电子继电器在工业企业的应用

分类：技术教程日期：2009-05-31 10:03:18 来源：厂商

引言
　　三相异步电动机在工业中应用很广泛。为了降低生产成本，保证系统的安全运行，对三相异步电动机可以采用热继电器保护。热继电器虽然对三相异步电动机可起到一定的保护作用，但也存在着一定的缺点，如继电器反应不够灵敏，可能导致电动机绕组烧毁。随着电子技术的发展，电子继电器应运而生，由于其性能稳定可靠、灵敏度高，必将逐步替代热继电器，成为保护电动机的可靠卫士。
1 热继电器
1．1 热继电器的工作原理
　　热继电器是用于电动机或其他电气设备、电气线路过载保护的保护电器。电动机在实际运行中，如拖动生产机械进行工作的过程中，若机械出现不正常的情况或电路异常使电动机遇到过载，则电动机转速下降、绕组中的电流将增大，使电动机的绕组温度升高。如果过载电流不大且过载时间较短，电动机的绕组不超过允许温升，这种过载是允许的；但如果过载时间长、过载电流大，电动机绕组的温升就会超过允许值，使电动机绕组老化，缩短电动机的使用寿命，严重时甚至会使电动机绕组烧毁。热继电器就是利用电流的热效应原理，在出现电动机不能承受的过载时切断电动机电路，为电动机提供过载保护的保护电器。
　　使用热继电器对电动机进行过载保护时，将热元件与电动机的定子绕组串联，将热继电器的常闭触头串联在交流接触器的电磁线圈的控制电路中，并调节整定电流调节旋钮，使人字形拨杆与推杆相距适当距离。在电动机正常工作时，通过热元件的电流即为电动机的额定电流，热元件发热后双金属片受热弯曲，使推杆恰好与人字形拨杆接触而又不能推动人字形拨杆。常闭触头处于闭合状态，交流接触器保持吸合，电动机正常运行。
　　若电动机出现过载情况，绕组中的电流增大，通过热继电器元件中的电流增大，使双金属片温度升得更高，金属片的弯曲程度加大并推动人字形拨杆，而人字形拨杆又推动常闭触头使触头断开，从而断开交流接触器线圈电路，使接触器释放、切断电动机的电源，电动机停车而得到保护。
1．2 热继电器保护功能的不足
　　（1）功耗大。由于电动机主回路运行电流直接通过继电器，功耗大、发热严重，可能造成热继电器误跳闸，影响正常生产。
　　（2）设定值不准确，动作误差大。热继电器动作的设定值是通过手动调节机械旋钮来设定，其调节误差大。
　　（3）动作精度差。过流保护是当通过电路的电流超过一定值时引起热继电器的热敏金属片发热变形而使继电器动作，切断回路。随着热敏应变片使用次数的增多，其反应变得迟缓，并且受外部环境如温度、粉尘、回路电阻等因素的影响，动作精度变差。
　　（4）热继电器反时限特性单一。该特性是由其自身结构和金属片的材质决定的。
　　（5）断相保护功能差。热继电器对电动机断相故障的反应不灵敏，经常是热继电器虽已动作，但电动机已烧坏。
1．3 电动机的常见故障
　　电动机内部故障主要有断路、匝间短路、接地3种，常发生在引出线、元件接头处。外部故障主要有断相、过电流2种，断相往往是由于电动机引出线与外部接线脱落引起的，过电流是由于电动机拖动关与热继电器双重保护装置，断相及过电流主要是依靠热继电器进行保护。
2 电子继电器
　　电子继电器出现后，该玻璃厂选用SK一2000A、B、C智能电子继电器代替原来的热继电器作为电动机保护元件。SK一2000A、B、C型智能电子继电器分别适用于功率为1～5 kW、5～25 kW、17．5～40 kW的电动机。经过1年时间的使用，发现电子继电器动作可靠、灵敏，并且该继电器的外形尺寸与原热继电器相差不大，因而控制线路改动不大。
2．1 电子继电器的工作原理
　　电子继电器采用4只内置电流互感器对电动机电流检测，其中断相与过流采样系统相互独立。当供电线路缺相或断相时，断相传感器所感应的信号通过逻辑门电路处理后输人中心控制电路，经过2 S的延时，中心控制电路输出控制信号，使内置继电器动作、输出触点断开，从而使交流接触线圈释放，电动机供电被切断。
　　当电动机过流或过载，电动机主回路电流大于过流调节旋钮设定值时，电流采样信号经与电流设定值比较输入中心控制电路，再由批示电路驱动设置指示灯闪亮。当过载时间达到设定值时，中心控制电路输出信号使内置继电器动作、输出触点断开，电动机供电被切断。
2．2 电子继电器的特点
　　（1）故障信号采用穿孔式电流取样，与主回路脱离，避免了发热。
　　（2）增加了延时范围3～60s电流调节旋钮，解决了设定保护电流与动作时限配合问题，使用者可以根据设备的具体情况灵活地选用延时设定值。
　　（3）因对断相故障采取独立的取样信号系统，使电子继电器能在（2±0．5）s时限内准确、迅速地动作而保护电动机。
　　（4）智能化管理，能正确判断故障，指出故障原因并保持记忆，以方便维修人员检修。
3 热继电器与电子继电器的性能对比
　　表1为电子继电器与热继电器各项性能的对比。