CN102857152A

CN102857152A - 一种电磁启动器及其检测方法

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Publication number: CN102857152A
Application number: CN2011101767712A
Authority: CN
Inventors: 王金忠; 张委
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-02

Abstract

本发明公开一种电磁启动器及其检测方法，电磁启动器包括单片机、交流接触器，还增设有漏电检测电路、电流检测电路及电源转换电路；与空气开关接的电源转换电路输出电压信号分别送入单片机、漏电检测电路、电流检测电路、继电器控制电路的输入端；空气开关另一路输出电流信号通过漏电检测电路、交流接触器、电流检测电路输出接输出接线端子至漏电实验开关；漏电检测电路和电流检测电路输出的检测电流信号分别送入STC单片机处理；单片机输出数字信号通过RS485通讯电路接通网络，并可通过网络实现对启动器功能设定。本发明的检测方法通过上述检测电路和软件程序，实现了对电机过载或欠载电流、漏电流、低电压、过电压等检测处理，实现了对电动机的保护。

Description

一种电磁启动器及其检测方法

技术领域

本发明属于电机拖动领域，具体涉及用于电机拖动的智能型的一种电磁启动器及其检测方法。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，智能型电动机启动器也广泛用于各种启动保护系统之中，它不仅能够完成继电保护所要求完成的计算和逻辑判断等功能，同时，对于每一个被保护对象来讲，智能型以其方便，灵活、可靠、节能等诸多独特的优点，为理论研究和应用研究提供了更先进的手段，与传统电磁启动装置相比，其通用性、人机对话功能强，可实现各种非常复杂的算法和各种保护原理。所以，智能型电动机启动器将是今后发展的方向。

电动机因具有结构简单、价格低廉、使用维护方便等优点，在国民经济各方面被广泛采用。然而，由于供电状态和机械负荷的多变性，使得电动机的故障率较高，不仅会损坏电动机本身，而且会影响整个生产，造成较大的经济损失。因此，电动机的安全运行对保证工农业的正常生产是非常重要的。

目前电磁启动器一般不具备漏电保护，存在过载保护误差大、不能根据现场使用情况进行功能设定，不具备网络化控制等缺点。

发明内容

针对上述电动机故障率较高的问题，提供一种能够实现电动机智能启动保护，并工作稳定可靠，精度高，数字式网络化的一种电磁启动器及其检测方法。

为实现发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种电磁启动器，它包括内部控制电路，内部控制电路有输入/输出接线端子U8，U14、单片机U2、交流接触器U10，其特征在于：还增设有漏电检测电路、电流检测电路、RS485通讯电路；空气开关U9输出一路与电源转换电路U1接，该电路U1输出端各电压信号分别接至单片机、漏电检测电路、电流检测电路、继电器控制电路的输入端；空气开关U9另一路输出信号通过漏电检测电路的零序互感器接至交流接触器输入端，该电路输出端电流信号通过电流检测电路的电流互感器直接接输出接线端子U14至漏电实验开关；交流接触器U10另一输出端信号通过继电器控制电路U4接单片机输出端；漏电检测电路和电流检测电路输出的检测电流信号分别接至单片机端点F，A，B，C；单片机输出端E信号通过RS485通讯电路U6接至RS485输出接线端子U7。

