專利名稱：智能電機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)運(yùn)行保護(hù)裝置，具體說是一種用微機(jī)控制的智能電機(jī)保護(hù)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的電機(jī)保護(hù)器全部是用硬件方法實(shí)現(xiàn)的，如用熱敏元件、電子元件制成的熱繼電器和電機(jī)缺相保護(hù)器等。這種只用硬件方法實(shí)現(xiàn)的電機(jī)運(yùn)行保護(hù)裝置不能模仿三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性曲線，動(dòng)作閥值很不穩(wěn)定，造成誤跳，或燒毀電機(jī)現(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來許多麻煩，同時(shí)造成財(cái)產(chǎn)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能電機(jī)保護(hù)器，它具有智能分析、控制精確、經(jīng)久耐用和動(dòng)作閥值穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，能降低或消除電機(jī)燒毀的可能性，有利于生產(chǎn)順利進(jìn)行。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下本保護(hù)器是由三相負(fù)荷電流所通過的三只電流互感器作為采樣的傳感器，傳感器副邊經(jīng)采樣電阻、放大器、整流濾波電路、限幅調(diào)整電路、微機(jī)接口接入微控制器；給定值調(diào)整電路亦經(jīng)微機(jī)接口電路接入微控制器；微控制器接入電流顯示電路，微控制器經(jīng)讀數(shù)據(jù)控制電路接微機(jī)接口電路；微控制器經(jīng)線驅(qū)動(dòng)器連報(bào)警顯示電路，線驅(qū)動(dòng)器連跳閘控制電路。
上述A、B、C三相電流互感器的副邊K1、K2分別經(jīng)采樣電阻R1、R2、R3連放大器集成電路IC8、IC9、IC10，其型號(hào)均為0PO7CP，該放大器連由二極管D1-4、D5-8、D9-12及電容C4、C5、C6組成的整流濾波電路；電位器DW1～DW3、電阻R10～R15、穩(wěn)壓二極管D13、D14、D15構(gòu)成限幅調(diào)整電路，連由集成電路IC2型號(hào)為ADC0809構(gòu)成的微機(jī)接口電路，微機(jī)接口電路經(jīng)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與微控制器CPU連接；微控制器由集成電路IC1型號(hào)為AT89C52構(gòu)成；電阻R21、R22、R23及電位器DW4、DW5、DW6構(gòu)成給定值調(diào)整電路，電位器DW4、DW5、DW6自由端的輸出也接入微機(jī)接口電路；電流顯示電路經(jīng)串行總線與微控制器連接，該電路由IC3型號(hào)為HD7279及六路光電數(shù)碼管構(gòu)成，電流顯示電路與微控制器串行通訊；微控制器經(jīng)由集成電路IC6A、IC6B型號(hào)為74LS02、IC7A、IC7B型號(hào)為74LS00構(gòu)成的讀數(shù)據(jù)控制電路接微機(jī)接口電路；微控制器經(jīng)線驅(qū)動(dòng)器集成電路IC5型號(hào)為74LS244連由蜂鳴器、指示燈組成的報(bào)警顯示電路，線驅(qū)動(dòng)器連由光電偶合器GL、三極管V、繼電器J構(gòu)成的跳閘控制電路。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1、它隨時(shí)采集電機(jī)運(yùn)行電流數(shù)據(jù)，與給定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，由微處理器控制，控制精確，動(dòng)作閥值穩(wěn)定可靠。2、本保護(hù)器軟件具有過載智能分析與判斷能力。軟件設(shè)有過流延時(shí)記憶裝置，數(shù)據(jù)經(jīng)比較確定后判定過載不可恢復(fù)才驅(qū)動(dòng)跳閘控制電路，確保不誤跳，保障電機(jī)的正常運(yùn)行。3、本保護(hù)器軟件具有過載情況下，缺相優(yōu)先速斷的能力。設(shè)備在嚴(yán)重過載時(shí)總伴有燒斷線路、燒斷保險(xiǎn)絲的現(xiàn)象。