CN104393570B - 低压电动机的热过载保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压电动机的热过载保护方法，该热过载保护器包括：采样调理电路，被配置成连接于低压电动机，以接收低压电动机的电流信号并将电流信号转换成调理信号；微控制器，被配置成连接于采样调理电路，以接收调理信号并将调理信号转换成工作状态信号；开出控制电路，被配置成分别连接于微控制器和继电器，以接收微控制器的开启控制信号或闭合控制信号并根据开启控制信号或闭合控制信号分别控制继电器的开启或闭合，当继电器开启时，低压电动机启动，当继电器闭合时，低压电动机停止。该热过载保护器可以重复启动并且不受环境的影响，调整误差也比较小。
Description
技术领域
本发明涉及电动机领域，具体地，涉及一种低压电动机的热过载保护器及其保护方法。
背景技术
三相异步交流电动机在起动运行的过程中，定子的电流受负载的波动影响，所以定子绕组的温度并不是恒定的。当电动机的负载和转速一定时，其内部的发热量是近似恒定的。当电流负载增加时，未达到过流保护临界点时，电动机还是可以正常运行的。可是，过载运行的同时，由于电动机自身的热积累，在长时间的过载运行之后，电动机的温度会超过允许最大值。电动机的温度过高会造成定子绝缘的老化加速，定子绝缘的下降，会造成电动机的损坏。目前市场上通常采用热继电器来解决热过载保护的，但是热继电器重复性差，调整误差也比较大，同时容易受环境的影响，那么提供一种低压电动机的热过载保护器成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服了现有技术中热过载保护器重复性差，调整误差比较大、容易受环境的影响的问题，提供一种低压电动机的热过载保护器及其保护方法，该热过载保护器可以重复启动并且不受环境的影响，调整误差也比较小。
为了实现上述目的，本发明提供了一种低压电动机的热过载保护器，该热过载保护器包括：采样调理电路，被配置成连接于所述低压电动机，以接收所述低压电动机的电流信号并将所述电流信号转换成调理信号；
微控制器，被配置成连接于所述采样调理电路，以接收所述调理信号并将所述调理信号转换成工作状态信号；
开出控制电路，被配置成分别连接于所述微控制器和继电器，以接收所述微控制器的开启控制信号或闭合控制信号并根据所述开启控制信号或所述闭合控制信号分别控制所述继电器的开启或闭合，当所述继电器开启时，所述低压电动机启动，当所述继电器闭合时，所述低压电动机停止。
优选地，所述采样调理电路包括：互感器以及与所述互感器相连接的运放单元，所述互感器被配置成连接于所述低压电动机，以接收所述低压电动机的电流信号，所述运放单元被配置成连接于所述微控制器，以发送所述调理信号。
优选地，所述开出控制电路包括：三极管，所述三极管的基极连接于所述微控制器的输出端，所述三极管的集电极分别通过发光二极管和所述继电器连接于直流电源，所述三极管的发射极接地；
第三十三电阻，所述第三十三电阻的两端分别连接于所述微控制器的输出端和所述三极管的基极。
优选地，该热过载保护器还包括：与所述微控制器相耦接的交互模块和显示器，所述交互模块被配置成给所述微控制器发送控制参数信号，所述显示器被配置成接受所述工作状态信号。
优选地，所述运放单元的型号为LMV385；所述微控制器的型号为LPC2136。
本发明还提供了一种低压电动机的热过载保护方法，根据上述的热过载保护器，该方法包括：
S101，所述采样调理电路定时采集所述低压电动机的所述电流信号并转换成所述调理信号；
S102，所述微控制器通过对所述调理信号的处理得到热量增加值；
S103，所述微控制器判断所述热量增加值与第一预设值的大小；
S104，当所述热量增加值大于所述第一预设值时，所述微控制器发出闭合控制信号控制所述开出控制电路闭合所述继电器；
当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104。
优选地，在步骤S101中，
S201，所述采样调理电路采样所述低压电动机的第一电流、第二电流以及第三电流；
S202，判断所述第一电流、第二电流的大小；
当所述第一电流大于第二电流时，判断所述第一电流和所述第三电流大小，当所述第一电流大于所述第三电流时，将所述第一电流转换成所述调理信号，当所述第一电流小于或等于所述第三电流时，将所述第三电流转换成所述调理信号；
