PMC-550J低压电动机保护控制器
3.1 保护功能
根据电动机起动过程和运行过程的不同工况，PMC-550J在原理设计中进行了相关保护功能逻辑处理。
保护功能 短路保护 过载保护（反时限） 阻塞保护 欠载保护 不平衡保护 断相保护 过负荷保护（过流） 接地保护 tE时间保护 欠压保护 过压保护 欠功率保护 起动超时保护 外部故障（开关量工艺联锁） 电压断线告警 剩余电流保护 相序保护 3.1.1 短路保护
短路保护是为防止电动机相间短路及绕组匝间短路时造成严重后果而设置的一种保护功能。当三相的任一相电流超过设定值时，经设定延时，保护动作。
短路保护按可靠躲过电动机的起动电流为判断标准，以保护供电系统安全。短路保护定值一般可以整定为起动电流的1.2～1.6倍。保护可以选择跳闸或者告警两种出口方式。
短路有比较大的电流，慎重考虑接触器的参数。 3.1.2 接触器分断能力保护
一般接触器的允许分断能力在额定电流的6~8倍，若回路电流超出该范围操作时将导致触点烧死或拉弧现象，导致事故的进一步扩大。短路电流故障发生时，控制器通过判断电动机回路的故障电流是否大于接触器最大分断电流来决定是否断开接触器：若故障电流小于接触器最大分断电流，故障保护动作通过断开接触器来执行；若故障电流大于接触器最大分断电流，则不断开接触器，而是通过驱动空气开关的分励线圈来断开电动机回路，从而实现更可靠的保护。
起动过程 √ √ -- -- √ √ -- √ -- -- -- -- √ √ -- √ √ 运行过程 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ -- √ √ √ √ 7
PMC-550J低压电动机保护控制器
3.1.3 阻塞保护
阻塞保护是电动机特有的保护。电动机在运行过程中，如果由于负荷过大，或者自身机械原因，造成电动机轴被卡住（俗称“抱闸”），根据其过载能力不同，允许短时间运行，但如果不能及时切除故障，将造成电动机绕组过载，绝缘降低而烧毁电动机。阻塞保护只在电动机处于运行状态时投入，阻塞保护与短路保护不同，它的特征是电动机在正常负荷电流的基础上快速上升，发生阻塞后，装置会自动识别并判断。保护可以选择跳闸或者告警两种出口方式。
阻塞保护电流的整定可按电动机铭牌阻塞电流的一半整定，或者按照3.5倍额定电流整定（低压电动机阻塞电流一般为额定电流的7倍），阻塞保护时间的整定可参考电动机的允许阻塞时间，一般整定为允许阻塞时间的0.9 倍。 3.1.4 过负荷保护
电动机长期超过其额定值运行时，将造成电动机过载，绝缘降低而烧毁电动机。 过负荷保护可以选择跳闸或者告警两种出口方式。
电动机允许过载倍数一般在1.8～2.5之间，过负荷的整定值可以根据现场的具体运行要求来进行设置，一般取1.05~1.1倍，只作用于信号，取1.2~1.25倍，作用于出口跳接触器。 3.1.5 过载保护（反时限）
采用数字式热元件取代常规热元件对电动机过载发热实现保护，具有反时限特性，用户可通过改变参数选择合适的保护动作曲线。
热元件模型为：
t?80?Tov(K1??I/Iov??1.052)；
2（式中：t表示反时限保护的动作延时时间，Tov表示曲线的时间因子，Iov表示保护电流定值，I表示装置检测到实际运行电流。冷态过程K1=0.5，热态过程K1=1，冷却默认时间为4Tp,Tp是指电动机从冷态起动，起动电流为7.2倍的额定电流时的保护动作时间。例如：如果选择Iov=1.0Ie，Tov=1.0，则Tp=3.22s。）
本保护设计有过载预告警功能，当电动机运行累积的热容量>电动机过载保护动作热容量的30%时，进行预告警提示，并根据当前电流值估计距保护动作的剩余时间T。