這時(shí)一般的保護(hù)器還按過載情況對(duì)待處理，使電動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間缺相的情況下而燒毀，而本保護(hù)器在軟件控制下總保證任何情形缺相優(yōu)先速斷的能力，使電動(dòng)機(jī)不會(huì)因缺相而燒毀。4、高壓缺相、單相接地引起三相負(fù)荷不平衡，超過給定值，在軟件預(yù)約的時(shí)間內(nèi)速斷。5、結(jié)構(gòu)合理，調(diào)試方便，經(jīng)久耐用，適合井下、高空、流水線關(guān)鍵重要部位的高低壓三相異步電動(dòng)機(jī)精密保護(hù)。6、能夠減少或消除電機(jī)燒毀的可能性，成倍地縮短維修時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本實(shí)用新型方框圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
由圖1可以看到，本保護(hù)器是由三相負(fù)荷電流所通過的三只電流互感器作為采樣的傳感器，傳感器輸出信號(hào)經(jīng)采樣電阻、放大器、整流濾波電路、限幅調(diào)整電路、轉(zhuǎn)變成三路直流電壓信號(hào)經(jīng)微機(jī)接口接入微控制器；電位器存儲(chǔ)式給定值調(diào)整電路輸出的三路直流電壓信號(hào)亦經(jīng)微機(jī)接口電路送入微控制器；電流顯示電路與微控制器串行通訊，正常情況下顯示三相電流對(duì)應(yīng)值；讀數(shù)據(jù)控制電路在程序控制下協(xié)調(diào)微控制器與微機(jī)接口電路，準(zhǔn)確將全部輸入通道上的數(shù)據(jù)按嚴(yán)格的時(shí)續(xù)經(jīng)數(shù)據(jù)總線送入微控制器；微控制器經(jīng)線驅(qū)動(dòng)器連報(bào)警顯示電路和跳閘控制電路。
由圖2可以看到，電機(jī)主回路三相電流經(jīng)三只普通的穿芯式電流互感器和三只分流器R1、R2、R3組成的電流/電壓轉(zhuǎn)換器，將電流互感器副邊三相0～5A交流電流轉(zhuǎn)變成三相0～75mv的交流電壓信號(hào)，三相0～75mv電壓信號(hào)，經(jīng)IC7～I(xiàn)C9 OP07CP、電阻R4～R9構(gòu)成的傳感放大器進(jìn)行50倍的信號(hào)放大，轉(zhuǎn)變成0～3.75v交流電壓信號(hào)送入整流濾波單元。C1～C3是交流耦合電容，將三相交流0～3.75v電壓信號(hào)耦合過去，同時(shí)將整流濾波單元的直流成分進(jìn)行隔離，阻斷了模擬地Vss和數(shù)字地DGND的電器連接，增強(qiáng)了電路抗干擾性能。二極管D1～D12、電容C4～C6構(gòu)成整流濾波電路，將隨電機(jī)負(fù)荷變化的三相交流0～3.75v電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0～4.0v直流電壓信號(hào)。由于電機(jī)的三相負(fù)荷不可能絕對(duì)平衡，這給三相電壓信號(hào)進(jìn)入微機(jī)后的缺相檢測(cè)帶來相當(dāng)?shù)穆闊?，另外，?dāng)電機(jī)嚴(yán)重過負(fù)荷時(shí)，整流濾波后的三相電壓信號(hào)很有可能超出5V，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞微機(jī)元件，因此，在這里我們對(duì)三相電壓信號(hào)進(jìn)行特殊處理，用電位器DW1～DW3對(duì)進(jìn)入微機(jī)前的三相電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)平和必要的幅度設(shè)定，用電阻R10～R12、二極管D13～D15、電阻R13～R15構(gòu)成的限幅電路對(duì)三相電壓信號(hào)的幅值實(shí)行6.2V的限制后，使輸入給微控制器的三相電壓信號(hào)不會(huì)超過6.2v，微機(jī)接口電路即A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的26、27、28腳。