漏电检测电路由零序互感器U11和漏电放大器U5组成，零序互感器U11通过漏电放大器接至单片机U2输入端F。

电流检测电路由电流互感器U12和电流放大器U5组成，其中电流互感器U12输出电流信号接至单片机U2输入端A，B，C。

单片机U2采用STC单片机。

电源转换电路U1由电压转换部分和电压检测部分组成，其电压转换部分采用电源稳压器，该稳压器与空气开关U9连接，并采用低压控制方式。

继电器控制电路U4输出还设有与其连接的远方操作接线端子H，G，L，该接线端子与用户操作开关连接。

一种电磁启动器的检测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：设置AD采样通道，对电机启动保护参数，供判断用的设定参数初始化；判断用户是否按功能键，如用户没按设定键，通过电压检测部分采集供电电压和设备漏电值，该值同存储器中的设定值比较，如果供电不正常，启动故障定时器，判断电机是否启动，如电机启动，启动保护时间结束时，由电流检测电路采样电机电流，得到的电流数据同储存在存储器的设定值比较，如果采样数据小于欠载设定值或大于过载设定值，视为故障立即启动各自的故障定时器，待定时时间到立即输出报警信号；然后判断三相电流是否平衡，如三相电流平衡，接续用户按功能键判断程序步骤

如三相电流不平衡启动故障定时器，待定时时间到立即输出报警信号；然后接续按功能键判断步骤。

如果采样电流数据在正常范围内，则停止相应的故障定时器计时，接续三相电流平衡判断程序步骤。

如电动机没启动，判断电机漏电否，如漏电启动故障定时器，待定时时间到马上输出报警信号；然后接续按功能键判断程序步骤。

故障定时器为中断服务程序包括处理步骤如下：对启动的各故障定时器进行计时判断，如计时时间到立即输出报警信号并发出闭锁信号控制电机停止，使电机得到保护，同时显示报警提示和相应的数据；存储报警类型和相应的数据供查询，如计时时间未到将中断退出。

本发明与现有技术相比有益效果如下：

1、本启动器解决了现有启动器无漏电保护、过载保护误差大、且不能根据现场使用情况进行功能设定等缺点。本启动器通过硬件电路和单片机上的软件程序结合，能够实现智能启动保护，并具备电路设计简单，功能齐全，操作方便，抗干扰能力强等特点。

2、本启动器各检测电路得出了电动机故障的准确判据，确定了各种故障的保护措施，对电动机实现了短路、堵转、过载、零序电流、低电压、过电压、启动时间过长等保护功能。

3、本启动器可以直观观察到现场运行情况、故障类型等信息；即启动部分采用低压控制，使用安全；该产品体积小，一体化设计，具有防尘、防雨雪等特点，并且可以进行网络化控制，实时上传运行和故障信息，并可通过网络实现对本启动器的功能设定。

附图说明

图1为本发明整体结构方框图；

图2为图1内部电路原理图；

图3为软件程序检测流程图

图4为图3中定时中断服务程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本方案进一步详细描述：

参见附图1～图2，一种电磁启动器，它包括内部控制电路，内部控制电路有输入/输出接线端子U8，U14、单片机U2、交流接触器U10，其特征在于：还增设有漏电检测电路、电流检测电路、RS485通讯电路；空气开关U9输出一路与电源转换电路U1接，该电路U1输出端各电压信号分别接至单片机、漏电检测电路、电流检测电路、继电器控制电路的输入端；空气开关U9另一路输出信号通过漏电检测电路的零序互感器接至交流接触器输入端，该电路输出端电流信号通过电流检测电路的电流互感器直接接输出接线端子U14至漏电实验开关；交流接触器U10另一输出端信号通过继电器控制电路U4接单片机输出端；漏电检测电路和电流检测电路输出的检测电流信号分别接至单片机端点F，A，B，C；单片机输出端E信号通过RS485通讯电路U6接至RS485输出接线端子U7。

其中，漏电检测电路由零序互感器U11和漏电放大器U5组成，零序互感器U11通过漏电放大器接至单片机U2输入端F。

电流检测电路由电流互感器U12和电流放大器U5组成，其中电流互感器U12输出电流信号接至单片机U2输入端A，B，C。其电流互感器由3路空芯线圈构成，既改善了电流的线性度，又节约生产成本。

单片机U2采用STC单片机。

其继电器控制电路包括继电器和启动/停止开关，该开关可控制继电器启停。

该启动器综合了电动机启动、运行、停止等全方位的综合保护，它包括采用STC单片机运用空芯线圈进行电流检测，使用非晶合金材料制成零序互感器进行漏电流的检测。外壳采用SMC材料，室外使用具有防雨雪抗风化，强度高。

