CN101950950B - 电机启动前自检保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电机启动前自检保护装置，包括MCU模块，通讯接口电路，显示和键盘电路，输入输出隔离接口电路，绕组阻值测量电路，直流高压发生和绝缘电阻测量电路，其中，MCU模块和通讯接口电路，显示和键盘电路，输入输出隔离接口电路，绕组阻值测量电路，直流高压发生和绝缘电阻测量电路均为双向连接。本发明装置安装在电机的启动电路中，在电机启动前，通过对绕组阻值以及绕组的绝缘电阻进行测量，判断电机是否处于正常状态，从而启动电机或者发出报警并禁止电机启动。

Description

电机启动前自检保护装置
技术领域
本发明涉及一种电机的保护装置，尤其是一种电机启动前自检保护装置。 
背景技术
现在的电机在启动前的状态一般没有办法知道，也没有即时的检测装置，电机可能工作于潮湿的工作环境，电机的绕组之间以及绕组对地之间的绝缘性能可能变差，而电机启动时瞬间电流达到额定值的3-5倍，可能会出现顶掉断路器的情况，严重者还可能损坏设备，但一般的电机保护器在这种情况下很难起到保护作用，从而引起事故。 
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够即时检测电机绕组阻值和绝缘电阻，在其值非正常时不启动电机的电机启动前自检保护装置。 
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种电机启动前自检保护装置，包括MCU模块，通讯接口电路，显示和键盘电路，输入输出隔离接口电路，绕组阻值测量电路，直流高压发生和绝缘电阻测量电路，AD电路，其中，MCU模块和通讯接口电路，显示和键盘电路，输入输出隔离接口电路，绕组阻值测量电路，直流高压发生和绝缘电阻测量电路均为双向连接。 
所述绕组阻值测量电路包括光耦隔离电路、继电器开关阵列、信号放大电路，MCU模块的控制信号经光耦隔离电路驱动继电器开关阵列，电机绕组通过继电器开关阵列接入信号放大电路，信号放大电路的输出送入AD电路。 
所述直流高压发生和绝缘电阻测量电路包括直流高压产生电路、继电器开关阵列、信号放大电路，其中直流高压产生电路的输出通过继电器开关阵列连接到电机的绕组和电机壳，直流高压产生电路的输出经分压后的电压信号输入一路信号放大电路，直流高压产生电路的输出经绕组对机壳以及电阻分压后的电压信号输入另一路信号放大电路，信号放大电路的输出送入AD电路。 
上述AD电路为绕组阻值测量电路以及直流高压发生和绝缘电阻测量电路的共用电路，AD电路的输出接MCU模块的输入，AD电路的输入接绕组阻值测量电路以及直流高压发生和绝缘电阻测量电路的输出。 
所述继电器开关阵列为绕组阻值测量电路和直流高压发生和绝缘电阻测量电路的共用电路，由MCU模块控制分时使用。 
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：  本发明装置安装在电机的启动电路中，在电机启动前，通过对绕组阻值以及绕组的绝缘电阻进行测量，判断电机是否处于正常状态，从而启动电机或者发出报警并禁止电机启动。 
附图说明
图1是本发明原理框图； 
图2是本发明绕组阻值测量电路的原理图； 
图3是本发明直流高压发生和绝缘电阻测量电路的原理图； 
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述： 
本发明是一种电机启动前自检保护装置，在按下该装置的启动按钮后，装置将会执行对电动机的检测程序。检测电机绕组之间以及绕组对机壳(大地)的绝缘电阻，电机各绕组的电阻值，分析电机是否处于正常状态，从而避免非正常的电机的启动对设备或者电路造成损坏。如图1所示，本发明包括MCU模块，通讯接口电路，显示和键盘电路，输入输出隔离接口电路，绕组阻值测量电路，直流高压发生和绝缘电阻测量电路，其中，MCU模块和通讯接口电路，显示和键盘电路，输入输出隔离接口电路，绕组阻值测量电路，直流高压发生和绝缘电阻测量电路均为双向连接。 
MCU模块由单片机及其外围电路组成，显示和接口电路用于参数的显示和设置，以及检测结果的显示等，其电路构成和结构为通用的结构，通讯接口电路也为通用的结构，是本领域技术人员很容易想到的，输入输出隔离接口电路是本装置的电机启动控制电路的一部分，包括启动和停止按钮以及接触器，其中 启动和停止按钮为输入部分，通过光耦隔离电路连接MCU模块，将信号输入单片机，接触器为电机的主控设备，接触器的线圈为输出部分，由光耦隔离电路和MCU模块隔离，单片机的启动控制信号通过光耦隔离控制中间继电器，由中间继电器控制主回路接触器的动作，从而控制电机的启动。 
电机的绕组阻值测量电路如图2所示，包括由电阻R101-R108、光耦U101-U108组成的光耦隔离电路，由继电器JK101-JK108组成的继电器开关阵列以及由电阻R200-R203、稳压管D200、放大器U200A、U200B、线性光耦U201组成的信号放大电路，MCU模块的控制信号经光耦隔离电路驱动继电器开关阵列，驱动器开关阵列中的JK01、JK102为隔离继电器，在不测量的时候，单片机控制其不吸合，断开电机和保护装置的电气通路，JK103-JK108为电机绕组的选择切换继电器，电机绕组通过继电器开关阵列接入信号放大电路，信号放大电路的R200为分压电阻，稳压管D200是为防止外部意外高压输出对测量电路造成破坏而设，放大器U200A为绕组电压(绕组阻值与R200分压后绕组的分压值)的放大芯片，U201为线性的隔离光耦，将放大器放大后的电压信号通过线性光耦隔离后，送入后级放大芯片U200B继续放大后，输出送入AD转换电路。由MCU模块控制AD转换电路将电压信号转换为数字信号，计算出绕组阻值，电机绕组阻值Rr计算公式为Rr＝Ur*R200/(Vcc1-Ur)，其中Ur为绕组两端的电压。 
直流高压发生和绝缘电阻测量电路如图3所示，包括由高频变压器T1、光耦U300、电阻R300-R302、达林顿驱动阵列芯片ULN2003、继流二极管D301、整流管D300、电容C300、C301组成的直流高压产生电路、继电器开关阵列和由电阻R303-R310、光耦U302、U303、放大器U301A、U301B、U304A、U304B、电容C302、C303、二极管D302、D303组成的两路信号放大电路，其中继电器开关阵列电路为绕组阻值测量电路和直流高压发生和绝缘电阻测量电路的共用电路，由MCU模块控制分时使用；直流高压产生电路的高频变压器T1的初级线圈的电压由单片机的P35引脚输出的高频脉冲(10KHz)经达林顿驱动阵列芯片ULN2003后得到，经高频变压器T1升压后，再经整流管D300、电容C300整流滤波后得到500v直流 高压，直流高压经电阻R301、R302分压、电容C301滤波后作为高压电压测量信号放大电路的输入，经放大器U301A放大后，再经线性光耦U302隔离后，送入放大器U304B放大后送入AD电路。直流高压的另一路经继电器驱动阵列电路接入电机绕组，经电机机壳、电阻R303构成回路，二极管D302、D303串联后将R303限制在大约1.8V以下，保护放大器U301B，电阻R303、电机绕组绝缘电阻分压，电阻R303的分压值作为绝缘电阻测量信号放大电路的输入，经放大器U301B放大后，再经线性光耦U303隔离后，送入放大器U304A放大后送入AD电路。AD电路转换后，经单片机显示高压，开启高压时由低到高调整占空比(通过本装置的键盘电路调整占空比)同时监视高压电压使电压稳定在500V，如果占空比已经为50％电压仍然小于500V，则判定绝缘不合格，高压Uh稳定后，测量回路中串联的电阻R303两端电压Ur303，即可算出绝缘电阻Rz，其中Rz＝(Uh*R303/Ur303)-R303。 
继电器驱动阵列中的U1，U2，V1，V2，W1，W2为电机接线引入端，当电机为引入三根线时U1U2接U，V1V2接V，W1W2接W。 
本发明中的AD电路既可以采用单片机自带的AD电路，也可以采用单独的AD电路，与单片机接口。AD转换电路为常规电路，是本领域技术人员可以很容易想到的。 

