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西门子3UF7马达保护器的灵活应用
点击次数:579 发布时间:2018/10/31 20:41:08

【摘要】本文介绍了3UF7 马达保护器 的基本功能,并结合现场实际应用体现其自主性及灵活性,以达到用户需求控制的目的。
 

 

   1、引言

 

  科技的发展为工业控制带来了日新月益的变化,传统的电机控制及保护元件已逐渐被集成的、多功能的马达保护器所替代,而西门子3UF7马达保护器是在其同系列产品3UF5基础上经过了部分更新后的产品,较之传统的马达保护器它具有控制、保护、数据传输等多种功能,为工业的自动化闭环控制提供了基础保障。
 

 

   2、功能特点
 

 

  2.1控制、保护功能模块
 

 

  3UF5的集成化为成本效益控制带来极大的浪费,当发生本体故障时,需对其进行整体更换;而3UF7采取了控制模块灵活组合的方式,用户可根据自身的控制需求选取控制模块,通过连接电缆将各控制模块与主模块BU进行连接,实现灵活控制及保护的目的。
 

 

  3UF7配置可由基本单元BU、电流/电压检测模块IM、操作员面块OP、开关量模块DM、模拟量模块AM、接地故障检测模块、温度模块、连接电缆、PC电缆等附件灵活搭配组成,模块端子也采用了可拆卸的模块方式,当其中的某个模块发生故障时可快速更换,不但节约了成本,而且也极大的减轻了维护人员的工作量。
 

 

  2.2控制站及操作方式
 

 

  3UF7的控制站提供了4种类型的控制操作方式,分别为本地控制、PLC/DCS[DP]、PC[DPV1]、操作员面板OP。可通过S1、S2操作模式选择实现4种控制操作方式选择,如图1所示,通过在当前操作方式内on/off选择,决定此操作方式的某个功能是否投用。4种控制操作方式为或关系,既实现了灵活应用,也省去了烦琐的外部电路接线,比如可采用现场起动,现场、操作员面板、PC、PLC/DCS停止的控制操作方式。
 

 

  2.3控制及保护功能
 

 

  西门子3UF7马达控制器,具有过载、过/欠流、堵转、三相不平衡、热保护、接地保护等基本保护功能外,还可以实现功率、功率因数、运行时间、起动次数等统计功能,并利用通讯将数据远传;根据保护功能和统计功能等参数引用,可实现电动机的直接起动、正反起动、星-三角转换起动等多种控制功能;还能在故障时通过功能定义、在线监视等功能为故障处理提供数据支持。
 

 

   3、现场应用实例
 

 

  现场应用明陞采用了基本单元BU、电流检测模块IM、接地故障检测模块、零序电流互感器BL22、操作面板op等组成的控制系统。图2为操作面板的指示灯定义及功能显示,这些是根据现场维护的实际经验和基本需求得出,使维护人员在故障处理和日常检查时能提高效率。
 

 

  3.1元件功能
 

 

  3.1.1 A1、A2为3UF7的电源输入,有230VAC、115VAC、24VDC这3种规格,为了保证控制的稳定性,明陞采取控制与主路分离的理念,采用了24VDC的元件,3UF7采用独立的直流供电,方便在主路故障时对故障信息进行查看;
 

 

  3.1.2 IN1~4为4个光耦合输入,在此IN1为空开故障、IN2为电源电压检测、IN3为接触器运行状态(主要用于控制3UF7内部的接接触器控制QE,以实现多种功能);
 

 

  3.1.3 OUT1~2、OUT3为3继电器输出,在此OUT2为故障输出,OUT3定义为失压再起接点,当做为调试时,可对图1中的操作方式进行定义,对程序稍做改动,即可实现抽屉上面板、和计算机发信号起停进行调试,而免去了人到现场或二次短接起停带来的不便;
 

 

  3.1.4 图2中有4个自定义按钮和一个T/R按钮、4个自定义绿灯及3个自定义黄灯;由于此回路较为简单,在定义时仅将电动机的基本常见故障通过灯指示体现,为了引起人员注意,在此将起动信号通过闪烁信号引用,在电机停止时以1Hz的固定频率指示闪烁;按钮定义可根据现场实际,不管在调试还是日常应用中均可进行自定义引用,非常灵活;
 