本实施例中壳体为SMC材料单一壳体，内部电路由单片机总控板，漏电检测电路由漏电零序互感器U11和漏电放大器U5组成专为漏电检测设置；电流检测电路采用3路空芯线圈和电流放大器U5组成，完成对三相不平衡、过载、速断、堵转、欠功率、启动时间等保护。

交流三相电经输入接线端子进入，接线端子U8与空气开关U9主触头连接，空气开关主触头出线穿过零序互感器U11与交流接触器U10主触头连接，交流接触器主触头输出分别穿过3路电流互感器与输出接线端子U14连接。

壳体外设有窗口通过该窗口可观察LED显示电路U3的信息；继电器控制电路启动/停止开关、漏电实验开关U13位于壳体外处。

启动/停止开关、漏电实验开关位于外壳左下方，观察窗口位于壳体外部正面右下方，可以直观地观察到其运行情况。

参见附图3～4，一种电磁启动器的检测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：设置AD采样通道，对电机启动保护参数，供判断用的设定参数初始化；判断用户是否按功能键，如用户没按设定键，通过电压检测部分采集供电电压和设备漏电值，该值同存储器中的设定值比较，如果供电不正常，启动故障定时器，判断电机是否启动，如电机启动，启动保护时间结束时，由电流检测电路采样电机电流，得到的电流数据同储存在存储器的设定值比较，如果采样数据小于欠载设定值或大于过载设定值，视为故障立即启动各自的故障定时器，待定时时间到立即输出报警信号；然后判断三相电流是否平衡，如三相电流平衡，接续用户按功能键判断程序步骤

该启动器工作原理及其操作步骤：

电动机的三相四线电源从启动器下方进入输入接线端子U中的R，S，T，N与空气开关U9输入主触头连接，空气开关输出主触头分成两路，一路与电源转换电路U1连接，电源转换电路的电压检测电路输出的检测信号接单片机U2的输入端D，另一路穿过零序互感器U11进入接触器主触头，主触头出线分别进入三相电流互感器的各路空芯线圈直接接输出接线端子U14；电源转换电路U1分别为漏电放大器、电流放大器，单片机U2、继电器控制电路U4中启动/停止开关、继电器提供±8V、5V、12V直流电源，漏电放大器和电流放大器检出的零序电流信号、三相电流信号经其放大器U5分别送到单片机U2控制板，交流接触器U10自锁点信号传入继电器控制电路U4输入端；电源转换电路U1输出信号接至单片机U2输入端D为检测单相电源高、低；单片机输入端E为数字信号，该信号送入RS485通讯电路，其通讯电路输出信号接至RS485输出接线端子U14。

内部电路中U4还包括远程操作接线端子H，G，L；通过用户端启动开关、停止开关实现现场操作，远程操作时，接线端子H，G，L与远程开关接，可实现用户远距离操作。

电磁启动器操作说明：

合上空气开关U9送入电源，根据负载功率大小，操作员设置按键，设定三相电流和漏电流。

通过按启动器上的启动开关，电机启动运行，从启动器窗口可观测到LED显示的电压和A，B，C三相电流和漏电流。

按停止开关，电机停止运行，LED显示待机电压。

电动机启动后，按漏电实验开关U13，电动机立即停止，LED显示漏电流代码和实际漏电流值。

如果实际运行中出现各类故障，按设定要求停机，并分别显示实际值和故障类型代码。

如果需要RS485通讯进行组网控制，可以通过RS485接线端子U14出两根RS485信号线，用户通过RS485/232转换器，转换成RS232信号与上位机进行通讯，通过上位机软件就可以重新设定启动器内的各种参数，并实时上传各种工作状况。

