智能型電動機控制器在某鐵路的應(yīng)用

　　1、引言

　　在推進社會進步和經(jīng)濟發(fā)展過程中，鐵路一直處于重要位置，自鐵路運行以來，我國鐵路系統(tǒng)中重要部分主要體現(xiàn)在道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備上，因此對鐵路道岔轉(zhuǎn)轍電機的可靠性提出了更高的要求，進而對轉(zhuǎn)轍電機實現(xiàn)控制保護顯得尤為重要。

　　同時，隨著我國鐵路運輸量的不斷增長，火車通過岔道的速度逐步提高，加之開通了重載火車及采用了重型鋼軌道岔，使得道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的工作狀況發(fā)生了顯著變化，轉(zhuǎn)轍電機由小功率逐漸向大功率發(fā)展，因而轉(zhuǎn)轍電機的任何故障，都將影響鐵路運行的正常秩序，給生命、財產(chǎn)帶來嚴重損失［1］，為了盡可能的避免事故的產(chǎn)生，對鐵路轉(zhuǎn)轍電機采用智能型電動機控制器控制，利用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)，能夠完成對轉(zhuǎn)轍電機所需的各項控制、監(jiān)視和記錄功能，可以通過編程將投入的保護和控制功能分配至輸出繼電器上，利用控制器面板上的LED指示燈、液晶顯示屏或鍵盤，獲取鐵路轉(zhuǎn)轍電機各序電流、發(fā)熱狀態(tài)、運行時間等各種數(shù)據(jù)，并可通過按鍵來控制電動機起動、停車、復(fù)位、設(shè)置參數(shù)等，連接控制器的RS485通訊端子，遠方運行人員也可以通過人機界面實現(xiàn)存儲在保護裝置中數(shù)據(jù)的讀取、分配給各個輸出繼電器不同的功能、數(shù)據(jù)的設(shè)置和修改、事件記錄及故障波形顯示，本文主要對安科瑞ARD3控制器的功能及其在某鐵路的典型工程應(yīng)用進行具體介紹。

　　2、鐵路對電動機控制器功能要求

　　鐵路系統(tǒng)轉(zhuǎn)轍電機是鐵路運行中一種重要的電氣設(shè)備，它對提高鐵路運輸效率和保證火車安全運行起著至關(guān)重要的作用，因而對其可靠性、穩(wěn)定性及功能要求極高，某鐵路系統(tǒng)轉(zhuǎn)轍電機對ARD3控制器具體功能要求為：

　　（1）控制功能：實現(xiàn)對鐵路轉(zhuǎn)轍電機過載、斷相、不平衡、剩余電流、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、欠壓、起動超時、相序、溫度等現(xiàn)象控制、保護；

　?。?）故障判斷及記錄功能：當(dāng)ARD3檢測到外部故障輸入信號，外部故障開關(guān)量閉合，保護器在脫扣設(shè)定時間內(nèi)脫扣，即按照設(shè)定要求保護，確保轉(zhuǎn)轍電機設(shè)備安全運行；

　?。?）顯示功能：通過顯示模塊對鐵路轉(zhuǎn)轍電機運行過程中三相電流、電壓、有功功率、視在功率、功率因數(shù)等參數(shù)進行實時顯示；

　　（4）通訊功能：具有標準的RS-485通訊接口，采用Modbus-RTU、Profibus-DP通訊協(xié)議，

　　控制室操作人員通過控制器通訊，在后臺人機界面上完成鐵路轉(zhuǎn)轍電機控制器各種參數(shù)讀取、設(shè)置，同時在線監(jiān)測電機運行故障，為保證工藝系統(tǒng)安全生產(chǎn)、減少事故停車，提供了可靠依據(jù)。

　　3、智能型電動機控制器概述

　　安科瑞ARD3智能型電動機控制器，適用于額定電壓至AC690V、額定電流至AC800A、額定頻率50/60Hz的電動機，產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和1/4模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平。

　　ARD3采用模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，包括主體控制模塊、互感器模塊和遠程顯示模塊，并可根據(jù)需要選配ARD3的其他功能模塊或附件，與接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等功能，同時具有過載、堵轉(zhuǎn)、阻塞、欠載、斷相、不平衡、剩余電流（接地/漏電）、溫度、外部故障、相序、過壓、欠壓、欠功率、tE時間等全面的電動機綜合保護功能［2］，滿足鐵路系統(tǒng)對電動機控制器的需求。

　　圖1250A、800A的ARD3產(chǎn)品組成框圖

　　主體控制模塊：完成測量、保護和控制等功能，通過增加溫度、電壓、剩余電流、模擬量輸出等功能來完成整個測量與保護功能；

　　互感器模塊：當(dāng)電動機額定電流在100A及以下時，保護器配用小型專用電流互感器檢測模塊，小型專用電流互感器檢測模塊可以檢測10倍以內(nèi)的過載電流，對輸入電流信號進行檢測，二次側(cè)信號接入主體控制模塊；當(dāng)電動機額定電流大于250A時，配用外置電流互感器；

　　顯示模塊：通過顯示模塊，實時的顯示當(dāng)前鐵路道岔轉(zhuǎn)轍電機的運行情況和三相電流、電壓、功率、電動機的電能等參數(shù)，實現(xiàn)了實時監(jiān)控功能；一旦電機發(fā)生故障，保護裝置延時后控制主接觸器線圈失電，控制電動機準確停車。

　　4、工程應(yīng)用典型案例

　　電動機控制器是鐵路運行系統(tǒng)的重要器件，廣泛的采用電機控制器，不但可以提高工藝控制的準確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對于提高鐵路電氣控制系統(tǒng)的自動化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟起著積極的推動作用，下面以安科瑞ARD3智能型電動機控制器在某鐵路運行系統(tǒng)及轉(zhuǎn)轍電機控制回路應(yīng)用為例進行具體分析、介紹。

　　圖2是ARD3控制器在某鐵路系統(tǒng)改造項目中的典型電氣原理圖，圖中轉(zhuǎn)換開關(guān)SA2實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)的就地/遠程控制，通過ARD3的14、15開關(guān)量輸入端子實現(xiàn)，ARD3的19、20端子控制按鈕1SB、1SBS，實現(xiàn)對鐵路系統(tǒng)就地起動、停止控制，面板控制回路實現(xiàn)遠程起動、停止控制，當(dāng)電機處于正常狀態(tài)，KM線圈與ARD3的7、8串聯(lián)，合上斷路器QM，控制器的7、8起動輸出端子閉合，電機啟動運行，ARD3的95、96及97、98實現(xiàn)對電機故障指示、控制，當(dāng)電機出現(xiàn)故障，95、96端子斷開，KM線圈失電，電機停止，同時97、98端子閉合，故障指示燈亮，ARD3的17、22端子實現(xiàn)斷路器、接觸器狀態(tài)控制，整個系統(tǒng)對電機進行控制，同時對故障進行報警指示，保證了鐵路系統(tǒng)的正常運行。

圖2ARD3在某鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用