CN216215862U - 一种具有故障保护功能的智能电动机控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，包括：电源模块、控制单元、检测单元、触发单元、若干可控硅及电流互感器单元；电流互感单元与所述检测单元连接；检测单元与控制单元连接；触发单元与控制单元连接；可控硅与触发单元连接；控制单元与电源模块连接。本实用新型解决了对电机进行正反相频繁切换，造成在电压瞬态突变时对电机进行冲击以致造成电机易损坏，以及在电机出现各种故障时无法进行及时准确地监控和采用有效的保护措施的技术问题。能够在电机出现各种故障时能够及时采取有效的保护措施，并且通过控制可控硅实现三相交流电动机定子的相序切换和电动机的通断，适合于电机正反相动作频繁的电气控制系统。

Description

一种具有故障保护功能的智能电动机控制器

技术领域

本实用新型涉及控制器技术领域，尤其涉及一种具有故障保护功能的智能电动机控制器。

背景技术

电机被广泛的应用在工业生产的各个领域,及时准确地监测电机工作情况,是保证生产安全的重要措施，尤其是在起重、钢铁、冶炼等重工业中使用大电流三相电动机的场合,需要电机正反相频繁切换时，很难对电机进行控制，并且由于电机工作的现场环境很复杂，很容易影响传统电机监测设备的监控效果，电机本身的价值较大,对其运行状态更是要进行实时准确地监控并及时采用有效保护措施，并且，在生产作业过程中，无法对电机进行正反相频繁切换，并且电机监测设备易受到环境因素的影响，在电机出现各种故障时无法进行及时准确地监控和采用有效的保护措施的技术问题。因此，迫切需要完善电动机的监测和保护设备，并实现对生产过程中电机的故障诊断和集中控制,防止电机烧毁事故的发生,避免经济损失。

发明内容

本实用新型提供一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，以解决在生产作业过程中，无法对电机进行正反相频繁切换，并且电机监测设备易受到环境因素的影响，在电机出现各种故障时无法进行及时准确地监控和采用有效的保护措施的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，所述智能电动机控制器包括：电源模块、控制单元、检测单元、触发单元、若干可控硅及电流互感器单元；

所述电流互感单元与所述检测单元连接，以通过检测电机电流为所述检测单元提供输入信号；

所述检测单元与所述控制单元连接，以使得输入电流在瞬态高压条件下不损坏所述智能电动机控制器；

所述触发单元与所述控制单元连接，以接收控制单元所发出的触发信号，实现对三相交流电动机定子的相序切换及电动机通断的控制；

所述可控硅与所述触发单元连接，以通过所述触发单元实现对若干所述可控硅的正反向触发，同时对所述可控硅两侧电压进行检测；

所述控制单元与所述电源模块连接，以对所述智能电动机控制器提供电源。

进一步的，所述智能电动机控制器还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元连接，所述显示单元包括显示屏、按键以及LED灯。

进一步的，所述智能电动机控制器还包括时钟单元和存储单元；

所述时钟单元与所述控制单元连接，以实现为所述智能电动机控制器提供时间基准，记录故障发生的具体时间；

所述存储单元与所述控制单元连接，以将所述智能电动机控制器所发生的故障信息进行存储。

进一步的，所述智能电动机控制器还包括温控单元，以实现对整个装置的温度监控。

进一步的，所述控制单元包括单片机，实现对控制单元电路的控制；所述控制单元电路包括电源电路、时钟电路、存储电路、可控硅触发电路、可控硅触发检测电路、正反向输入控制电路、温度控制电路和电机运行状态检测电路；所述电源电路、时钟电路、存储电路、可控硅触发电路、可控硅触发检测电路、正反向输入控制电路、温度控制电路和电机运行状态检测电路均集成于所述控制单元。

有益效果：本实用新型提供一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，解决了对电机进行正反相频繁切换，造成在电压瞬态突变时对电机进行冲击以致造成电机易损坏，以及在电机出现各种故障时无法进行及时准确地监控和采用有效的保护措施的技术问题。能够在电机出现各种故障时能够及时采取有效的保护措施，并且通过控制可控硅实现三相交流电动机定子的相序切换和电动机的通断，适合于电机正反相动作频繁的电气控制系统。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具有故障保护功能的智能电动机控制器的功能结构框图；

