專利名稱：高速交流電動機供電電流檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電流檢測裝置，尤其涉及一種高速交流電動機供電電流檢測
直O(jiān)
背景技術(shù)：
目前廣泛采用的交流電動機電流保護繼電器都是針對于低頻(50 IOOHz)低轉(zhuǎn) 速(<6K rmp)電機應用而開發(fā)的，保護時動作慢，動作時間需要一至幾秒不等。對于高速交流電動機(160K 500K rmp)，其供電電源頻率高(3 8KHz)，由高 頻開關(guān)(60K IOOK Hz)帶來的諧波成分大，普通電機電流檢測方法和裝置不再適應于這 樣的應用環(huán)境，表現(xiàn)在其閾值不可靠，造成誤動作或不動作；保護速度過慢，嚴重時燒毀 電機，造成經(jīng)濟的損失和生產(chǎn)效率的降低。因此需要一種能夠?qū)Ω咚匐妱訖C供電電流進行 檢測和保護的方法和裝置，保護時間應保證在ms級別并且確保檢測和保護的可靠與穩(wěn)定。 本實用新型采用的檢測元器件和微控制器都具有高的響應、處理速度(傳感器響應帶寬 ΙΟΟΚΗζ，微控制器主頻100MHz)，數(shù)字化的方法使檢測更為精確、可靠。同時，電機運行電流狀況需要進行實時的反饋和監(jiān)控。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種高速交流 電動機供電電流檢測裝置。本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)高速交流電動機供電電流檢測裝置，其中包括有電流信號采集、轉(zhuǎn)換模塊，電流 信號采集、轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別連接電流檢測模塊的輸入端與周期檢測模塊的輸入端； 所述電流檢測模塊的輸出端與周期檢測模塊的輸出端連入微控制器的信號接收端；所述微 控制器的控制端連接供電繼電器。上述的高速交流電動機供電電流檢測裝置，其中所述的微控制器的輸出端連入 遠程微機的輸入端。本實用新型技術(shù)方案的優(yōu)點主要體現(xiàn)在可以快速、穩(wěn)定地進行檢測。同時采用數(shù) 字化的方式對于檢測和保護更為精確、可靠。微控制器為快速、大量數(shù)據(jù)的處理分析提供了 實現(xiàn)的可能，檢測狀態(tài)的數(shù)字化反饋使傳統(tǒng)加工設備部件的運行狀態(tài)得以實時反映，很大 程度上提高了維護效率。比較現(xiàn)有的高速交流電機保護方法和裝置，本實用新型在成本上 有著明顯的優(yōu)勢，并且在安裝調(diào)試方面顯著提高了生產(chǎn)效率。

本實用新型的目的、優(yōu)點和特點，將通過下面優(yōu)選實施例的非限制性說明進行圖 示和解釋。這些實施例僅是應用本實用新型技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等 效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內(nèi)。這些附圖當中，[0011]圖1是高速交流電動機供電電流檢測裝置的構(gòu)造示意圖；圖中各附圖標記的含義如下1電流信號采集、轉(zhuǎn)換模 2電流檢測模塊塊3周期檢測模塊4微控制器5供電繼電器6遠程微機
具體實施方式
一種如圖1所示的高速交流電動機供電電流檢測裝置，其與眾不同之處在于包 括有電流信號采集、轉(zhuǎn)換模塊1。具體來說，電流信號采集、轉(zhuǎn)換模塊1的輸出端分別連接電 流檢測模塊2的輸入端與周期檢測模塊3的輸入端。同時，電流檢測模塊2的輸出端與周 期檢測模塊3的輸出端連入微控制器4的信號接收端。并且，所述微控制器4的控制端連 接供電繼電器5。就實際組裝的設備產(chǎn)品來看，本高速交流電動機供電電流檢測裝置的電路構(gòu)造包 括與供電電源相連的電流信號采集轉(zhuǎn)換電路、輸入信號放大及絕對值化電路、輸入信號轉(zhuǎn) 方波信號電路、微控制器4及外圍電路組成的信號接收和判斷模塊。進一步來看，電流信號采集轉(zhuǎn)換電路，通過霍爾互感器、采樣電阻、濾波電感、電容 相互連接構(gòu)成。由此，在實際運行中可將供電電源的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出至信號 放大和轉(zhuǎn)換電路。輸入信號放大和絕對值化電路包括，運算放大器集成電路、電阻、快速二 極管，將正負交變的電壓信號轉(zhuǎn)化為正值的電壓信號，為微控制器4提供可進行模數(shù)轉(zhuǎn)換 的電壓信號。輸入信號轉(zhuǎn)方波信號電路由比較器集成電路和電阻組成，將輸入信號轉(zhuǎn)化成 與正負周期對應的方波信號，以輸入微控制器4作掃描判斷。