模块式电动机保护器设计

摘 要： 本文通过介绍上海安科瑞电气股份有限公司开发的ARD3T模块式智能电动机保护器，在企业自身和客户使用上所具有的优势，进一步介绍模块式电动机保护器的设计思想，技术难点及设计时所遇到的一些问题及处理方法。

关键词：电动机保护器模块化 内部总线 可编程

引言

智能电动机保护器发展至今，存在两种发展趋势,一种是：多种功能集成在一个壳体内；另一种是：根据功能划分模块，通过模块拼装满足各种要求。多种功能在一个壳体内的方式，可以减少开发前期的投入，开发周期短，从短期内来看，对企业有利。功能模块化，开发前期投入多，相对前种方式开发周期会变长，但成功后，后期产品维护方便，可以消除因功能多少引起生产紊乱，产品使用者进行产品升级或改造时产生停产等不利因素。

模块式电动机保护器的优势

1.1   对企业自身的优势

客户的需求是多样化的，产品使用环境不同、实际生产工艺不同，造成客户对产品的需求往往有所不同，同一类产品功能不同，会引起生产厂家生产上的不同，库存管理、分类不同，加大企业自身生产负担。模块式电动机保护器，各模块功能明确，方便生产，利于存储。企业将最基本的保护功能作为基本模块，其它高级保护、控制、通讯功能作为选配模块，这样在客户需要不同功能时，在基本模块基础上添加对应模块即可，通过搭积木方式实现不同功能的产品。在面对客户多样化需求时，优势是不言而喻的。

1.2   对使用者的优势

模块式电动机保护器适用范围广，使用者根据自身需要选取产品，使用者只需要常规过载、断相等常规保护功能时选取基本模块即可。需要带有全面保护和控制功能，选取基本模块和所需的模块进行组合。需要带有全面保护、控制、通讯、管理分析功能时，选取基本模块加多个模块进行组合。
模块式电动机保护器灵活性高，使用者在设计初期选用了基本模块，而实际生产中发现需要更多功能时，添加模块即可。当使用者遇到系统、功能升级或改造，而引起设备升级、变动时，添加、删减对应的功能模块即可完成技术改造，不必担心造成停产等影响。

模块式电动机保护器可靠性高，在使用中如遇到保护器出现故障，模块式电动机保护器会自动报出具体模块故障，使用者只需更换故障模块，不影响其它模块。

2    模块式电动机保护器的设计思想

要进行模块式电动机保护器设计，首先要明确产品使用环境，模块种类，以及划分的依据。

2.1   产品使用环境

作为保护类产品，要明确产品的正常工作环境。根据标准，环境温度可选位为：-10 ℃ ～+55 ℃，此温度可以满足绝大多数产品的使用环境；大气压力为：80 kPa～110 kPa（海拔2000 m以下）；相对湿度为：最湿月的月平均相对湿度为90%，同时该月的平均最低温度为25 ℃，并且在产品上不应出现凝露；使用环境不应有腐蚀、破坏绝缘的气体及导电介质，对于使用环境内有火灾、爆炸危险的介质、产品应有防爆措施。户内产品的使用环境应有防御雨、雪、风、沙的设施。供电电源：额定电压AC 220V，交流电源额定电压为额定值的85%～110%。

2.2   控制功能

标准中对电动机保护器控制功能描述如下："可具备对电动机进行直接起动、可逆（双向）控制、各种减压起动和双速控制的控制功能"。由此可见标准将控制功能作为非标配功能处理，实际客户使用时可以只将保护器当作保护元件使用，模块式电动机保护器作为可编程产品，可以通过编程功能自由实现的起动有：保护模式、直接起动/全压起动、星三角起动、自耦降压起动、可逆起动、双速起动，变频器配合使用、软起动器配合使用等起动方式。 

除各种常规起动方式外，模块式电动保护器还带有两种自起动功能，自起动功能如下：
a）带有运行中的电动机因失压或欠压停车，当电源恢复到允许自起动电压值后，执行立即自起动、延时自起动、禁止自起动的功能。
b）带有不考虑停车间隔时间的长短，产品可根据掉电前产品记忆的电动机运行情况实现自起动功
能。

2.3   保护功能

模块式电动机保护器须具备如下保护功能：过载保护、断相保护、堵转保护、阻塞保护、欠载保
护、不平衡保护、起动超时保护、过压保护、欠压保护、欠功率保护、相序保护、单相接地保护、漏电保护、外部故障、工艺连锁等多种保护功能。

2.4   产品着火危险防护

工业类产品需要具有不可燃烧的特性，选用的耐火材料应具有GB 4943-2001规定的V2及以
上阻燃等级，能承受GB/T 5169.5中严酷等级为20 s的针焰试验。

2.5   模块划