[发明专利]一种智能低压电动机保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能低压电动机保护装置，属于电力系统技术领域。

背景技术

电动机是一种将电能转换为机械能输出的设备，是其他机电设备的动力源泉，在机械加工、冶金、煤炭、石油、化工以及家电等行业得到了非常广泛的应用。在电动机实际使用过程中，恶劣的运行环境以及超技术指标的工作状态，是导致电动机各类电气故障产生的主要原因，电机故障或损坏带来的直接和间接损失是相当巨大的。据不完全统计，全国使用的中型电机大约有2000万台，每年烧毁的电机约占16%，约320万台，平均每台的维修费用1000 元，总费用为32亿元左右。

电动机在运行中可能发生的电气故障是多种多样的，常见电气故障可分为对称故障与不对称故障两大类。对称故障有对称过载、堵转、三相短路等，它的主要特征是三相电流仍基本对称，但电流幅值增大，对电动机的损害主要是由于电流增大所引起的热效应。不对称故障主要包括断相、相间短路、匝间短路、三相不平衡等，对电动机的损害主要是负序电流引起的负序效应，可能造成电动机端部发热、转子振动及启动力矩降低等一系列问题。

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电气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。

本发明针对低压电动机运行中出现的各种电气故障，结合电动机保护的现状，设计了一种智能型低压电动机保护装置。该装置以AＲM处理器LM3S2B93为主控芯片，可以实时采集电动机的三相输入电压、电流信号，同时保护装置设有启动超时保护、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、欠电流保护、欠电压保护、过电压保护等保护功能，使电动机在工作时不至于因为欠压、过压、欠载、过载、短路、堵转等原因而导致损坏，从而对电动机起到保护作用。该装置具有结构简单、操作方便、可普及性高等特点，具有较高的应用价值。

发明内容

为了对电机进行保护，本发明提供一种智能低压电动机保护装置，本装置可以实时采集电动机的三相输入电压、电流信号，对电动机启动超时、堵转、电流不平衡和过热等进行保护，这样既能对电动机可能出现的各种电气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

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种智能低压电动机保护装置，所述装置包括CPU模块、交流信号输入模块、通信接口模块、开关量输入模块、开关量输出模块、 模拟量输出模块、人机接口模块等。CPU与各个模块均有联系，交流信号输入模块将采集到的电压电流信号转换为CPU可接受的信号并传给CPU，通信接口模块主要实现保护装置与其他监控中心的远程数据通信，开关量输入模块将采集到的开关量输入信号及其他状态量信息传递给CPU，开关量输出模块将CPU的开关量输出控制信号传递给外部控制电路，模拟量输出模块主要为保护装置外部提供标准的输出电流，人机接口模块用于实现保护装置与外部电路的信息交互。

所述CPU模块包括ARM处理器、数据存储器、复位电路等，主要起数据处理、保护判断、逻辑控制、参数设置等作用；

所述交流信号输入模块包括电压互感器、电流互感器和信号调理电路，其主要作用是利用电压互感器和电流互感器将低压电动机的输入电流信号和输入电压信号转变为弱电信号；

所述通信接口模块用于实现对测量数据、开关量状态、保护动作信号、保护定值参数等信息的远程监控与管理；

所述开关量输入模块用于采集电动机控制电路外部的开关量输入信号，也可以采集断路器位置信号、刀闸位置信息等状态量信息；

所述开关量输出模块用于为电动机外部控制电路提供开关量输出控制信号，并可以驱动报警或跳闸电路，实现对电动机的保护控制功能；

所述模拟量输出模块可以实现向保护装置外部提供标准的4mA~20mA输出电流；

所述人机接口模块包括按键电路和液晶显示电路，用于保护装置与外界进行信息交互；

所述程序控制，系统软件设计采用主循环加中断处理程序的模式。主程序的主要功能是对系统各个外设模块进行初始化、调用各个子程序完成各项功能和开中断等。上电复位后，微控制器将复位向量装载到程序地址寄存器，然后CPU就从复位向量处开始执行程序。主程序先进行初始化， 为各个子程序的调用和系统各个模块的使用做好准备，然后程序进入主循环。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：