当所述第一电流小于或等于第二电流时，判断所述第二电流和所述第三电流大小，当所述第二电流大于所述第三电流时，将所述第二电流转换成所述调理信号，当所述第二电流小于或等于所述第三电流时，将所述第三电流转换成所述调理信号。
优选地，在步骤S104中，
当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值且所述继电器关闭时，判断所述热量增加值与第二预设值的大小，当所述热量增加值大于所述第二预设值时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104，当所述热量增加值小于或等于所述第二预设值时，所述微控制器发出开启控制信号控制所述开出控制电路开启所述继电器，所述第二预设值小于所述第一预设值；
当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值且所述继电器开启时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104。
优选地，所述第二预设值为所述第一预设值乘以1/2。
优选地，在步骤S104中，
当所述继电器关闭时，显示器进行故障显示。
通过上述实施方式，本发明的低压电动机的热过载保护器使得低压电动机在热过载时，低压电动机保护器及时的停止低压电动机的运行，实现热过载保护；同时，当低压电动机的定子绕组温度恢复正常之后，低压电动机保护器能够自动恢复低压电动机的运行。低压电动机保护器通过定时采集低压电动机的三相电流，对低压电动机进行实时的监测，当过流时，保护器进行热量的累加，当电流恢复正常时，保护器进行散热，当保护器热累积值达到热过载设定值时，停止低压电动机的运行。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是说明本发明的一种低压电动机的热过载保护器的结构示意图；
图2是说明本发明的采样调理电路的具体电路图；
图3是说明本发明的开出控制电路的具体电路图；
图4是说明本发明的热过载保护器的流程图；以及
图5是说明本发明的低压电动机的自动恢复运行的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种低压电动机的热过载保护器，该热过载保护器包括：采样调理电路，被配置成连接于所述低压电动机，以接收所述低压电动机的电流信号并将所述电流信号转换成调理信号；
微控制器，被配置成连接于所述采样调理电路，以接收所述调理信号并将所述调理信号转换成工作状态信号；
开出控制电路，被配置成分别连接于所述微控制器和继电器，以接收所述微控制器的开启控制信号或闭合控制信号并根据所述开启控制信号或所述闭合控制信号分别控制所述继电器的开启或闭合，当所述继电器开启时，所述低压电动机启动，当所述继电器闭合时，所述低压电动机停止。
通过上述实施方式，本发明的低压电动机的热过载保护器的微控制器控制采样调理电路，对电动机的实时电流进行采集，以及对采样的值进行计算处理；微控制器对计算的电流进行判断热过载故障状态，当过流时，保护器进行热量的累加，当电流恢复正常时，保护器进行散热，当保护器热累积值达到热过载设定值时，停止低压电动机的运行。通过开出控制电路控制本发明的内部继电器的开合来实现故障停车和自恢复起动。
以下结合附图1和附图2对本发明进行进一步的说明，在本发明中的低压电动机的热过载保护器的可以对热过载进行保护，其保护的方法需要接下来进行具体的说明。
在该种实施方式中，采样调理电路主要实现的是将较大的电流交流信号转换成微控制器的ADC模块可识别的0～3.3V电压直流信号。硬件电路中，我们使用互感器以及LMV358运放和相关电阻电容实现信号的转换以及滤波。具体电路如图2所示，所述采样调理电路可以包括：互感器以及与所述互感器相连接的运放单元，所述互感器被配置成连接于所述低压电动机，以接收所述低压电动机的电流信号，所述运放单元被配置成连接于所述微控制器，以发送所述调理信号。
在该种实施方式中，开出控制电路通过控制本发明的内部继电器的开合来实现低压电动机的起停，具体连接方式如图3所示，我们根据微控制器对热过载状态的判断，来控制本发明的内部继电器的开合，所述开出控制电路可以包括：三极管，所述三极管的基极连接于所述微控制器的输出端，所述三极管的集电极分别通过发光二极管(如图3所示的M7)和所述继电器(如图3所示的D30)连接于直流电源，所述三极管的发射极接地；
