[实用新型]基于单片机实现的电机定子异常失电保护装置

说明书

技术领域

本实用新型属于冶金起重机起升机构驱动电机保护技术领域，特别涉及基于单片机实现的电机定子异常失电保护装置。

背景技术

《TSG Q0002-2008起重机械安全技术监察规程》、《TSG Q7015-2016 起重机械定期检验规则》和《TSG Q7016-2016起重机械安装改造重大修理监督检验规则》系列检规发布后，对吊运熔融金属起重机的起升机构，要求设置电动机定子异常失电保护。《起重机设计规范》也规定，起重机构电动机应设置定子异常失电保护功能，当调速装置或正反向接触器故障导致电动机失控时，制动器应立即抱闸。目前，此功能大部分是采用通用型电动机保护器JD-5、JD-6系列利用电源的通断来短期实现保护功能，该通用型电动机保护器采用的技术方案是利用NE556双时基电路触发、复位电平判断是否有电流流经电动机绕组从而实现保护功能，存在的问题是不能应用于频繁起动的场所，且没有自检功能，对于起重电机定子异常失电情况下，无法判断故障原因，不能提供长期的保护，失去保护功能后没有提示，无故障报警信息及存储功能。申请号为201110246911.9的发明公开了“一种数字化的电动机综合保护器”，该发明包括电机运行信号检测电路，电流互感器，电流转换电路；分别连接电机运行信号检测电路和电流转换电路，对电机运行信号检测电路和电流转换电路传回的信号进行处理的中央处理单元；连接中央处理单元，对中央处理单元发出的控制信号进行响应的控制输出继电器和故障输出继电器；其特征在于还包括：连接中央处理单元，对中央处理单元发出的上级动力电路断开指令进行响应的异常输出继电器；所述异常输出继电器所控制的触点设置在上级动力电路中。但是，该发明存在的问题是对电机异常产生的原因保护的不全面，仅对电机运行信号和电流信号进行了采集，没有对电机驱动系统供电电压缺相、相序以及欠压、过压的情况进行判断，也没有采集起升电动机制动器控制的状态，不能全面判断电动机定子异常失电的原因。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的不足与缺陷，提供一种可以全面判断电动机定子异常失电原因的用于冶金起重电机的基于单片机实现的电机定子异常失电保护装置。

本实用新型提供的技术方案包括电器盒底座和电器盒上盖，在电器盒底座与电器盒上盖之间安装有电路板，在所述电路板上安装有单片机以及与单片机连接的电源模块、运行状态输入电路、继电器输出电路、电流采集电路、电压采集电路、频率测量电路和通过串行通讯总线与单片机双向连接的显示、按键与状态指示电路。

所述电流采集电路包括有电流互感器、第一运算放大器、第二运算放大器、第一采样电阻、第一限流电阻及滤波电容和单片机第一接口，其中电流互感器获取电机电流信号，经过第一采样电阻获得与电机电流成比例的电压信号，再经第一限流电阻及滤波电容连接到第一运算放大器的输入端，第一运算放大器的输出端连接单片机第一接口的端口。

所述电压采集电路包括有电压互感器、第二限流电阻、第二采样电阻、第三运算放大器、第三限流电阻、第一光耦、单片机第二接口和单片机第三接口，其中电源电压通过第二限流电阻连接到电压互感器原边，电压互感器副边连接第二采样电阻，第二采样电阻连接到第三运算放大器的输入端，第三运算放大器的输出端连接到单片机第三接口的端口,同时电源电压经第三限流电阻限流后接入第一光耦，经第一光耦隔离后连接到单片机第二接口的端口。

所述频率测量电路包括由一阶电阻、二阶电阻、一阶电容和二阶电容组成的二阶滤波电路、由第一稳压管和第二稳压管组成电压限幅电路及比较器、第二光耦和单片机第四接口，其中二阶滤波电路的输入端接绕线电动机的转子，输出端经电压限幅电路接到比较器的输入端，比较器的输出端接第二光耦的输入端，第二光耦的输出端连接单片机第四接口的端口。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过采用单片机和输入开关量以及模拟量采集电路，对电机定子异常失电产生的原因包括电流、电压、频率和控制逻辑进行了全面的判断，经过单片机综合运算分析实现了设计规范、检验规则要求的定子异常失电的保护功能，并具备驱动电动机接触器主触点粘连的特殊故障检测功能，为起重机总保护电路提供分断指令，可以有效阻止故障扩大。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果具体表现在：

一是通过三组电压采集电路获得的驱动系统的电源电压及三相电源的相序，在出现过压、欠压、失压或相序错误的电源故障时提供保护功能，避免在电源故障时系统异常工作；