“保瓦博士”油田智能节能控制柜

使用说明书

一、 产品概述

 “保瓦博士”智能节能控制柜采用DR.POWER电机智能节电控制器为主控制单元，运用数字处理及自动控制技术，使人机交互操作更为方便。

 DR.POWER “保瓦博士”能够自动监测电动机的负荷状况，能根据电机实际负荷的大小，供给电机最适宜的电压与电流，从而有效解决电机在空载、轻负载和变负载状态下的节电问题，而且又不影响电动机的抗过载能力，这是一种保证电机拖动设备可靠稳定运行、全新的电机新技术节电设备。

本系统使用自主开发的人工智能专用芯片，自动跟踪电机的负荷变动状况，自动调节，无需人工干预，在轻负荷的情况下电机电压自动降至最低需求而转速保持恒定。如果负荷增加电压将自动上升以防止电机运转异常。由于是动态的调整和控制向电机输出的电流波形，使电机的输入功率按实际需要合理分配，即电机实际用多少电就送多少，节省了不必要的消耗，达到节约电能的目的。

该产品解决了目前油井现场电动机保护、控制、监测等方面存在的问题，是一种节能效果理想、控制功能强大的抽油机控制柜。

二、 功能特点

1、 控制柜具备过载、缺相、三相电流不平衡保护功能；

2、 功能设置、自启动延时设置、电流不平衡设置；

3、 节电运行、节电故障、旁路状态显示功能；

4、 手动旁路和自动运行功能；

5、 节电状态故障自动切换到旁路运行功能；

6、 延时启动和启动报警功能，延时启动时间可调；

7、 来电自动启动，启动时延时并报警；

8、 控制柜内的DR.POWER（“保瓦博士”）具有防雷击功能，能有效防止雷电对设备的损害，保障设备的安全；

9、 控制柜内的DR.POWER（“保瓦博士”）具有防止短路功能，“保瓦博士”特有的检测软件能在百分之一秒内检测到电机的供电异常，并迅速切断电源；从而保护电机等设备的安全。

三、 适用条件

1、 额定功率：15~37~75KW

2、 额定电压：380V（±10％） 50Hz

3、 环境温度：–40℃— ＋55℃

4、 相对湿度：90％（40℃）

5、 海拔高度：≤2000 米

6、 环境温度：–40℃— ＋55℃

7、 相对湿度：90％（40℃）

四、 技术特点

1、 过载保护：

DR.POWER 采用特有的软件实时监测电机的运行情况，能够迅速判断电机的负荷情况进行保护。

2、 缺相保护：

当任一相缺相DR.POWER 能够在百分之一秒内作出保护，优于其它保护方法及措施。

3、 显示功能：

电机起动运行后，可观察电机的运行情况；运行时DR.POWER 的运行指示灯（Run）亮；电源指示灯（Mains Power）亮；优化运行指示灯（Top of Ramp/Optimisation）闪烁；在节电状态控制柜绿灯亮，旁路状态控制柜黄灯亮，故障状态红灯亮；

4、自动切换:

    在节电运行中，如果DR.POWER节电器出现故障，系统会自动切换到旁路运行状态，同时会出现红灯故障显示；

5、延时启动，并报警：

   操作时，启动控制柜设备不会马上运行，先是发出报警声，提示操作人员离开一定的安全距离后设备自行启动；在启动状态下停电，来电后设备也是延时启动并报警；

5、故障自动停机：

    在运行中若电机出现故障，过载、短路、缺相；不管在市电运行状态还是在节电运行状态，系统能够马上切断运行，从而真正安全的保护到电机；

五: 运行及故障处理

1、 启动运行：

a）：检查电机主供电回路，电缆线连接是否正常，检查相间有无接地或短路；检查零线是否可靠接零（地）；

b）：将空气开关置于“闭合”（ON）位置，测量三相电源有无缺相或正常；

c）:  检查熔断器是否和闸到位，熔断器是否正常；

d）:  上电后检查故障继电器和驱动故障继电器的中继是否吸合；

d）：当转换开关转到旁路状态时 K 吸合旁路运行黄灯亮，当转换开关转到自动状态时，节电运行绿灯亮，（这时应将“保瓦博士”机内拨码开关 “2”置于“OFF”位置）当“保瓦博士”故障时，自动转换至旁路运行。