第三十三电阻(如图3所示的R33)，所述第三十三电阻的两端分别连接于所述微控制器的输出端和所述三极管的基极。
在该种实施方式中，在操作人员进行操作的时候，当低压电动机不工作的时候，操作人员需要进行判断，微控制器控制显示器进行故障显示，同时通过显示器菜单进行热过载参数设置；微控制器还可以通过交互模块与后台进行数据交互，实现热过载参数的设置以及进行故障显示。该热过载保护器还可以包括：与所述微控制器相耦接的交互模块和显示器，所述交互模块被配置成给所述微控制器发送控制参数信号，所述显示器被配置成接受所述工作状态信号并进行显示，显示的内容可以为“电机过热进入故障保护”。
在该种实施方式中，为了实现本发明的功能，所述运放单元的型号为LMV385；所述微控制器的型号为LPC2136。
本发明还提供一种低压电动机的热过载保护方法，根据上述的热过载保护器，该方法包括：
S101，所述采样调理电路定时采集所述低压电动机的所述电流信号并转换成所述调理信号；
S102，所述微控制器通过对所述调理信号的处理得到热量增加值；
S103，所述微控制器判断所述热量增加值与第一预设值的大小；
S104，当所述热量增加值大于所述第一预设值时，所述微控制器发出闭合控制信号控制所述开出控制电路闭合所述继电器；
当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104。
作为本发明的宗旨，该热过载保护器将采样到的电流信号进行计算处理，通过热积累软件模型进行热量的累加和递减，实时的将装置的当前热量增加值Si与装置的热过载的预设值k(电动机容许的最大热量增加值)进行比较，当Si＞k时，装置判断低压电动机热过载，此时通过装置控制低压电动机停止运行，同时在显示器上显示热过载故障。热过载软件实现流程如图4所示。
在上述实施方式的在步骤S101中，
S201，所述采样调理电路采样所述低压电动机的第一电流、第二电流以及第三电流；
S202，判断所述第一电流、第二电流的大小；
当所述第一电流大于第二电流时，判断所述第一电流和所述第三电流大小，当所述第一电流大于所述第三电流时，将所述第一电流转换成所述调理信号，当所述第一电流小于或等于所述第三电流时，将所述第三电流转换成所述调理信号；
当所述第一电流小于或等于第二电流时，判断所述第二电流和所述第三电流大小，当所述第二电流大于所述第三电流时，将所述第二电流转换成所述调理信号，当所述第二电流小于或等于所述第三电流时，将所述第三电流转换成所述调理信号。
通过上述方式，在三相电流中选取三者最大的电流进行转换，得到调理信号，将调理信号与预设调理信号值进行比较，判断热量增加还是减少，将变化量与之前的热量进行叠加，再判断该增加后的热量是否大于第一预设值。
在该种实施方式的步骤S104中，当低压电动机热过载后，我们通过电动机保护器实现了低压电动机停止运行的控制。当电动机停止运行以后，电动机就会不停的对外界散热，直到电动机热量和外界达到平衡。我们通过对Si的值进行判断，当Si的值等于热过载第一预设值的50％时，我们就认为低压电动机具备了重新起动的条件，此时我们通过保护器控制电动机重新起动，实现电动机热过载故障恢复之后的自起动。电动机自动恢复运行实现流程如图5所示，当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值且所述继电器关闭时，判断所述热量增加值与第二预设值的大小，当所述热量增加值大于所述第二预设值时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104，当所述热量增加值小于或等于所述第二预设值时，所述微控制器发出开启控制信号控制所述开出控制电路开启所述继电器，所述第二预设值小于所述第一预设值；
当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值且所述继电器开启时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104。
在该种实施方式中，优选地，所述第二预设值为所述第一预设值乘以1/2。
在该种实施方式中，在步骤S104中，
当所述继电器关闭时，显示器进行故障显示。
