汕头电动机保护器生产厂家
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产品描述

电动机保护器在国民经济和节能事业中的重要意义
电动机保护器(电机保护器)是发电、供电、用电系统的重要器件。是跨行业、量大面广、节能效果显著的节能机电产品。
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简易型电动机保护器的设计
  摘要:本文介绍了一种以ARM为核心的智能电动机保护器,设计了相关信号处理电路、显示电路、I/O控制电路及通信电路,编写了相关电动机故障保护算法软件。市场应用表明,该电动机保护器能够保证电动机的可靠运行。
  0、引言
   随着电子技术的不断发展,电动机保护器正朝着智能化、数字化、综合化的方向发展。目前,市场上常规的综合型电动机保护器大都具备了比较齐全的保护功能,但体积较大、安装不便且价格十分昂贵,这使得综合型电动机保护器的推广受到很大局限。在采矿场所,受到现场空间限制,且只需要基本的电动机保护功能,为解决上述问题,研制一种符合国家标准并且高性价比的电动机保护器很有必要。本文以ARM为处理器,开发了一款经济实用的简易型低压电动机保护器。
  1、设计依据及功能
  简易型低压电动机保护器包括以下功能:
   (1)基本保护功能:断相、启动超时、反时限过载、接地、三相不平衡、堵转、阻塞、短路、过压等保护功能,符合GB14048.4、GB14048.6等标准。
   (2)选配保护功能:可选配外部故障、漏电、定时限过载、欠载、欠压等保护功能,符合GB14048.4、GB14048.6等标准。
   (3)测量和通信功能:可测量三相电流、剩余电流、三相电压;具有RS485通信接口,采用Modbus通信协议,通信符合GBZ19582.1、GBZ19582.2标准。
   (4)DI/DO、变送输出功能:支持2路DI、4路DO;支持1路4~20mA变送输出。
   (5)安装方式:采用导轨安装或螺丝固定安装,3种额定电流规格分别为5A、25A、100A。
  2、硬件方案
   简易型电动机保护器采用低成本设计方案,整个系统由处理单元、电源模块、信号处理单元、按键模块、显示模块、I/O控制模块、变送输出模块、通讯模块等构成。
  2.1信号处理单元
   信号处理单元电路如图2所示,经过基准电压信号Vref将传感器检测的信号抬升,限定在0~3.3V信号内,输入处理单元,实现交流采样。为保证交流采样的精度,采用了分档处理交流信号的方式,在输入大信号时,信号经过抬升并滤波后直接进入CPU进行采样处理;在输入小信号时,信号抬升后需经过运算放大器信放大并滤波后进入CPU进行采样处理。
  2.2控制模块
   控制模块由开关量输入和继电器输出构成。开关量输入采用保护器内部提供的15V电源供电,并采用光耦隔离来增强开关量输入抗干扰性和满足保护器工频耐压的要求,开关量输入用于外部开关状态的监测。继电器输出采用性能稳定可靠、使用寿命长的继电器。继电器输出电路示意图如图3所示,为了增强抗干扰的要求,采用光耦进行隔离,ULN2003A可以输出500mA电流,可承受50V电压,内部集成的续流二极管为继电器线圈断电瞬间产生的较高感应电压提供了续流回路,继电器输出用于故障脱扣、故障报警和远程起动等信号的输出。
  3、软件方案
   保护器的主程序主要包括A/D采样、计算显示、基本保护、按键处理、I/O控制、变送输出及通信等程序。主程序采用模块化设计,具有可移植性强的特点。
   主程序经过初始化后,执行A/D采样程序。在A/D采样程序中对电动机三相电流、三相电压、剩余电流进行采样,采样周期结束后,根据采样得到的电动机三相电流值、三相电压值、剩余电流值计算当前电动机的电流值和电压值,随后判断当前电动机的运行状态,当电动机此时为运行状态时,执行电动机保护子程序。
   在保护子程序中,根据采样计算得到的电流值电压值判断电动机是否有故障发生,若没有故障发生则返回主程序,若有故障发生时,判断发生哪种类型电动机故障,执行相应的故障处理,并将故障类型在保护器界面上显示。
   保护子程序执行后,进入显示值计算子程序,计算三相电流、平均电流、三相电压及剩余电流等参数显示值。显示值计算子程序执行后,进入按键处理子程序,实现人机交互。
