CN202145562U

CN202145562U - 一种电机综合保护装置

Info

Publication number: CN202145562U
Application number: CN201120263065U
Authority: CN
Inventors: 李宗义; 姜毅龙; 王泽荫; 文宏; 马涛
Original assignee: Gansu Institute of Mechanical and Electrical Engineering
Current assignee: Gansu Institute of Mechanical and Electrical Engineering
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2021-07-25

Abstract

本实用新型公开了一种电机综合保护装置，包括滤波器、电流设定电路、故障数据掉电保护存储电路、单片机、动态液晶显示单元、故障报警控制输出单元、以及与电源连接的电流输入采样单元，其中：所述电流输入采样单元，依次与滤波器及单片机连接；所述电流设定电路与故障数据掉电保护存储电路，均与单片机连接；所述单片机，分别与动态液晶显示单元及故障报警控制输出单元连接。本实用新型所述电机综合保护装置，可以克服现有技术中灵敏度低、误差大、稳定性差与可靠性低等缺陷，以实现灵敏度高、误差小、稳定性好与可靠性高的优点。

Description

一种电机综合保护装置

技术领域

本实用新型涉及电机，具体地，涉及一种电机综合保护装置。

背景技术

目前，电机在国民经济中起着十分重要的作用，它广泛的应用于电气、机械、冶金、建筑、煤炭、石油、化工、汽车、航空、航海等现代工业生产以及我们的日常生活中，它是当今生产活动和日常生活中最主要的原动力和驱动装置。

据不完全统计，全国使用的中型电机大约有2000万台，每年烧毁的电机约占16%，约320万台，平均每台的维修费用按1000元计算，总费用约为32亿元左右。另外，由于电机的故障、损坏所造成的其它事故以及导致工厂停产所造成的间接经济损失则更为巨大。

造成这种现象的原因是多方面的，除了管理措施不完善等因素外，关键问题是电机保护技术尚不完善。传统的电机保护装置以热继电器为主，但热继电器灵敏度低、误差大、稳定性差，保护不可靠。事实证明，尽管许多设备安装了热继电器，但因电机损坏而影响正常生产造成而经济损失的现象仍普遍存在，误动、拒动的情况时有发生，影响了电机的正常使用。

随着数字计算机、电子技术、集成电路的迅速发展，用计算机测控系统取代传统测控系统的条件已经成熟。正是在这样的客观条件下，研发新型的电机保护器显得十分必要。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在灵敏度低、误差大、稳定性差与可靠性低等缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述问题，提出一种电机综合保护装置，以实现灵敏度高、误差小、稳定性好与可靠性高的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电机综合保护装置，包括滤波器、电流设定电路、故障数据掉电保护存储电路、单片机、动态液晶显示单元、故障报警控制输出单元、以及与电源连接的电流输入采样单元，其中：所述电流输入采样单元，依次与滤波器及单片机连接；所述电流设定电路与故障数据掉电保护存储电路，均与单片机连接；所述单片机，分别与动态液晶显示单元及故障报警控制输出单元连接。

进一步地，上述电机综合保护装置，还包括A/D转换器，所述A/D转换器连接在滤波器与单片机之间。

进一步地，上述电机综合保护装置，还包括信号传感器与RS485通讯接口，所述单片机、信号传感器与RS485通讯接口依次连接。

进一步地，上述电机综合保护装置，还包括人机交互单元，所述人机交互单元与单片机连接。

进一步地，上述电机综合保护装置，还包括执行继电器，所述执行继电器与单片机连接，并通过执行继电器的输出控制接点与电源连接。

进一步地，所述滤波器为EMC滤波器。

进一步地，所述单片机的型号为P89LPC936。

本实用新型各实施例的电机综合保护装置，由于包括滤波器、电流设定电路、故障数据掉电保护存储电路、单片机、动态液晶显示单元、故障报警控制输出单元、以及与电源连接的电流输入采样单元，电流输入采样单元，依次与滤波器及单片机连接；电流设定电路与故障数据掉电保护存储电路，均与单片机连接；单片机，分别与动态液晶显示单元及故障报警控制输出单元连接；可以集过（轻）载保护、缺相、过（欠）压、堵转、漏电、接地及三相不平衡保护等低压保护于一身，具有设定精度高、节省能源、动作灵敏、工作可靠等优点，是传统热继电器的理想替代产品；从而可以克服现有技术中灵敏度低、误差大、稳定性差与可靠性低的缺陷，以实现灵敏度高、误差小、稳定性好与可靠性高的优点。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型电机综合保护装置的工作原理示意图；