同時，微控制器4及外圍電路組成的信號接收和判斷模塊，利用其豐富的數(shù)據(jù)存 儲資源和強大的運算能力，對輸入信號進行計算和判斷，輸出狀態(tài)信號給供電電源控制系 統(tǒng)。具體來說，霍爾互感器將電源大電流轉(zhuǎn)換為小電流信號，小電流信號在采樣電阻 上形成電壓信號。同時，該電壓信號包含了電源中為電動機旋轉(zhuǎn)提供動力的基波電壓信號 以及由供電電源高頻開關(guān)帶來的諧波信號，此信號進入由濾波電感和濾波電容組成的低通 濾波電路，將高次諧波信號濾除，保留基波電壓信號的同時不對其幅值造成衰減。由此，所 得到的基波電壓信號輸入由運算放大器、快速二極管和分壓電阻構(gòu)成的放大并絕對值化電 路。由于微處理器模數(shù)轉(zhuǎn)換單元只能對正值電壓信號進行采樣，對于正負交變的電壓信號， 需要進行電壓平移，同時，微處理器模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓范圍有限，平移后縮小了采集電壓的范 圍。采用運算放大器集成電路構(gòu)成絕對值化電路，將負周期的電壓轉(zhuǎn)化為可模數(shù)轉(zhuǎn)換的信 號，微處理器計算電流周期的均方根值，因此，絕對值化后的信號經(jīng)采樣計算，不會影響計
晳社里 異5口米。并且，正值電壓信號輸入微處理器模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸入口，微控制器4以40KHz的頻 率對其抽樣數(shù)字化，對一個周期內(nèi)的電壓信號進行均方根值計算，得到電流有效值。在加工 過程中由于負載增加甚至堵轉(zhuǎn)情況的發(fā)生，致使供電電流增加，檢測模塊檢測到的電流有 效值大于預設閾值時微處理器啟動超限計時，且當連續(xù)過限累計時間超過設定的動作時間時，判斷為不可恢復性電流過載，向供電電源系統(tǒng)輸出報警，同時使供電繼電器5斷開，起 到保護電動機的作用。另一方面，濾波所得的電壓基波電壓信號進入由比較器集成電路以及電阻構(gòu)成的 過零比較電路。正負交變的正弦基波電壓信號，正周期部分轉(zhuǎn)化為高電平輸出，負周期部分 轉(zhuǎn)化為零電平輸出。方波信號輸入微處理器輸入端口，微處理器對方波進行快速掃描，確定 信號的一個完整周期的起止時刻，以便對該周期內(nèi)的信號進行采樣、計算。這種對信號周期 的精確判斷為單個周期內(nèi)信號有效值的精確計算提供了實現(xiàn)的保障。再者，微控制器4通過串行通信總線集成電路以及外圍總線電阻與遠程微機6相 連，將檢測所得電流有效值反饋給遠程微機6，以便進行實時監(jiān)控。通過上述的文字表述并結(jié)合附圖可以看出，采用本實用新型后，可以快速、穩(wěn)定地 進行檢測。同時采用數(shù)字化的方式對于檢測和保護更為精確、可靠。微控制器為快速、大量 數(shù)據(jù)的處理分析提供了實現(xiàn)的可能，檢測狀態(tài)的數(shù)字化反饋使傳統(tǒng)加工設備部件的運行狀 態(tài)得以實時反映，很大程度上提高了維護效率。比較現(xiàn)有的高速交流電機保護方法和裝置， 本實用新型在成本上有著明顯的優(yōu)勢，并且在安裝調(diào)試方面顯著提高了生產(chǎn)效率，能夠消 除電機燒毀的可能性，為電機運行提供有效保護，并提供運行時電流狀況的動態(tài)反饋。
權(quán)利要求高速交流電動機供電電流檢測裝置，其特征在于包括有電流信號采集、轉(zhuǎn)換模塊，電流信號采集、轉(zhuǎn)換模塊的輸出端分別連接電流檢測模塊的輸入端與周期檢測模塊的輸入端；所述電流檢測模塊的輸出端與周期檢測模塊的輸出端連入微控制器的信號接收端；所述微控制器的控制端連接供電繼電器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速交流電動機供電電流檢測裝置，其特征在于所述的微 控制器的輸出端連入遠程微機的輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種高速交流電動機供電電流檢測裝置，其方法以霍爾傳感器感應相電流，將有效值與預設的閾值比較判斷。通過電流信號采集、轉(zhuǎn)換模塊、電流檢測模塊、周期檢測模塊、微控制器、供電繼電器和遠程微機的配合可以快速、穩(wěn)定地進行檢測。以此，采用數(shù)字化的方式對于檢測和保護更為精確、可靠。其在安裝調(diào)試方面顯著提高了生產(chǎn)效率，能夠消除電機燒毀的可能性，為電機運行提供有效保護，并提供運行時電流狀況的動態(tài)反饋。
文檔編號G01R19/25GK201707389SQ20102017279
公開日2011年1月12日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者王婷, 邱澍豐 申請人:維嘉數(shù)控科技(蘇州)有限公司