斷路、匝間短路、接地3種，常發生在引出線、元件接頭處。外部故障主要有斷相、過電流2種，斷相往往是由于電動機引出線與外部接線脫落引起的，過電流是由于電動機拖動關與熱繼電器雙重保護裝置，斷相及過電流主要是依靠熱繼電器進行保護。
2 電子繼電器
　　電子繼電器出現后，該玻璃廠選用SK一2000A、B、C智能電子繼電器代替原來的熱繼電器作為電動機保護元件。SK一2000A、B、C型智能電子繼電器分別適用于功率為1～5 kW、5～25 kW、17．5～40 kW的電動機。經過1年時間的使用，發現電子繼電器動作可靠、靈敏，并且該繼電器的外形尺寸與原熱繼電器相差不大，因而控制線路改動不大。
2．1 電子繼電器的工作原理
　　電子繼電器采用4只內置電流互感器對電動機電流檢測，其中斷相與過流采樣系統相互獨立。當供電線路缺相或斷相時，斷相傳感器所感應的信號通過邏輯門電路處理后輸人中心控制電路，經過2 S的延時，中心控制電路輸出控制信號，使內置繼電器動作、輸出觸點斷開，從而使交流接觸線圈釋放，電動機供電被切斷。
　　當電動機過流或過載，電動機主回路電流大于過流調節旋鈕設定值時，電流采樣信號經與電流設定值比較輸入中心控制電路，再由批示電路驅動設置指示燈閃亮。當過載時間達到設定值時，中心控制電路輸出信號使內置繼電器動作、輸出觸點斷開，電動機供電被切斷。
2．2 電子繼電器的特點
　　（1）故障信號采用穿孔式電流取樣，與主回路脫離，避免了發熱。
　　（2）增加了延時范圍3～60s電流調節旋鈕，解決了設定保護電流與動作時限配合問題，使用者可以根據設備的具體情況靈活地選用延時設定值。
　　（3）因對斷相故障采取獨立的取樣信號系統，使電子繼電器能在（2±0．5）s時限內準確、迅速地動作而保護電動機。
　　（4）智能化管理，能正確判斷故障，指出故障原因并保持記憶，以方便維修人員檢修。
3 熱繼電器與電子繼電器的性能對比
　　表1為電子繼電器與熱繼電器各項性能的對比。