图2为根据本实用新型电机综合保护装置的工作方法流程图。

结合附图，本实用新型实施例中附图标记如下：

1-电流输入采样单元；2-滤波器；3-电流设定电路；4-故障数据掉电保护存储电路；5-单片机；6-动态液晶显示单元；7-故障报警控制输出单元；8-A/D转换器；9-RS485通讯接口；10-人机交互单元；11-执行继电器；12-信号传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据本实用新型实施例，提供了一种电机综合保护装置。如图1所示，本实施例包括滤波器2、电流设定电路3、故障数据掉电保护存储电路4、单片机5、动态液晶显示单元6、故障报警控制输出单元7、以及与电源连接的电流输入采样单元1，其中：电流输入采样单元1，依次与滤波器2及单片机5连接；电流设定电路3与故障数据掉电保护存储电路4，均与单片机5连接；单片机5，分别与动态液晶显示单元6及故障报警控制输出单元7连接。

这里，滤波器2为EMC滤波器2，单片机5的型号为P89LPC936。

在上述实施例中，为了提高采样精度，采用了交流采样；采样方式是按一定周期（称为采样周期）连续实时采集被测信号一个完整的波形（对于正弦波只需采样半个周期即可），然后将采样得到的离散信号进行真有效值运算，从而得到电流信号的真有效值，这样就避免了被测信号波形畸变对采样值的影响。这里，交流采样的关键技术有几个方面：①采样周期应远小于被测信号周期；②保证电流互感器在测量范围内输出的电压信号波形失真小；③防止噪声干扰，一般的做法是在单片机5输入口加一个高频旁路电容。

进一步地，上述实施例的电机综合保护装置，还包括A/D转换器8、信号传感器12、RS485通讯接口9、人机交互单元10与执行继电器11，A/D转换器8连接在滤波器2与单片机5之间；单片机5、信号传感器12与RS485通讯接口9依次连接；人机交互单元10与单片机5连接；执行继电器11与单片机5连接，并通过执行继电器11的输出控制接点与电源连接。

如图2所示，上述实施例的电机综合保护装置，具体的工作方法包括以下步骤：

步骤100：初始化，执行步骤101；

步骤101：判断是否过流，若是，则执行步骤102；否则，执行步骤103；

步骤102：跳闸及显示故障，提示工作人员维护；

步骤103：判断是否过载，若是，则执行步骤104；否则，执行步骤105；

步骤104：报警及显示故障，提示工作人员维护；

步骤105：正常运行并显示运行状态。

在上述实施例中，电机综合保护装置的控制核心采用Philips公司的P89LPC936单片机5，使得检测处理参数更加简单快速，能处理的电流值上限和设定值也大大提高，同时采用了内部集成24位A/D转换器8，减少了故障环节。

上述实施例的电机综合保护装置，具有以下功能：⑴基本保护功能：断相、过载、欠载、三相不平衡等基本保护功能，符合IEC94704-1、IEC947-4-2及GB14048.4、GB14048.6等标准；⑵根据需要可配有剩余电流保护、温度保护、过压保护、欠压保护、欠功率保护、相序保护、失电重起等派生保护功能；⑶可测量数据和通讯功能：可测量三相电流、剩余电流、三相电压；采用RS485通讯接口9，Modbus通讯协议；⑷人机交互功能、故障记录功能、自带I/0端口实现直接起动、星—三角起动、变频起动等电动机起动方式；⑸额定电流（A）规格分为：1.6～6.3、6.3～25、25～100、63～250、250～800五种规格；⑹电磁兼容性能，符合以下标准：GB/T17626.2-1998，GB/T17626.3-1998，GB/T17626.4-1998，GB/T17626.5-1998，GB/T17626.6-1998。