2、 自动停机后的检查处理：

当运行时自动停机后，首先检查空气开关，确认其位置（ON 或OFF），然后按下列步骤检查：

a）：检查电机主供电回路是否正常，；

b）：检查旁路接触器和时间继电器是否好坏，如损坏需更换同型号的接触器或时间继电器；

c） : 检查电机保护器的触点是否正常；

d）：检查熔断器是否正常；

e）：如不能启动电机，应按故障处理步骤进行处理。

3、 故障现象

a）：启动时“保瓦博士”不能运行，故障红灯（Fault）亮；“保瓦博士”故障或供电电源故障；

b）：启动“保瓦博士”时不能到节电运行状态，老是到旁路运行状态；控制部分线路出现故障；

4、 故障处理

当控制柜发生故障时，首先应确定故障原因，应做以下检查：

a）：检查主供电回路是否正常，是否有缺相和短路现象；

b）：检查旁路接触器和时间继电器是否好坏，如损坏需更换同型号的接触器或时间继电器；

c）：检查电机接线是否正常；

d）：检查电机保护器的控制线是否正常；

5、主线电器连接图

6、控制部分原理图

六、 节电原理

工业和商业用于驱动的电机绝大多数是鼠笼式交流感应电机。此类电机具有成本低、坚固耐用、可靠性高、使用简便等特点。交流感应电机的工作原理是在定子的对称三相绕组中通过三相对称电流产生三相旋转磁动势；其中基波磁动势作用于光滑气隙，并在气隙中产生基波旋转磁场。基波旋转磁场以同步转速NS=60F/P 旋转，切割定、转子绕组而分别在绕组中感生电动势。转子电动势在自成闭合回路的转子绕组中产生电流，该电流与气隙中基波磁场作用，产生电磁转矩，从而使转子旋转驱动机械负载。

电机都必须消耗一定的能量以提供磁场让其连续工作。当供给笼型电机的端电压恒定时，因此产生的磁通也保持恒定。在额定转速下，磁场消耗的能量保持恒定，与负载所需的转矩无关,支持负载转矩的能量大小取决于转矩的大小。当负载转矩增加，转子的转速会稍微下降（转差率增大），使得感应的转子电流上升以增加转矩，转子中增加的电流由定子线圈中增加的电流来平衡。相反，如果需要的负载转矩减少，转差率减少，转子电流下降，定子电流也相应下降。但在端电压恒定的情况下，定子提供磁场的电流在任何负载转矩条件下将保持恒定。结果是感应电机的效率随负载的减少而降低。

事实上很少的电机始终在额定条件下运行。通常选择的标准电机其标称均高于驱动负载时最大需求。由于这一原因，所选择的电机几乎一定是超出标准的。当提供额定电压时即使满负荷运行也有节电空间。此外,有些应用其负荷本来就是变化的。而选择的电机大小必须满足其最大负荷时的需求，尽管最大负荷只是间断出现，其他时间负荷要小得多。由于电机产生的转矩与供电电压的平方成正比，降低端电压将减少转矩。降低电压实际上是降低了电机的额定输出功率。也意味着所需磁场能量的减少。利用这一原理.DR.Power 可以在从空载至多数负载情况下保持恒定的电机效率。DR.Power采用智能化的微处理器控制，无需人工调节。在轻负载的情况下电机的电压自动降至最低需求，而转速保持恒定，因此降低了不必的损耗。如果负载增加，电压将自动上升以防止电机失速。

R.Power 通过闭环反馈系统控制，其感应电路比较通过电机的电压和电流波形。由于是电感电路，电压和电流波形存在时间差，负载越轻，电流波形的滞后越大。空载时电机的效率最低，波形间的间隔也越大。微处理器将监测波形间的间隔并相应地调整可控硅的触发脉冲,其速度为每秒钟改变100 次。这一速度比电机所能响应的速度要快得多，但对防止电机在任何负载工况出现失速是十分必要的。原则上，在轻载条件下，如果可以将过剩的励磁电流减少到仅仅与保持负荷的恒定转矩相匹配，则可使电机的运行效率提高。

DR.Power 通过改变电机的相位角来实现控制。下图中,电压V 和电流I 均以相量形式表示.两者之间的夹角即相位角。可定为电流超前或滞后电压的量。对于感应电机，电流通常滞后于电压。功率因数（QPF）是量化的电流—电压滞后的三角关系。

在不同的负荷条件下，相位角将随之改变。下图是电机电压和电流在不同负荷条件下的说明。请注意：在部分负荷条件下，相位角或电压电流之间的时间滞后将增加。通常在负载情况下，电机的电流滞后于电压30；在空载情况°下，电机电流滞后于电压80。°DR.Power 连续监测电机电压和电流之间的相位角，依据负荷的变化改变相位角. DR.Power 通过使用三端双向晶闸管等半导体开关元件来“切削”电压而进行控制。三端双向可控硅只允许电源电压正半周和负半周的一部分供给电机。如下图所示：这样的结果是降低了供给电机的均方根电压。结果，磁滞损耗最小化，相位角回到原来的大小。电机效率提。为了更好的理解为什么损耗会最小化,首先要分析电机负荷变化时将影响哪些因素,正如前面所描述,DR.Power 通过切削电压波形而降低电机电压,当电机的电压降低,磁损耗也就相对减少。有功损耗和无功损耗也相应减少。同时使电机的功率因数提高，降低了电机的定子电流，与电流的二次方成正比的供电线路损耗、电机绕组的铜损耗显著减少，电机的铁损下降，提高了电机的效率。DR.Power 还具有完全调节的软启动功能，可减少电机的磨损，降低电机的维护成本，降低可能的最大电力需求费用。