保护动作后，可以选择散热模式为1时选择按散热方程模型散热，将闭锁合闸使电动机在一段时间内不能立即合闸，待散热后，闭锁自动解除，或由人工随时手动复归解除散热闭锁。散热模式为0时，为立即散热模式，即保护动作后不闭锁合闸。
一般情况下，Iov整定为1.0倍的电动机额定运行电流，可以根据电动机的铭牌数据来设置相应的Tov值。例如，某电动机铭牌规定7.2倍额定电流时，允许运行时间为8s，则通过下表得知电动机保护级别为10，Tov可选择2。 Iov=1.0Im时 时间因子Tov 1.5 2 4 6 满足保护级别 过载倍数 10A 10 20 30 1.05 1.2 1.5 7.2 2s PMC-550J低压电动机保护控制器 3.1.6 接地保护 接地保护为电动机接地故障提供保护，零序电流取值于三相电流的采样值的矢量和。当零序电流大于整定值并达到设定延时后保护出口。 3.1.7 电流不平衡保护 电动机运行一般要求三相电流不平衡度不超过5%，当三相电流有较大不对称时，使转子附加发热大大增加，危及电动机的安全运行。 当电流不平衡度超过允许值时，经设定延时，保护动作。 不平衡度计算公式如下： max(Imax?Iav)(Imin?Iav)max(Ie,Iav)?100% 其中，Imax：三相最大电流；Imin：三相最小电流；Iav：三相平均电流,Ie:电动机的额定电流。 3.1.8 欠载保护 电动机在运行过程中，由于工艺条件或负荷的变化，有时可能使电动机长期工作在轻载或空载状态，而与之相关的设备却不允许工作在轻载状态，欠载保护是针对此工况而配置的。由于一般电动机的空载电流在额定电流的15％左右，本保护在10％～100％范围内可以任意设定。 当三相平均电流低于整定定值时，经设定延时，保护动作。 3.1.9 欠功率保护 磁力泵的干运转或是由于内磁转子与外磁转子不同步（内磁转子或外磁转子已退磁了）等原因，都会使电动机轻载，电流下降，为保障磁力泵可靠运行，要求设置电机轻载监控装置，当运转工况不变，在电动机轻载时能够自动断电、停车并同时进行声光报警。欠功率保护正是为此设计，当电机负载功率低于欠功率定值时，经过所设定的延时时间，保护动作。保护可以设定为跳闸或者告警。 欠功率保护功能只在电动机处于运行状态时投入，而且无流或者低电压时闭锁该项功能，低电压闭锁的门槛值为0.6Ue。装置有流的门槛值下限为6%Ie，上限为7%Ie。 3.1.10 断相保护 低压电动机损坏事故近三分之一是断相运行造成的，当电动机一相电流正常，另外有一相电流很小或消失时断相保护动作。 为了对角型接线下的电动机的内部绕组断相进行保护，本保护的动作条件分为两个： 动作条件：①三相最大电流≥1.5*三相最小电流，且三相最小电流≥0.125Ie。 ②三相最大电流≥0.25*Ie，且三相最小电流小≤0.125Ie。 以上的两个动作条件任意一个满足，保护即可动作。 3.1.11 欠压保护 当电动机的供电电压降低时，电动机转矩成倍下降，而当电压降低到一定程度后，将影响电动机运行，因此，为保证重要电动机运行，一些次要电动机须从电网中断开，因此需要配置欠压保护。当三个相电压均小于欠压保护整定值并达到设定延时后保护动作。本装置设有无流功能，当无流闭锁功能投入时，如果电动机无电流，则闭锁欠压保护。 9 PMC-550J低压电动机保护控制器 3.1.12 过压保护 过压将引起电动机绝缘性能降低，装置设有过压保护功能。过压保护功能只在电动机处于运行状态时投入。 当电压大于设定值时保护动作。保护可以选择跳闸或者告警。 3.1.13 tE时间保护 该保护适用于增安型电动机，tE时间：交流绕组在最高环境温度下达到额定运行稳定温度后，从开始通过最初起动电流Is时计起直至上升到极限温度所需的时间（最初起动电流Is：交流电动机在静止状态，从供电线路输入额定电压和额定频率时的最大电流有效值），此数据由电动机制造商提供。 