   按键处理子程序执行后,进入显示子程序。在没有按键处理时,显示电动机当前平均电流值;在有按键处理时,显示与按键功能相对应的参数值。当电动机发生故障时,显示相应故障码及故障报警脱口指示灯。
   显示子程序执行后,进入I/O控制程序,在电动机发生故障时,控制继电器输出常闭触点脱扣断开,切断电动机供电,使电动机停车。I/O控制程序执行后,进入变送输出子程序,可选择三相电流、平均电流、三相电压、频率中任一参数转换成4~20mA模拟信号输出。
   变送输出子程序执行结束后,进入通信子程序。首先判断是否接收到上位机发送的命令数据,接收到命令数据后,根据标准Modbus协议判断命令中地址码是否为保护器本机地址,若是本机地址,向上位机回送相应的参数数据。
  4、应用实例
   某水泥厂由于水泥生产流程复杂,电动机装置数量较多,选用简易型电动机保护器来对现场电动机设备进行有效保护,既能使电动机充分发挥其过载能力,又能提高电力拖动系统的可靠性和生产过程的连续性。水泥厂采用保护器用于电动机保护控制回路,取代热继电器等作为电动机的过载保护和控制元件,并且利用通讯技术,实现了水泥生产中电动机设备控制的自动化,使水泥厂大型设备的电动机得到了有效保护和控制。
  5、结语
   随着电动机保护器的应用,市场对产品的需求在不断地变化。针对市场对经济型电动机保护器的需求,研发了一款经济实用的简易型电动机保护器。简易型保护器是以ARM为核心的智能化、数字化电动机保护器,对电动机发生起动超时、过载、断相、
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电动机保护器的常见类型
1、热继电器:普通小容量交流电机,良好工作条件,不存在频繁启动等恶劣工况,由于精度差,可靠性不能保证,不推荐使用。
2、电子型:检测三相电流值,整定电流值采用电位器旋钮或拔码开关操作,电路一般采用模拟式,采用反时限或定时限工作特性。保护功能包括过载、缺相、堵转等故障保护,故障类型采用指示灯显示,运行电量采用数码管显示。
3、智能型:检测三相电流值,保护器使用单片机,实现电动机智能化综合保护,集保护、测量、通讯、显示为一体。整定电流采用数字设定,通过操作面板按钮来操作,用户可以根据自己实际使用要求和保护情况在现场自行对各种参数修正设定,采用数码管作为显示窗口,或采用大屏幕液晶显示,能支持多种通讯协议,如ModBUS、ProfiBUS等,价格相对高些,用于较重要场合,如今高压电动机保护均采用智能型。
4、热保护型:在电动机中埋入热元件,根据电动机的温度进行保护,保护效果好,但电动机容量较大时,需与电流监测型配合使用,避免电动机堵转时温度急剧上升,由于测温元件的滞后性,导致电动机绕组受损。
5、磁场温度检测型:在电动机中埋入磁场检测线圈和温度探头,根据电动机内部旋转磁场的变化和温度的变化进行保护,主要功能包括过载、堵转、缺相、过热保护和磨损监测,保护功能完善,缺点是需在电动机内部安装磁场检测线圈和温度传感器。
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选型的基本方法
与选型有关的条件:
电机保护的选型存在着电动机与保护器二者怎样合理配用关系,以下提供几个与保护有关的条件、因素,为用户选型时提供参考。
1、电机方面:要先了解的型号规格、电动机功能特性、防护型式、额定电压、额定电流、额定功率、电源频率、绝缘等级等。这些内容基本能给用户如何正确使用和维护及选型保护器提供了参考依据。
2、环境条件:主要指常温、高温、高寒、腐蚀度、震动度、风沙、海拔、电磁污染等。
3、电动机用途:主要指拖动机械设备要求特点,如风机、水泵、空压机、车床、油田抽油机等不同负载机械特性。
4、控制系统方面:控制模式有手动、自动、就地控制、远程控制、单机独立运行、生产线集中控制等情况。启动方式有直接、降压、星三角、频敏变阻器、变频器、软起动等启动方式。
5、其他方面:用户对现场生产监护管理是比较随意还是严谨,非正常性的停机对生产影响的严重程度等。
与保护器的选用有一定相关因素的还有很多,如安装位置、电源情况、与配电系统的配合等;还要考虑是对新购电动机保护配置,还是对电动机保护升级,还是对事故电动机保护的完善等;还要考虑电动机保护方式改变的难度和对生产影响程度;需根据现场实际工作条件综合考虑保护器的选型和调整。
-/gbaddhi/-

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