上述实施例的电机综合保护装置，主要技术指标包括：

⑴测量范围：a.相电流输入范围：1-1000A；精度：直穿（一次互感器）初级电流±0.1%；b.相电压输入范围：AC150～AC700V；精度：±0.1%；

⑵第一/第二控制继电器接点容量：感性负载：AC200V、5A；寿命≥100000次；

⑶启动时间整定范围：1～200秒；

⑷过载保护时间整定范：1～200秒；

⑸过载保护：电机负载在大于1.05倍额定电流值时进行的过载保护，可选反时限或定时限方式的过载保护；

⑹堵转保护：当工作电流达到3.5～8倍额定电流值时，进行堵转保护；

⑺短路保护：当工作电流达到8倍（含8倍）额定电流以上时，进行短路保护；整定范围：lx≥8le；整定时间：1.5秒内动作；

⑻反序保护：监控器三相取样电压与内部记忆相序相逆时可进行反序保护，反序保护可选用或放弃。整定时间：1.5秒；

⑼漏电保护：漏电的电流值也可根据用户需求定制整定时间：1.5秒内动作；⑽欠压报警；⑾欠压保护；⑿相不平衡报警；⒀相不平衡保护；⒁缺相保护。若存在的故障参数超标，继电器得电，接点动作，电机电源被关断，则可以检查故障原因。

上述实施例的电机综合保护装置，主要的抗干扰措施如下：

⑴硬件措施：电源部分加EMC滤波器2，高频变压器次级与初级加高压电容，输出部分加滤波电路；信号采集部分增加滤波电路；在作为信号处理的各芯片输入口处加端口保护电路；在各芯片电源输入处加去耦电容；继电器两端并联续流二极管，加光耦与CPU端口隔离；不使用的CPU端口定义为输出状态；PCB板布局时模拟部分与数字部分作分区处理，模拟信号在模拟区域内布线，数字信号在数字区域内布线，二者不进入彼此区域内；布线时尽量选用截面面积较大的电源线与地线，信号线走线方向为45°，不走直角线；

⑵软件措施：各路信号采集均采用软件滤波，增加采样值的准确性，使用看门狗防止程序运行溢出；

⑶软件设计：需完成三相电流A/D，1路剩余电流A/D，三路电压A/D以及各种保护量的计算，同时还应具有保护功能判断处理，电压、电流显示，故障记录，按键处理，通讯、变送等功能。要完成这些计算和功能，就需要安排合理的程序流程，程序流程图如图2所示。

综上所述，本实用新型各实施例的电机综合保护装置，由于包括滤波器、电流设定电路、故障数据掉电保护存储电路、单片机、动态液晶显示单元、故障报警控制输出单元、以及与电源连接的电流输入采样单元，电流输入采样单元，依次与滤波器及单片机连接；电流设定电路与故障数据掉电保护存储电路，均与单片机连接；单片机，分别与动态液晶显示单元及故障报警控制输出单元连接；可以集过（轻）载保护、缺相、过（欠）压、堵转、漏电、接地及三相不平衡保护等低压保护于一身，具有设定精度高、节省能源、动作灵敏、工作可靠等优点，是传统热继电器的理想替代产品；从而可以克服现有技术中灵敏度低、误差大、稳定性差与可靠性低的缺陷，以实现灵敏度高、误差小、稳定性好与可靠性高的优点。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电机综合保护装置，其特征在于，包括滤波器、电流设定电路、故障数据掉电保护存储电路、单片机、动态液晶显示单元、故障报警控制输出单元、以及与电源连接的电流输入采样单元，其中：

所述电流输入采样单元，依次与滤波器及单片机连接；所述电流设定电路与故障数据掉电保护存储电路，均与单片机连接；所述单片机，分别与动态液晶显示单元及故障报警控制输出单元连接。

2.根据权利要求1所述的电机综合保护装置，其特征在于，还包括A/D转换器，所述A/D转换器连接在滤波器与单片机之间。

3.根据权利要求1所述的电机综合保护装置，其特征在于，还包括信号传感器与RS485通讯接口，所述单片机、信号传感器与RS485通讯接口依次连接。

4.根据权利要求1所述的电机综合保护装置，其特征在于，还包括人机交互单元，所述人机交互单元与单片机连接。

5.根据权利要求1所述的电机综合保护装置，其特征在于，还包括执行继电器，所述执行继电器与单片机连接，并通过执行继电器的输出控制接点与电源连接。

6.根据权利要求1所述的电机综合保护装置，其特征在于，所述滤波器为EMC滤波器。

7.根据权利要求1所述的电机综合保护装置，其特征在于，所述单片机的型号为P89LPC936。