图2为本实用新型具有故障保护功能的智能电动机控制器的触发单元检测电路图；

图3为本实用新型具有故障保护功能的智能电动机控制器的电机运行状态检测电路图；

图4为本实用新型具有故障保护功能的智能电动机控制器的时钟电路图；

图5为本实用新型具有故障保护功能的智能电动机控制器的存储电路图；

图6为本实用新型具有故障保护功能的智能电动机控制器的温度控制电路图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供了一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，其特征在于，所述智能电动机控制器包括：电源模块、控制单元、检测单元、触发单元、若干可控硅及电流互感器单元；优选地，本实施例中包括五组可控硅，如附图1所示。

所述控制单元是整个智能电动机控制器的核心，包括PIC单片机，实现对控制单元电路的控制。

所述控制单元电路包括电源电路、单片机最小系统电路、时钟电路、存储电路、可控硅触发电路、可控硅触发检测电路、正反向输入控制电路、温度控制电路和电机运行状态检测电路；所述电源电路、单片机最小系统电路、时钟电路、存储电路、可控硅触发电路、可控硅触发检测电路、正反向输入控制电路、温度控制电路和电机运行状态检测电路均集成于所述控制单元。

所述单片机最小系统电路包括复位电路、晶振电路等。

所述电流互感单元包括电流互感器1、电流互感器2和电流互感器3，分别检测三相电动机的U相、V相、W相电流信号，所述电流互感单元与所述检测单元连接，以通过检测三相电动机的U相、V相、W相电流信号，为所述检测单元提供输入信号；优选地，本实施例中的电流互感单元采用电流互感器。

所述检测单元与所述控制单元连接，通过所述电机运行状态检测电路实现对检测智能电动机是否正常运行，如附图3所示，具体的，所述检测单元将电流互感器检测的电流信号，串联1欧/5W水泥电阻转换成电压信号，经运放放大(阻抗转换)接入单片机内部A/D进行测量，通过在电路中添加瞬态抑制管及稳压管，保证输入电路在瞬态高压条件下不致损坏。检测单元同时对PTC热敏电阻阻值进行检测。

所述触发单元与所述控制单元连接，接收控制单元所发出的触发信号，具体的，通过所述可控硅触发电路、可控硅触发检测电路和正反向输入控制电路实现对三相交流电动机定子的相序切换及电动机通断的控制，实现所述可控硅与所述触发单元连接，以通过所述触发单元实现对五组所述可控硅的正反向触发，同时对所述可控硅两侧电压进行检测，所述正反向输入控制电路能够控制电动机的正向即反向转动。其中，所述可控硅触发检测电路通过采集电压信息，经过放大器比较，得到数值信号，经过处理单元处理，检测可控硅的导通与截止状态，如附图2所示；并将所述可控硅的导通或者截止状态反馈到所述控制单元中。

所述控制单元与所述电源模块连接，以对所述智能电动机控制器提供电源。具体的，本实施例中的电源模块是外部变压器，所述控制单元通过电源电路将变压器输入的交流电压进行转换，输出5V、3.3V的直流电压，以供所述智能电动机控制器使用。

所述智能电动机控制器还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元连接，所述显示单元包括显示屏、按键以及LED灯。具体的，在本实施例中所述显示屏采用的是LCD12832双行显示屏，用于实时显示三相电机的运行状态；通过所述按键对所述控制器提供按键操作，共设置五个按键，分别为增加、减少、翻页、移位、参数，通过按键输入对电动机各种故障参数进行预先设定；所述LED灯在三相电机运行出现故障时能够进行报警提示。

所述智能电动机控制器还包括时钟单元和存储单元；

所述时钟单元与所述控制单元连接，通过所述时钟电路，实现为所述智能电动机控制器提供时间基准，记录故障发生的具体时间；具体的，所述时钟单元采用PCF8563芯片，其电路图如附图4所示。

所述存储单元与所述控制单元连接，通过所述存储电路，以将所述智能电动机控制器所发生的故障信息进行存储。具体的，所述存储单元采用24W256芯片，其电路图如附图5所示。

