[发明专利]智能电动机保护器

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制和电动机保护装置，特别涉及一种智能电动机保护器。

背景技术

电动机保护器的作用是给电机全面的保护控制，在电机出现过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、三相不平衡、过热、接地、轴承磨损、定转子偏心时、绕组老化予以报警或保护控制。由于生产自动化及各种自动控制、顺序控制设备的出现，电机会长时间地处于起动、制动、正反转、间歇以及变负荷等方式的频繁切换状态中，此外，电机的运行要求越来越高，运行环境也越来越苛刻，对电动机的结构和质量提出了更高的要求。同时，由于电机与配套机械连在一起，当电机发生故障时，经常波及生产系，为了能够减少电机故障的发生，防患于未然，对电机实行有效的保护也是保证生产系统正常工作的一项重要任务。

目前市场上的电动机保护期为模拟电子式电动机保护器，存在整定精度不高、采样精度不高，功能单一，无法赋予电动机以具有多种保护功能于一体的全方位保护。随着微电子技术的发展，电动机保护器正朝着智能化、综合化、高精度、高可靠方向发展，纯粹模拟线路的电动机保护器正逐渐被其它一些更先进的技术产品所代替，因此有必要设计一款能够克服上述缺陷，具有较高精度和多种保护功能的新型电动机保护器。

发明内容

本发明针对现有技术中精度不高，功能单一的缺点，提供了一种新型智能电动机保护器。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

智能电动机保护器，包括电流采样电路、电源电路、电压采样电路、信号处理单元、中央处理单元和控制模块，其中，电流采样电路使用电流传感器分别连接电动机的三根火线进行电流采样，电源电路的输出端连接电压采样电路，电流采样电路和电压采样电路的输出端连接信号处理单元，信号处理单元包括精密半波整流电路和运算放大器，精密半波整流电路对采样信号进行整流，运算放大器对整流后的采样信号进行放大，信号处理单元的输出端连接中央处理单元的采样端口，中央处理单元的输出端连接控制模块，控制模块用于控制继电器的开关状态以控制电动机的运行状态，中央处理单元采用STM8S105S4T6单片机。

作为优选，所述电源电路包括三端稳压二极管、光电耦合器、反激式单片开关电源芯片，其中，三端稳压二极管的阴极与光电耦合器的阴极相连接，光电耦合器的发射极与反激式单片开关电源芯片的控制极相连接，三端稳压二极管采用TL431，光电耦合器采用PC817，反激式单片开关电源芯片为TOP224YN芯片。

作为优选，还包括开关量输入电路、模拟量输出电路、显示单元和通讯模块，其中，开关量输入电路的输出端连接中央处理单元的开关量输入端，显示单元、模拟量输出电路和通讯模块分别与中央处理单元相连接，开关量输入电路用于继电器开关状态的监控和用户输入的电动机起动或者停止信号的输入，模拟量输出电路用于信号处理单元处理后的采样信号的输出，显示单元采用动态扫描的方式，循环显示电动机三相电流和电压的采样信号，通信模块采用RS485通讯接口和Modbus-RTU通讯协议，用于远程数字通讯、控制和监控。

作为优选，所述电流传感器为卡式结构。

智能电动机保护器采用高性能单片机STM8S105S4T6作为核心控制器件，该单片机是基于8位框架结构的微控制器，其CPU内核有6个内部寄存器，通过这些寄存器可高效地进行数据处理，单片机提供容量为16K字节的Flash程序存储器，内部集成真正的EEPROM数据存储器，可以达到30万次的擦写周期，具有强大的I/O功能，可以对电动机保护器的最近3次脱扣动作产生的故障代码进行记录，同时还拥有分立时钟源的独立看门狗。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

具有多种保护功能，可以对电动机进行过流、堵转、三相电流不平衡、断相、过压、欠压、接地、欠载、短路等多种故障保护。除此之外，还具有设定功能，可以设定电动机保护器的额定电流、欠压值、过压值、脱扣等级代号、三相电流不平衡率、堵转电流倍数、接地电流值、电流互感器变比系数值、欠载电流与整定电流百分比、欠载动作时间、通讯地址等多种设定，简化了调整过程，提高了保护器的兼容性，令电动机保护器可以在多种电动机上得到应用，测量精度高、线性好、故障分辨准确可靠、抗干扰能力强。

整机采用模块化结构，其中电流传感器与保护器的其他部分分体安装，便于实际应用。

进一步地，采用高清数码LED显示，显示单元可以循环显示A、B、C 三相电流值，保护状态时过流、过压、欠压、接地值记忆显示，以及设置状态时显示各故障字符及设定值等多种直观的显示输出，人机界面更为友好。