CN2531564Y - 一种数字电子电动机保护器 - Google Patents

Abstract

一种数字电子电动机保护器，属控制技术领域，所要解决的问题是提供一种反应灵敏、控制精度高、抗干扰能力强且体积较小、成本低的电动机保护器。其技术方案为，整个装置由电流监测、脉宽调制、额定电流设定、延时设定、复位、微处理器、继电控制、温度监测及显示报警等电路组成。本实用新型可对电动机的工作电流和温度采样，然后进行脉宽调制，变换为脉冲信号，从而对电动机的工作状态进行精确的监控。本实用新型反应灵敏、控制精度高、抗干扰能力强且体积较小、成本低，可替代目前广泛使用的各类电机保护器。

Description

一种数字电子电动机保护器

技术领域

本实用新型涉及一种电动机保护器，属控制技术领域。

背景技术

电动机保护装置是电动机常用的配套产品，现有的保护装置有以热继电器为主的机械式和模拟电子式两种，这两种产品均有一定的缺陷。在机械式产品中，热继电器受工作环境的影响较大，且其温度感应片易老化，已经列入被淘汰产品的范围；其它机械式保护产品如过流继电器等相对成本较高、功能单一。模拟电子式产品则有控制精度不准确、反应不灵敏的缺点。当前，科学技术的飞速发展，使得数字电子技术进入生产和生活的各个领域，将数字电子技术应用于机电产品保护已经成为一种趋势。目前市场上采用数字电子技术的电动机保护装置大多具有体积较大、成本高等缺点。

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种反应灵敏、控制精度高且体积较小、成本较低的数字电子电动机保护器。

本实用新型所称问题的解决方案是：

一种数字电子电动机保护器，它的主要电路有脉宽调制电路2、额定电流设定电路3、延时时间设定电路4、微处理器11、继电器控制电路6，主回路的交流接触器12接在电动机电源中，其控制线圈与继电器控制电路6相连接，各部分电路结构为：

a.电流监测电路1和脉宽调制电路2

电流检测电路1为3个相同的电路，每一个电路中的电流互感器L1一端接二极管D1的正极，后者负极接电容E1和电阻R1的一端，L1的另一端接地，电阻R1接电阻R2；

脉宽调制电路2为3个相同的电路，每个电路的输入端接电流检测电路，输出端接微处理器IC1，其电路由反相器F1、F2，二极管D2、D3，电阻R2、R3、R4及电容C3构成，其中，反相器F1的2脚与F2的3脚相连，然后与二极管D2的负极、D3的正极相接，反相器F2的4脚与电容C3相连，然后共同接到微处理器IC1的第19脚，二极管D2的正极接到电阻R3的一端，电阻R2接电阻R4的一端，反相器F1的1脚、电阻R3、R4和电容C3均有一端接地。

b.额定电流设定电路3

所述额定电流设定电路3由反相器F7、F8，二极管D10、D11，电阻R13、R14及电容C6组成，其中，反相器F7的5脚与F8的8脚相连，然后与二极管D11的负极、D10的正极相连，电阻R13、R14分别接二极管D10的负极、D11的正极，反相器F7的6脚为输出脚，它接微处理器IC1的第16脚，反相器F8的9脚、电阻R13、R14及电容C6均有一脚接地。

c.延时时间设定电路4

所述延时时间设定电路4由反相器F9、F10，二极管D12、D13，电阻R15、R16及电容C7组成，其中，反相器F9的5脚与F10的8脚相连，然后与二极管D13的负极、D12的正极相连，电阻R15、R16分别接二极管D12的负极、D13的正极，反相器F9的6脚为输出脚，它接微处理器IC1的第15脚，反相器F10的9脚、电阻R15、R16及电容C7均有一脚接地。

d.继电器控制电路6

所述继电器控制电路6由电阻R17、三极管N1、继电器J组成，其中，三极管N1的基极通过电阻R1接微处理器IC1的11脚，发射极接地，集电极接继电器J线圈的一端，继电器J线圈的另一端接直流电源，继电器J的常闭触头接电动机主回路交流接触器的线圈。

上述数字电子电动机保护器，它还设有温度监测电路7，所述温度监测电路7采用MAX1618芯片，它的DXP、DXN引脚分别接温度传感器t的两端，SMBCLK、SMBDATA引脚分别接微处理器IC1的7脚和8脚，ADD0、ADD1、GND引脚共同接地。

上述数字电子电动机保护器，它还设有复位电路5，所述复位电路5由按钮S1、电阻R18及电容E4构成，其中，电容E4并接在按钮S1上并一起接电源Vcc端，电阻R18一端接按钮，另一端接地，按钮S1的一端接微处理器IC1的1脚。