所述智能电动机控制器还包括温控单元，本实施例中的温控单元采用常用的温度传感器，以通过温度控制电路实现对整个装置的温度监控，如附图6所示。

具体的，所述智能电动机控制器实施检测是否有正反向的输入信号，当有正反向信号输入控制时，控制单元发出相应的触发信号对可控硅进行触发，同时检测触发单元反馈的可控硅导通或者截止信号，并将正反向的导通或者截止状态信息和可控硅模块的是否正确导通和截止的信息在显示屏上实时显示。本实施例的控制器还能够通过显示单元进行参数设置，实现对电动机故障参数的设定，具体包括反时限过流、定时限过流、瞬动过流、缺相、三相电流不平衡、欠流、PTC过热等。

当智能电动机开启时，启动单片机的AD转换功能，选择AD通道并且读取监测单元所采集到的电动机三相电流值和PTC电阻值，对所述采集到的数据进行滤波，计算实际的三相电流值和PTC电阻值。进而判断是否出现过流，欠流，三相不平衡或者缺相故障，当电机运行过程中出现如上述各种故障时，控制单元理解输出控制指令，封锁五组可控硅模块的输出，即对智能电动机控制器进行故障保护，并记录故障的具体发生时间及故障类型，并通过显示单元进行查看。然后根据所述温控单元监控所得温度，检测出是否存在过温故障，若存在过温故障，则封锁所有输出，电机停止运行。若不存在故障，则进行正反向输入指令检测，当检测到正相输入指令时，触发正相可控硅导通，电机正转羸弱检测到反相输入指令时，触发反相可控硅导通，电机反转；若检测到正反相输入指令均存在时，则判断输入指令错误，封锁所有输出，电机停止运转；若检测到正反相输入指令均不存在时，此时无有效的输入指令，电机不工作，封锁所有输出，电机停止运行。以上仅为表达本实施例控制器的工作过程原理，至于通过指令控制主控单元的程序过程不属于本专利技术点，因此这里不进行赘述。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的智能电动机控制器适合于电机正反相动作频繁的电气控制系统，并且能够实时显示可控硅开关状态和故障信息，三相电流数值显示；使用寿命长，可靠性高。具有智能化、抗干扰能力强的优点。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，其特征在于，所述智能电动机控制器包括：电源模块、控制单元、检测单元、触发单元、若干可控硅及电流互感器单元；

所述电流互感单元与所述检测单元连接，以通过检测电机电流为所述检测单元提供输入信号；

所述检测单元与所述控制单元连接，以使得输入电流在瞬态高压条件下不损坏所述智能电动机控制器；

所述触发单元与所述控制单元连接，以接收控制单元所发出的触发信号，实现对三相交流电动机定子的相序切换及电动机通断的控制；

所述可控硅与所述触发单元连接，以通过所述触发单元实现对若干所述可控硅的正反向触发，同时对所述可控硅两侧电压进行检测；

所述控制单元与所述电源模块连接，以对所述智能电动机控制器提供电源。

2.根据权利要求1所述的一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，其特征在于，所述智能电动机控制器还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元连接，所述显示单元包括显示屏、按键以及LED灯。

3.根据权利要求1所述的一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，其特征在于，所述智能电动机控制器还包括时钟单元和存储单元；

所述时钟单元与所述控制单元连接，以实现为所述智能电动机控制器提供时间基准，记录故障发生的具体时间；

所述存储单元与所述控制单元连接，以将所述智能电动机控制器所发生的故障信息进行存储。

4.根据权利要求1所述的一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，其特征在于，所述智能电动机控制器还包括温控单元，以实现对整个装置的温度监控。

5.根据权利要求1所述的一种具有故障保护功能的智能电动机控制器，其特征在于，所述控制单元包括单片机，实现对控制单元电路的控制；所述控制单元电路包括电源电路、时钟电路、存储电路、可控硅触发电路、可控硅触发检测电路、正反向输入控制电路、温度控制电路和电机运行状态检测电路；所述电源电路、时钟电路、存储电路、可控硅触发电路、可控硅触发检测电路、正反向输入控制电路、温度控制电路和电机运行状态检测电路均集成于所述控制单元。

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