DW4、DW5、DW6是電位器存儲(chǔ)式過流、缺相、額定給定值設(shè)定電路。從DW4、DW5、DW6自由端輸出的過流、缺相、額定給定值電壓信號(hào)送入微機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的1、2、3腳，ADC0809是8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，是一種單片CMOS器件，包括8位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、8通道多路轉(zhuǎn)換器與微處理器兼容的控制邏輯。三相電壓信號(hào)與給定值電壓信號(hào)共占用8路A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809的IN0～I(xiàn)N5六路通道。六路信號(hào)在微控制器IC1 AT89C52輸出的低三位地址ADD-A、ADD-B、ADD-C讀數(shù)據(jù)控制器IC6、IC7控制下分別讀入計(jì)算機(jī)的內(nèi)存單元，為了增強(qiáng)整機(jī)的抗干擾性能，軟件采用了多次巡回采樣算數(shù)平均值濾波方法。每隔1.0秒進(jìn)行0.5秒的數(shù)據(jù)讀入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出顯示和I/O輸出一系列操作。
當(dāng)三相電壓信號(hào)的某一相達(dá)到或超過流給定值時(shí)，微控制器AT89C52的5腳、3腳輸出高電平，經(jīng)線驅(qū)動(dòng)器74LS244驅(qū)動(dòng)使蜂鳴器FM報(bào)警、點(diǎn)亮額定燈ED。如過載達(dá)到了使電機(jī)跳閘的程度，AT89C52的4腳輸出高電平，跳閘控制電路的光電耦合器GL導(dǎo)通，三極管V的基極變成高電平導(dǎo)通，繼電器J得電吸合，驅(qū)動(dòng)中間繼電器吸合使電機(jī)跳閘。
由于缺相或單相接地漏電使三相電壓信號(hào)的某一相與其它兩相的偏差達(dá)到超過缺相給定值時(shí)，微控制器AT89C52的5腳、6腳輸出高電平，經(jīng)線驅(qū)動(dòng)器74LS244驅(qū)動(dòng)使蜂鳴器FM報(bào)警、點(diǎn)亮缺相燈QX。如缺相達(dá)到了使電機(jī)跳閘的程度，AT89C52的4腳輸出高電平，跳閘控制電路的光電耦合器GL導(dǎo)通，三極管V的基極變成高電平導(dǎo)通，繼電器J得電吸合，驅(qū)動(dòng)中間繼電器吸合使電機(jī)跳閘。
電流顯示電路主要由集成電路HD7279、6只熒光數(shù)碼管和電阻組成，HD7279是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，HD7279與微控制器AT89C52串行通訊，數(shù)據(jù)通訊線Data連接HD7279的8腳和AT89C52的23腳。電流顯示屏的作用是電機(jī)正常的情況下顯示A、B、C三相電流對(duì)應(yīng)值，即三相電壓信號(hào)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)。需要調(diào)整過流、缺相、額定給定值時(shí)，使用面板上隱含的單一按鍵結(jié)合DW4、DW5、DW6，顯示“gl.××”、“qx.××”、“ed.××”。
IC4 74LS373是低8位地址鎖存器，微控制器AT89C52的低8位地址和數(shù)據(jù)是復(fù)用的，當(dāng)單片機(jī)輸出低8位數(shù)據(jù)時(shí)，74LS373處于高阻懸浮狀態(tài)，低8位數(shù)據(jù)通向數(shù)據(jù)總線。當(dāng)單片機(jī)輸出低8位地址時(shí)，74LS373鎖存低8位地址，在AT89C52的30腳ALE脈沖的上升延到來時(shí)，送出低8位地址信息。
IC6 74LS02四個(gè)或門COMS集成電路、IC7 74LS00四個(gè)與非門COMS集成電路構(gòu)成ADC0809的讀數(shù)據(jù)控制器，IC7B的6腳是門控位，高電平時(shí)鎖住IC6A、IC6B使ADC0809作為數(shù)據(jù)輸出允許控制端口的9腳OE、作為開始啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換控制端口的6腳START和作為ALE地址鎖存控制信號(hào)端口22腳始終為低電平，這時(shí)的ADC0809不工作處于高阻懸浮狀態(tài)。IC7B的6腳低電平，IC1的28腳輸出高電平時(shí)，開通IC6A、IC6B，這時(shí)IC6A的1腳、IC6B的4腳的輸出隨IC1的17腳、16腳的變化而變化，ADC0809在軟件的控制下，首先由IC1的16腳寫入低電平，ADC0809的6腳START為高電平開始啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，7腳EOC輸出高電平，通知CPU數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)束，這時(shí)IC1的17腳輸出高電平，發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，ADC0809的D0～D7端口上的8位數(shù)據(jù)通向數(shù)據(jù)總線。