上述数字电子电动机保护器，它还设有工作状态指示电路8和工作状态显示电路9，所述工作状态指示电路8由发光二极管P1、P2、P3、P4、P5，限流电阻R19、R20、R21、R22、R23组成，上述各发光二极管的负极接地，其正极分别通过各自的限流电阻接微处理器IC1的6、3、2、14、13脚；所述工作状态显示电路9采用液晶显示块DISP，它的二个控制端分别接微处理器IC1的7、8引脚。

上述数字电子电动机保护器，它还设有报警控制电路10，所述报警控制电路10由扬声器SP、三极管N2、电阻R24构成，其中，三极管N2的基极通过电阻R24接微处理器IC1的12脚，发射极接地，集电极接扬声器SP一端，扬声器SP另一端接15V电压。

采用这种结构的数字电子电动机保护器可通过电流互感器和温度传感器对电动机的工作电流和温度采样，然后进行脉宽调制，变换为脉冲数字信号，从而对电动机的工作状态进行精确的监控。本产品反应灵敏、控制精度高、抗干扰能力强且体积较小、成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型的主回路原理示意图；

图2是本实用新型的电原理框图；

图3是本实用新型的电原理图；

图4是本实用新型的程序流程图。

具体实施方式

图1显示，本实用新型的交流接触器接在电动机的三相电源中，控制电动机的电源的通断；三个电流互感器采集电动机电流状态，并把信号整形后送给微处理器；微处理器采用89C2051，由它对信号进行处理，在出现不正常情况时启动继电器控制电路，断开其常闭触点，使交流接触器的线圈停止供电，从而断开电动机的电源。

图3中所示的电流监测电路1和脉宽调制电路2均包括3个结构相同的部分，每个部分分别接收及处理电动机某一相电源的信号。电路工作时，电流互感器L1感应相路工作电流的大小，二极管D1对感应电流整流，经电容E1滤波，再经电阻R2送至R4。由该电压对脉冲发生器的脉冲宽度进行调制，脉冲宽度反映了该相工作电流的大小，最后调制好的信号送到微处理器IC1的19脚。微处理器IC1对送过来的信号进行鉴别，判断该相电流是否处于过流状态。电路图中的第二、三两个部分的结构和工作过程与第一个部分完全相同，故不再赘述。

图中所示的额定电流设定电路3在工作时，由电位器R13对脉冲宽度进行调节，其输出送微处理器IC1的16脚，由微处理器IC1对此信号进行处理，将脉冲宽度换算为设定电流值的大小。

图中所示的延时时间设定电路4在工作时，由电位器R15对脉冲宽度进行调节，其输出送微处理器IC1的15脚，由微处理器IC1对此信号进行处理，将脉冲宽度换算为实际延时数值的大小。

本实用新型采用的反相器型号为4069芯片。

图中所示的继电器控制电路6在电路正常工作时，微处理器IC1的11脚为低电平，此时继电器J不工作；当电路检测出故障时(过流、漏电)，IC1的11脚将变为高电平，则三极管N1处于饱和状态，继电器J启动，断开电机电源。

图中所示的温度监测电路7中的温度传感器埋置于电动机铁芯或线圈处，以采集电动机工作温度。

图中所示的工作状态指示电路8中的发光二极管P1、P2、P3、P4、P5分别显示过流、断相、漏电、温度过高等故障状态。

图中所示的工作状态显示电路9可实时显示电动机的工作电流和工作温度。S2为显示模式转换按钮，可在电流强度和温度之间转换。S2的一端接地，另一端接IC1的9脚。

本实用新型的工作过程如下：

由电流互感器对电动机的工作电流进行采样，采样值经过二极管和电容器组成的整流滤波电路后，变为电压信号，送脉宽调制器。脉宽调制器的输出信号送给微处理器，微处理器对脉宽调制信号进行计时，从而将电动机的工作电流变换为计时时间长度。微处理器将计时时间长度与电位器设定的额定电流(已由脉宽调制器将设定的工作电流转换为计时时间)进行比较，判断电动机是否处于过流状态。当电动机处于过流状态，警报器报警，在电位器设定的延时时间后，若微处理器检测电动机仍处于过流状态，微处理器将通过控制继电器关断交流接触器，将电动机的电源切断，从而达到保护电动机的目的。

当微处理器监测电动机的三相工作电流值的大小不一致的程度超过一定限度时，则判断电动机处于漏电状态，微处理器将通过继电器关断交流接触器，将电动机的电源切断，达到保护的目的。