保护器的热积累软件模型的设计，能够实时的对电动机进行热过载保护，在计算电动机热积累的过程不容易受环境的影响，同时节省了外接热继电器的成本。自恢复运行功能的设计，能够保证当低压电动机热量下降到正常容许起动值时，及时的恢复电动机的运行，提高了生产效率，同时解决了外接热继电器的不能再次使用的难题，节省了需要再次更换外接热继电器的工作以及等待电动机热量恢复正常的时间。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (7)
1.一种低压电动机的热过载保护方法，其特征在于，热过载保护器包括：采样调理电路，被配置成连接于所述低压电动机，以接收所述低压电动机的电流信号并将所述电流信号转换成调理信号；
微控制器，被配置成连接于所述采样调理电路，以接收所述调理信号并将所述调理信号转换成工作状态信号；
开出控制电路，被配置成分别连接于所述微控制器和继电器，以接收所述微控制器的开启控制信号或闭合控制信号并根据所述开启控制信号或所述闭合控制信号分别控制所述继电器的开启或闭合，当所述继电器开启时，所述低压电动机启动，当所述继电器闭合时，所述低压电动机停止；
所述采样调理电路包括：互感器以及与所述互感器相连接的运放单元，所述互感器被配置成连接于所述低压电动机，以接收所述低压电动机的电流信号，所述运放单元被配置成连接于所述微控制器，以发送所述调理信号；
该低压电动机的热过载保护方法包括：
S101，所述采样调理电路定时采集所述低压电动机的所述电流信号并转换成所述调理信号；
S102，所述微控制器通过对所述调理信号的处理得到热量增加值；
S103，所述微控制器判断所述热量增加值与第一预设值的大小；
S104，当所述热量增加值大于所述第一预设值时，所述微控制器发出闭合控制信号控制所述开出控制电路闭合所述继电器；
当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104；
在步骤S101中，
S201，所述采样调理电路采样所述低压电动机的第一电流、第二电流以及第三电流；
S202，判断所述第一电流、第二电流的大小；
当所述第一电流大于第二电流时，判断所述第一电流和所述第三电流大小，当所述第一电流大于所述第三电流时，将所述第一电流转换成所述调理信号，当所述第一电流小于或等于所述第三电流时，将所述第三电流转换成所述调理信号；
当所述第一电流小于或等于第二电流时，判断所述第二电流和所述第三电流大小，当所述第二电流大于所述第三电流时，将所述第二电流转换成所述调理信号，当所述第二电流小于或等于所述第三电流时，将所述第三电流转换成所述调理信号。
2.根据权利要求1所述的低压电动机的热过载保护方法，其特征在于，所述开出控制电路包括：三极管，所述三极管的基极连接于所述微控制器的输出端，所述三极管的集电极分别通过发光二极管和所述继电器连接于直流电源，所述三极管的发射极接地；
第三十三电阻，所述第三十三电阻的两端分别连接于所述微控制器的输出端和所述三极管的基极。
3.根据权利要求1所述的低压电动机的热过载保护方法，其特征在于，该热过载保护器还包括：与所述微控制器相耦接的交互模块和显示器，所述交互模块被配置成给所述微控制器发送控制参数信号，所述显示器被配置成接受所述工作状态信号。
4.根据权利要求1所述的低压电动机的热过载保护方法，其特征在于，所述运放单元的型号为LMV385；所述微控制器的型号为LPC2136。
5.根据权利要求1所述的低压电动机的热过载保护方法，其特征在于，在步骤S104中，
当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值且所述继电器关闭时，判断所述热量增加值与第二预设值的大小，当所述热量增加值大于所述第二预设值时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104，当所述热量增加值小于所述第二预设值时，所述微控制器发出开启控制信号控制所述开出控制电路开启所述继电器，所述第二预设值小于所述第一预设值；
当所述热量增加值小于或等于所述第一预设值且所述继电器开启时，依次重复步骤S101、S102、S103以及S104。
6.根据权利要求5所述的低压电动机的热过载保护方法，其特征在于，所述第二预设值为所述第一预设值乘以1/2。
7.根据权利要求1所述的低压电动机的热过载保护方法，其特征在于，在步骤S104中，
当所述继电器关闭时，显示器进行故障显示。
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