 

  3.1.5 接地检测模块C1、C2连接零序电流互感器,用于接地监测,在此采用其与零序电流互感器相配合使用,实现接地故障检测功能。
 

 

  3.2保护功能
 

 

  保护功能根据其不同响应可分为关闭/报警/发信号/脱扣四种,当响应定义后系统内部会根据定义关闭或投用相应的功能,定义后可重复引用,其引用结果可继续引用。
 

 

  3.2.1 过载:脱扣等级Class5~40共8个脱扣特性曲线,根据负荷类型可灵活选用,过载响应可设报警/发信号/脱扣,防爆电动机必须设置为脱扣,且为了安全起见,一般设置为手动复位。
 

 

  3.2.2 堵转:在脱扣等级特性曲线后启用,可设0~1020%有效,在此明陞定义300%,无延迟。
 

 

  3.2.3 三相不平衡:与堵转启用时间相同,可设0~100%有效,为了防止异常波动引起的故障,现场定义为40%,10S延迟响应为报警;当确已发现缺相运行时,会引起过载动作脱扣,系统gen.fault指示灯亮,内部检测故障为相不平衡+过载。
 

 

  3.3监测功能
 

 

  监测功能通过元件对运行数据等进行检测,与设定值进行对比,选择响应为关闭/报警/发信号/脱扣四种结果,当不需要此功能时可将其设置为关闭。
 

 

  3.3.1 接地:分为内部接地和外部接地,由于3相异步电机为高阻抗接地,所以在此选用外部接地,3S延迟响应为报警;
 

 

  3.3.2 过/欠流:为了防止负荷机械故障引起的故障,在此欠流设置大于空载电流为30%,过流设置为100%,响应均为报警,可方便DCS查看,为人员提供预警信号;
 

 

  3.3.3 电压、功率因数、有功功率:此需要电压/电流检测模块IM,电压检测范围可达到690V,使用方法与其它监测功能相同,设定值需要与现场实际相结合,选用合适的设定值及响应结果。   

 

 3.4其它常用功能
 

 

  3.4.1 电源故障监测UVO(抗晃电):图2中的K1为电压监测继电器,通过IN2输入引用,当发生晃电时,动作于直起内部控制继电器QE1,OUT3在引用QE1后,在失电至得电的N秒+延迟设定分批(grading time)X秒后吸合,实现抗晃电的目的;当超过电源故障时间设定值时,抗晃电功能失败,电机不能自启。此功能还可用电压/电流监测模块实现,在引用时仅需将输入条件改为事件-报警U(ON》)等,还可通过脉冲触发器(四种逻辑关系为电平不取反、电平取反、带记忆功能上升沿、带记忆功能下降沿)、非易失性元件(同脉冲触发器)、闪烁信号、快闪信号等将信号进行扩展,引用合适的类型逻辑关系去输出响应;如起动信号引用脉冲信号做为起动显示关系:输入为BU INPUT 3,引用电平不取反关系,无复位输入,此种设法可以监控接触器接点的变化情况。
 

 

  3.5.3 停止(LED黄2)指示:引用方法与起动相同,为起警示作用,在此选择闪烁信号做为输出,即闪烁信号1输入为BU INPUT 3或引用脉冲触发器(其输入为接触器控制QE1,逻辑条件选取电平取反),即可实现以1Hz黄灯闪烁表示停机的信号。
 

 

   4、结论
 

 

  通过本文的介绍,旨在让大家对3UF7应用的灵活性能有深刻体会,在现场应用时,可通过输入与输出间的关系及引用,根据逻辑关系进行编程,实现不同的目的和要求的需求功能。结合通讯功能,可组建小型或大型的数据网络,实现DCS监控及数据远传;还可通过电脑查看3UF7的相关信息和机泵的运行状态,从监控报文中获得信息,从而采取相应措施处理,实现故障处理效率和维护质量共同提高。
 

 

  参考文献

 

  [1]西门子3UF7 马达保护器 系统手册。

 

  作者简介

  闫景雷:男,2006年毕业于新疆大学电气工程及其自动化专业,工程师,工作于新疆独山子炼油厂电修车间,现主要从事现场电气维护工作。

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