由温度传感器对电动机工作温度进行监测，检测值经模数转换电路变换为具体的温度值，微处理器读入温度值，当温度超过设定值时，扬声器SP报警，在设定的延时时间后(由程序设定)，微处理器按照上述过程切断电动机电源，以保护电动机。

图4为本实用新型的程序流程图，当复位电路将微处理器复位后，程序便从该流程图的“开始”框开始执行。

Claims (5)

1.一种数字电子电动机保护器，其特征在于：它的主要电路有脉宽调制电路[2]、额定电流设定电路[3]、延时时间设定电路[4]、微处理器[11]、继电器控制电路[6]，其中，交流接触器[12]接在电动机电源中，其控制线圈与继电器控制电路[6]相连接，各部分电路结构为：

a.电流监测电路[1]和脉宽调制电路[2]

电流检测电路[1]为3个相同的电路，每一个电路中的电流互感器L1一端接二极管DI的正极，后者负极接电容E1和电阻R1的一端，L1的另一端接地，电阻R1接电阻R2；

脉宽调制电路[2]为3个相同的电路，每个电路的输入端接电流检测电路，输出端接微处理器IC1，其电路由反相器F1、F2，二极管D2、D3，电阻R2、R3、R4，电容C3构成，其中，反相器F1的2脚与F2的3脚相连，然后与二极管D2的负极、D3的正极相接，反相器F2的4脚与电容C3相连，然后共同接到微处理器IC1的第19脚，二极管D2的正极接到电阻R3的一端，电阻R2接电阻R4的一端，反相器F1的1脚、电阻R3、R4及电容C3均有一端接地。

b.额定电流设定电路[3]

所述额定电流设定电路[3]由反相器F7、F8，二极管D10、D11，电阻R13、R14，电容C6组成，其中，反相器F7的5脚与F8的8脚相连，然后与二极管D11的负极、D10的正极相连，电阻R13、R14分别接二极管D10的负极、D11的正极，反相器F7的6脚为输出脚，它接微处理器IC1的第16脚，反相器F8的9脚、电阻R13、R14及电容C6均有一脚接地。

c.延时时间设定电路[4]

所述延时时间设定电路[4]由反相器F9、F10，二极管D12、D13，电阻R15、R16，电容C7组成，其中，反相器F9的5脚与F10的8脚相连，然后与二极管D13的负极、D12的正极相连，电阻R15、R16分别接二极管D12的负极、D13的正极，反相器F9的6脚为输出脚，它接微处理器IC1的第15脚，反相器F10的9脚、电阻R15、R16及电容C7均有一脚接地。

d.继电器控制电路[6]

所述继电器控制电路[6]由电阻R17、三极管N1及继电器J组成，其中，三极管N1的基极通过电阻R1接到微处理器IC1的11脚，发射极接地，集电极接继电器J线圈的一端，继电器J线圈的另一端接直流电源，继电器J的常闭触头接电动机主回路接触器的线圈。

2.根据权利要求1所述的数字电子电动机保护器，其特征在于：它还设有温度监测电路[7]，所述温度监测电路[7]采用MAX1618芯片，它的DXP、DXN引脚分别接温度传感器t的两端，SMBCLK、SMBDATA引脚分别接微处理器IC1的7脚和8脚，ADD0、ADD1、GND引脚共同接地。

3.根据权利要求2所述的数字电子电动机保护器，其特征在于：它还设有复位电路[5]，所述复位电路[5]由按钮S1、电阻R18及电容E4构成，电容E4并接在按钮S1上并一起接电源Vcc端，电阻R18一端接按钮，另一端接地，按钮S1的一端接微处理器IC1的1脚。

4.根据权利要求3所述的数字电子电动机保护器，其特征在于：它还设有工作状态指示电路[8]和工作状态显示电路[9]，所述工作状态指示电路[8]由发光二极管P1、P2、P3、P4、P5，限流电阻R19、R20、R21、R22、R23组成，上述各发光二极管的负极接地，其正极分别通过各自的限流电阻接微处理器IC1的6、3、2、14、13脚；所述工作状态显示电路[9]采用液晶显示块，它的二个控制端分别接微处理器IC1的7、8引脚。

5.根据权利要求4所述的数字电子电动机保护器，其特征在于：它还设有报警控制电路[10]，所述报警控制电路[10]由扬声器SP、三极管N2及电阻R24构成，其中，三极管N2的基极通过电阻R24接微处理器IC1的12脚，发射极接地，集电极接扬声器SP一端，扬声器SP另一端接15V电压。