CN205509473U - 一种低压电动机保护装置 - Google Patents

Abstract

一种低压电动机保护装置，属于低压电气技术领域。所述低压电动机保护装置采用模块化设计，包括测量模块、微处理器模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输出模块、显示和按键模块、通信模块和电源模块，低压电动机保护装置可与断路器、接触器、电动机起动器等电器元件构成电动机保护控制单元，对低压电动机所产生的各种故障进行全面的保护，具有现场控制、远程控制、参数测量、数据通信、液晶显示、信号报警功能，与同类装置相比，实现了低压电动机保护的智能化和网络化。

Description

一种低压电动机保护装置

技术领域

本实用新型涉及交流电动机保护领域，特别涉及一种低压电动机保护装置，属于低压电气技术领域。

背景技术

电动机是一种电能到机械能的能量转换设备，是动力设备中的主力军。电动机因其结构简单、价格低廉、机械特性较好、运行维护方便等优点在国民经济各行业中获得了广泛的应用。在电动机实际使用的过程中，由于自动化生产过程中各种自动控制设备的出现，要求电动机经常运行在频繁启动、制动、正反转以及变负荷等多种工况，造成电动机的使用条件恶化。恶劣的运行环境以及超技术条件运行，是导致电动机各类故障产生的主要原因。电动机故障或损坏带来的直接和间接损失是相当巨大的。因此，研究有效的电动机保护方法与设备，使其既能对电动机可能出现的各种故障进行可靠的保护，又能充分发挥电动机的运行效率，对国民经济的发展和减小生产过程中的经济损失有重要的意义。传统的低压电动机保护装置主要由机械式、电磁式、电子式等分立电路元件构成，主要靠在低压电动机的供电回路中安装单一的受控制器控制的接触器，当出现故障时，控制接触器分断，从而断开低压电动机的供电回路，实现保护。该方案存在保护功能单一、功能扩展不够灵活、保护特性不易改变等缺点，并且不能对低压电动机的运行状态进行全面的检测和判断，无法为低压电动机提供全面的保护。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种低压电动机保护装置。

为实现本实用新型的目的，采用了下述的技术方案：一种低压电动机保护装置，采用模块化设计，包括测量模块、微处理器模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输出模块、显示和按键模块、通信模块和电源模块，所述测量模块包括电流互感器、电压互感器和信号调理电路，电流互感器、电压互感器的输入端分别与低压电动机电流输入端、电压输入端连接，信号调理电路的输入端分别与电流互感器、电压互感器的输出端连接，信号调理电路的输出端与所述微处理器模块内置ADC的输入端连接，用于采集低压电动机运行参数，所述开关量输入模块包括开关量输入电路和光电隔离电路，开关量输入电路的输出端与光电隔离电路的输入端连接，光电隔离电路的输出端与所述微处理器模块连接，用于采集电动机控制电路外部的开关量输入状态，所述开关量输出模块包括光电隔离电路和开关量输出电路，光电隔离电路的输入端与所述微处理器模块连接，光电隔离电路的输出端与开关量输出电路的输入端连接，用于给控制电路外部提供开关量输出，以驱动报警或跳闸电路，所述模拟量输出模块与所述微处理器模块连接，用于为外部电路提供4~20mA的电流输出信号，所述显示和按键模块与所述微处理器模块连接，用于显示数据、配置功能和设置参数，所述通信模块与所述微处理器模块连接，用于与上位机进行数据通信，所述电源模块与所述微处理器模块连接，为整个装置提供合适的工作电压，所述微处理器模块是整个保护装置的核心，包括ARM微处理器、复位电路、晶振电路、存储电路，用于以完成数据采样、数据计算、保护判断、数据通信、参数设置和故障记录等功能；进一步优化方案，所述测量模块中的电流互感器使用变比为100A/7.07V的电流互感器，电压互感器使用变比为2mA/2mA的电流型电压互感器；进一步优化方案，所述微处理器模块采用的ARM微处理器芯片型号为LM3S2B93；进一步优化方案，所述模拟量输出模块采用的芯片型号为DAC161P997。

作为本实用新型的进一步优化方案，所述通信模块包括两路RS485总线通信接口和一路以太网RJ45通信接口，其中RS485总线接口采用的芯片型号为SN65LBC184D，RJ45接口采用的芯片型号为ENC28J60。

本实用新型的积极有益技术效果在于：所述低压电动机保护装置可与断路器、接触器、电动机启动器等电器元件构成电动机保护控制单元，对低压电动机所产生的各种电气故障进行全面的保护，提高低压电动机的使用率，延长使用寿命。保护装置具有现场控制、远程控制、参数测量、数据通信、液晶显示、信号报警等功能，可以根据实际需要进行灵活配置，具有多功能、高性价比、接线灵活、使用方便等优点，实现了低压电动机保护的智能化和网络化。

附图说明

图1是本实用新型所述低压电动机保护装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图1所示，一种低压电动机保护装置，采用模块化设计，包括由测量模块、微处理器模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输出模块、显示和按键模块、通信模块和电源模块。

所述测量模块包括电流互感器、电压互感器和信号调理电路，电流互感器、电压互感器的输入端分别与低压电动机电流输入端、电压输入端连接，信号调理电路的输入端与电流互感器、电压互感器的输出端连接，信号调理电路的输出端与所述微处理器模块内置ADC的输入端连接，电流互感器使用变比为100A/7.07V的电流互感器，电压互感器使用变比为2mA/2mA的电流型电压互感器，信号调理电路由电阻分压电路、求和运算电路和低通滤波电路构成，所述电压互感器和电流互感器将低压电动机输入电压和输入电流转换成幅值为-10V~10V的交流电压，-10V~10V的交流电压在信号调理电路的作用下完成电压适配和电压平移，变换为0.1V~2.9V的单极性信号，送至所述微处理器模块内置A/D转换器的输入端。