tE保护属于反时限的过电流保护，从1.2倍额定电流开始保护，1.2~2Ie采用公式(1)；2Ie以上保护曲线采用公式(2)： t = 16×Tp /（(Is/Ie)–1） (1) t = 16×Tp /（(3×Is/Ie)–5） (2) TP指起动电流比为7时的tE时间，此定值需要用户整定。整定范围：0.1s~99.9s。 动作特性曲线如图所示，用户可以根据电动机制造商或者电动机铭牌提供的数据，选择合适的动作曲线。 本保护只在电动机处于运行状态时投入，保护可以选择跳闸或者告警。 建议选取tE时间保护的整定值：增安型电动机一般给定了7倍额定电流或额定阻塞电流的允许时间，此允许时间即为tE时间保护中的TP定值，例如某增安电动机额定阻塞时间为6.0s，整定此保护时TP=6.0。 图二 tE保护动作时间特性曲线 3.1.14 起动超时保护 电机起动超时保护的判断条件：电流从0突变到2Ie以上时，认为电机开始起动，此时记录起动时间，用于保护判断。电机起动完成的判断条件：电机起动后，当三相电流都小于1.2倍额定电流时，认为电机起动过程结束。在设定的起动时间内，电动机没有完成起动，则保护动作。 正常情况下，电动机起动时，三相电流从零突变到最大的起动值后电流会逐渐减小，起动过程完成后，电流会小于1.2倍额定电流。不论本保护是否投入，在电机起动过程结束后，装置都会记录最大的起动电流和相应的起动时间，起动次数累加一次。如果电机起动超时，本保护投入的情况下，装置判断电动机起动失败，保护出口动作于跳闸，装置此时记录三相脱扣电流，脱扣次数累加一次。 10 PMC-550J低压电动机保护控制器 3.1.15 外部故障（开关量工艺联锁） 本保护用于工艺联锁保护。由用户提供给PMC-550J装置一对无源接点，接至“工艺联锁”DI（工艺联锁功能需要配置），经设定的延时后动作。保护可以选择跳闸或者告警。 3.1.16 电压断线告警 本保护用于电机运行过程中，电压回路出现断线的情况，延时2s后，PMC-550J发出告警信号和告警信息，提示用户进行检查。 3.1.17 剩余电流保护 剩余电流保护需外配剩余电流互感器，根据取样的剩余电流值和设定的剩余电流动作值比较判断是否启动剩余电流保护功能。采用剩余电流保护取样方式时检测的电流灵敏度高。该保护可分别设定剩余电流告警定值，告警时间和跳闸定值，跳闸时间。 3.1.18 相序保护 本保护用于当控制器检测到电动机的电压相序错误时，保护电动机设备的安全。当控制器检测到电动机相序错误时，延时5s后保护动作。该保护可设定跳闸/退出。 3.1.19 联动出口 本装置所有保护具有联动出口功能，当保护逻辑配置了联动出口，保护动作时联动出口也动作。例如短路保护要单独设置一个出口，也就是短路保护动作时此出口才动作，需要进行如下设置：首先要在装置维护菜单输入超级密码，进入DO功能配置子菜单，将DO2(根据需要，也可以是其他DO)整定为联动出口1（也可以是联动出口2或联动出口3）；然后在保护参数设置菜单将短路保护子菜单中的联动出口整定为出口1(也可以为出口2或出口3，但要跟DO功能配置菜单整定的联动出口相对应)。此时，当短路保护动作时（跳闸、告警或跳闸+告警），关联的联动出口DO2也将动作。 说明：可以把几个保护或者所有保护都关联到一个出口上，此时保护动作时都会动作这个关联出口。 3.2 控制功能 控制器通过程序控制，可实现各种不同的电动机起动控制方式，并通过接触器辅助触点的状态反馈，对接触器运行状态进行监测，保证电气联锁关系可靠。 各种需要的电动机控制方式已集成在控制器中。起动控制方式的选择仅需要通过设置即可。 控制方式可选择： ? 直接起动 ? 双向控制 ? 双速控制 ? 降压起动（包括电阻降压起动、Y/△起动、自耦变压器降压起动、串电抗器降压起动，软启动器 配合控制） ? 变频器配合控制 ? 大电机辅助控制。 11