權(quán)利要求1.一種智能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于它是由三相負(fù)荷電流所通過的三只電流互感器作為采樣的傳感器，傳感器副邊經(jīng)采樣電阻、放大器、整流濾波電路、限幅調(diào)整電路、微機(jī)接口接入微控制器；給定值調(diào)整電路亦經(jīng)微機(jī)接口電路接入微控制器；微控制器接入電流顯示電路，微控制器經(jīng)讀數(shù)據(jù)控制電路接微機(jī)接口電路；微控制器經(jīng)線驅(qū)動(dòng)器連報(bào)警顯示電路，線驅(qū)動(dòng)器連跳閘控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于它是A、B、C三相電流互感器的副邊K1、K2分別經(jīng)采樣電阻R1、R2、R3連放大器集成電路IC8、IC9、IC10，其型號(hào)均為OP07CP，該放大器連由二極管D1-4、D5-8、D9-12及電容C4、C5、C6組成的整流濾波電路；電位器DW1～DW3、電阻R10～R15、穩(wěn)壓二極管D13、D14、D15構(gòu)成限幅調(diào)整電路，連由集成電路IC2型號(hào)為ADC0809構(gòu)成的微機(jī)接口電路，接口電路經(jīng)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與微控制器CPU連接；微控制器由集成電路IC1型號(hào)為AT89C52構(gòu)成；電阻R21、R22、R23及電位器DW4、DW5、DW6構(gòu)成給定值調(diào)整電路，電位器DW4、DW5、DW6自由端的輸出也接入微機(jī)接口電路；電流顯示電路經(jīng)串行總線與微控制器連接，該電路由IC3型號(hào)為HD7279及六路光電數(shù)碼管構(gòu)成，電流顯示電路與微控制器串行通訊；微控制器經(jīng)由集成電路IC6A、IC6B型號(hào)為74LS02、IC7A、IC7B型號(hào)為74LS00構(gòu)成的讀數(shù)據(jù)控制電路接微機(jī)接口電路；微控制器經(jīng)線驅(qū)動(dòng)器集成電路IC5型號(hào)為74LS244連由蜂鳴器、指示燈組成的報(bào)警顯示電路，線驅(qū)動(dòng)器連由光電偶合器GL、三極管V、繼電器J構(gòu)成的跳閘控制電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能電機(jī)保護(hù)器，它是由三相負(fù)荷所連的互感器作為采樣的傳感器，傳感器經(jīng)采樣電阻、放大器、整流濾波電路、限幅調(diào)整電路、微機(jī)接口接入微控制器；給定值調(diào)整電路也經(jīng)微機(jī)接口電路接微控制器；微控制器接入電流顯示電路，微控制器經(jīng)讀數(shù)據(jù)控制電路接微機(jī)接口電路；微控制器經(jīng)線驅(qū)動(dòng)器連報(bào)警顯示電路，線驅(qū)動(dòng)器連跳閘控制電路。本保護(hù)器可隨時(shí)采集電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，與給定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，由微處理器控制跳閘控制電路。本保護(hù)器控制精確，閥值穩(wěn)定。減少或消除電機(jī)燒毀，成倍地縮短維修時(shí)間，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本保護(hù)器結(jié)構(gòu)合理，調(diào)試方便，經(jīng)久耐用，適合井下、高空、流水線關(guān)鍵部位的高低壓三相異步電動(dòng)機(jī)精密保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H7/08GK2667767SQ20032012080
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月6日
發(fā)明者郭有陸 申請(qǐng)人:郭有陸