所述微处理器模块是整个保护装置的核心，包括ARM微处理器、复位电路、晶振电路、存储电路，用于以完成数据采样、数据计算、保护判断、数据通信、参数设置和故障记录等功能，所述微处理器模块选用的ARM处理器型号为LM3S2B93，LM3S2B93具有ARM Cortex-M3处理器内核，时钟频率最高可达80MHz，片内集成有256KB的FLASH ROM和96KB的SRAM，含有16路10位A/D转换器（输入电压为0~5V，采样速率为1M 采样/秒），含有8个多功能串行口，支持UART、I²C、SSPI和I²S四种功能配置，含有4个32位定时器和2个看门狗定时器，具有集成度高、硬件可靠性和稳定性强、数据处理能力强、低功耗等优点。

所述开关量输入模块与所述微处理器模块连接，用于采集低压电动机控制电路外部开关量输入信号，包括电动机启动、停车、远程/就地等控制按钮和负荷开关位置信号、断路器位置信号等开关量信号。

所述开关量输出模块与所述微处理器模块连接，用于给控制电路外部提供开关量输出信号，以驱动报警或跳闸电路。

所述模拟量输出模块与所述微处理器模块连接，为外部电路提供4~20mA的电流输出，使用芯片DAC161P997实现。

所述显示和按键模块与所述微处理器模块连接，用于显示数据、配置功能和设置参数，显示器件使用128×64液晶显示屏，按键使用独立按键实现，共有6个独立按键。

所述电源模块与所述微处理器模块连接，为整个装置提供合适的工作电压，包括+24V、+5V、+3.3V、+1.5V直流电压。

所述通信模块与所述微处理器模块连接，用于与上位机进行数据通信，完成对电动机的远程在线监测及数据处理，包括两路RS485总线通信接口和一路以太网RJ45通信接口，RS485总线接口使用芯片SN65LBC184D实现，RJ45接口使用芯片ENC28J60实现。

所述低压电动机保护装置具有低压电动机启停操作、保护/控制、故障信息输出、保护功能全面等特点，电动机启动、停车具有本地操作(显示和按键操作)、远程操作(通讯网络遥控操作)两种操作方式，配置有远程/就地控制开关，当远程/就地开关有效时为远程操作模式，禁止本地操作，当远程/就地开关无效时为本地操作模式，禁止远程操作。

所述低压电动机保护装置具有电动机故障信息输出继电器，触点为常开，用以指示电动机的故障状态，当控制器发出告警或跳闸故障信息后，故障继电器触点闭合，故障指示灯亮，若故障信息被清除，则继电器触点打开，故障指示灯灭。

所述低压电动机保护装置具有启动超时保护、定时限过负荷保护、反时限过负荷保护、电流不平衡保护、堵转保护、过热保护、断相保护、欠电压保护、过电压保护等保护功能，各保护功能通过保护软压板进行投入或退出，可以对低压电动机所产生的各种电气故障进行全面的保护，提高低压电动机的使用率，延长使用寿命。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在本实用新型的基础上所作出的变化、改型、添加或者替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种低压电动机保护装置，包括测量模块、微处理器模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输出模块、显示和按键模块、通信模块和电源模块，所述测量模块包括电流互感器、电压互感器和信号调理电路，电流互感器、电压互感器的输入端分别与低压电动机电流输入端、电压输入端连接，信号调理电路的输入端分别与电流互感器、电压互感器的输出端连接，信号调理电路的输出端与所述微处理器模块内置ADC的输入端连接，用于采集低压电动机运行参数，所述开关量输入模块包括开关量输入电路和光电隔离电路，开关量输入电路的输出端与光电隔离电路的输入端连接，光电隔离电路的输出端与所述微处理器模块连接，用于采集电动机控制电路外部的开关量输入状态，所述开关量输出模块包括光电隔离电路和开关量输出电路，光电隔离电路的输入端与所述微处理器模块连接，光电隔离电路的输出端与开关量输出电路的输入端连接，用于给控制电路外部提供开关量输出，以驱动报警或跳闸电路，所述模拟量输出模块与所述微处理器模块连接，用于为外部电路提供4~20mA的电流输出信号，所述显示和按键模块与所述微处理器模块连接，用于显示数据、配置功能和设置参数，所述通信模块与所述微处理器模块连接，用于与上位机进行数据通信，所述电源模块与所述微处理器模块连接，为整个装置提供合适的工作电压，所述微处理器模块是整个保护装置的核心，包括ARM微处理器、复位电路、晶振电路、存储电路，用于以完成数据采样、数据计算、保护判断、数据通信、参数设置和故障记录功能。

2.根据权利要求1所述的一种低压电动机保护装置，其特征在于：所述测量模块中的电流互感器使用变比为100A/7.07V的电流互感器，电压互感器使用变比为2mA/2mA的电流型电压互感器。

3.根据权利要求1所述的一种低压电动机保护装置，其特征在于：所述微处理器模块采用的芯片型号为LM3S2B93。

4.根据权利要求1所述的一种低压电动机保护装置，其特征在于：所述模拟量输出模块采用的芯片型号为DAC161P997。

5.根据权利要求1所述的一种低压电动机保护装置，其特征在于：所述通信模块包括两路RS485总线通信接口和一路以太网RJ45通信接口，其中RS485总线接口采用的芯片型号为SN65LBC184D，RJ45接口采用的芯片型号为ENC28J60。