远方操作：H，G，L是内部电路控制板上引出三个端子连接到启动器接线端子H，G，L上，该接线端子再连线到用户端开关，进行启动和停止操作。

Claims

1.一种电磁启动器，它包括内部控制电路，内部控制电路有输入/输出接线端子(U8，U14)、单片机(U2)、交流接触器(U10)，其特征在于：还增设有漏电检测电路、电流检测电路、RS485通讯电路；空气开关(U9)输出一路与电源转换电路(U1)接，该电路(U1)输出端各电压信号分别接至单片机、漏电检测电路、电流检测电路、继电器控制电路的输入端；空气开关(U9)另一路输出信号通过漏电检测电路的零序互感器接至交流接触器输入端，该电路输出端电流信号通过电流检测电路的电流互感器直接接输出接线端子(U14)至漏电实验开关；交流接触器(U10)另一输出端信号通过继电器控制电路(U4)接单片机输出端；漏电检测电路和电流检测电路输出的检测电流信号分别接至单片机端点(F，A，B，C)；单片机输出端(E)信号通过RS485通讯电路(U6)接至RS485输出接线端子(U7)。

2.按权利要求1所述的一种电磁启动器，其特征在于：漏电检测电路由零序互感器(U11)和漏电放大器(U5)组成，零序互感器(U11)通过漏电放大器接至单片机(U2)输入端(F)。

3.按权利要求1或2所述的一种电磁启动器，其特征在于：电流检测电路由电流互感器(U12)和电流放大器(U5)组成，其中电流互感器(U12)输出电流信号接至单片机(U2)输入端(A，B，C)。

4.按权利要求1或2所述的一种电磁启动器，其特征在于：单片机(U2)采用STC单片机。

5.按权利要求1所述的一种电磁启动器，其特征在于：电源转换电路(U1)由电压转换部分和电压检测部分组成，其电压转换部分采用电源稳压器，该稳压器与空气开关(U9)连接，并采用低压控制方式。

6.按权利要求1所述的一种电磁启动器，其特征在于：继电器控制电路(U4)输出还设有与其连接的远方操作接线端子(H，G，L)，该接线端子与用户操作开关连接。

7.一种按权利要求1所述的一种电磁启动器的检测方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：设置AD采样通道，对电机启动保护参数，供判断用的设定参数初始化；判断用户是否按功能键，如用户没按设定键，通过电压检测部分采集供电电压和设备漏电值，该值同存储器中的设定值比较，如果供电不正常，启动故障定时器，判断电机是否启动，如电机启动，启动保护时间结束时，由电流检测电路采样电机电流，得到的电流数据同储存在存储器的设定值比较，如果采样数据小于欠载设定值或大于过载设定值，视为故障立即启动各自的故障定时器，待定时时间到立即输出报警信号；然后判断三相电流是否平衡，如三相电流平衡，接续用户按功能键判断程序步骤。

8.按权利要求7所述的一种电磁启动器的检测方法，其特征在于：如三相电流不平衡启动故障定时器，待定时时间到立即输出报警信号；然后接续按功能键判断步骤。

9.按权利要求7所述的一种电磁启动器的检测方法，其特征在于：如果采样电流数据在正常范围内，则停止相应的故障定时器计时，接续三相电流平衡判断程序步骤。

10.按权利要求7所述的一种电磁启动器的检测方法，其特征在于：如电动机没启动，判断电机漏电否，如漏电启动故障定时器，待定时时间到马上输出报警信号；然后接续按功能键判断程序步骤。

11.按权利要求7、8、9或10所述的一种电磁启动器的检测方法，其特征在于：故障定时器为中断服务程序包括处理步骤如下：对启动的各故障定时器进行计时判断，如计时时间到立即输出报警信号并发出闭锁信号控制电机停止，使电机得到保护，同时显示报警提示和相应的数据；存储报警类型和相应的数据供查询，如计时时间未到将中断退出。