Claims (2)

1.一种电机启动前自检保护装置，其特征在于：包括MCU模块，通讯接口电路，显示和键盘电路，输入输出隔离接口电路，绕组阻值测量电路，直流高压发生和绝缘电阻测量电路，AD电路，其中，MCU模块和通讯接口电路，显示和键盘电路，输入输出隔离接口电路，绕组阻值测量电路，直流高压发生和绝缘电阻测量电路均为双向连接；所述绕组阻值测量电路包括光耦隔离电路、继电器开关阵列、信号放大电路，MCU模块的控制信号经光耦隔离电路驱动继电器开关阵列，电机绕组通过继电器开关阵列接入信号放大电路，信号放大电路的输出送入AD电路；所述直流高压发生和绝缘电阻测量电路包括直流高压产生电路、继电器开关阵列、信号放大电路，其中直流高压产生电路的输出通过继电器开关阵列连接到电机的绕组和电机壳，直流高压产生电路的输出经分压后的电压信号输入一路信号放大电路，直流高压产生电路的输出经绕组对机壳以及电阻分压后的电压信号输入另一路信号放大电路，信号放大电路的输出送入AD电路；上述AD电路为绕组阻值测量电路以及直流高压发生和绝缘电阻测量电路的共用电路，AD电路的输出接MCU模块的输入，AD电路的输入接绕组阻值测量电路以及直流高压发生和绝缘电阻测量电路的输出。
2.根据权利要求1所述的电机启动前自检保护装置，其特征在于所述继电器开关阵列为绕组阻值测量电路和直流高压发生和绝缘电阻测量电路的共用电路，由MCU模块控制分时使用。
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