專利名稱：數(shù)字化的電動機綜合保護器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字化的電動機綜合保護器。
背景技術：
現(xiàn)行的電動機保護器普遍特點是單一性強，綜合程度不高，尤其是對起重機用電動機的保護手段不完善。遼寧清河特殊鋼有限公司發(fā)生4. 18特大事故后，分析事故的直接原因就是正反轉接觸器故障，導致電機失電而制動器仍在通電，導致重物失控墜落，為此， 在國質辦特2007375號文、TS-GQ0002-2008《起重機械安全技術監(jiān)察規(guī)程-橋式起重機》 中做了規(guī)定起重機應具有正反向接觸器故障保護功能，防止電動機失電而制動器仍然通電，導致電動機失速造成重物墜落。根據(jù)新的《起重機設計規(guī)范》GB/T3811-2008中7. 4. 6條要求“起重機構電動機應設置定子異常失電保護功能，當調速裝置和正反向接觸器故障導致電動機失控時，制動器應立即上間?！笨v觀國內外電動機保護器件能夠完全滿足此類檢驗方法和國標要求的電動機保護器還沒有。因此一種新型的電動機綜合保護器急需被研制。 從而對電機的斷相、欠流、過流、過載、異常故障進行保護，來滿足質檢局檢驗和國標要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制一種數(shù)字化的電動機綜合保護器。本發(fā)明采用的技術手段如下一種數(shù)字化的電動機綜合保護器，包括對電機運行狀態(tài)進行檢測的電機運行信號檢測電路；對電機定子電流進行檢測的電流互感器；連接電流互感器，對電流互感器傳回信號進行處理的電流轉換電路；分別連接電機運行信號檢測電路和電流轉換電路，對電機運行信號檢測電路和電流轉換電路傳回的信息進行處理，當發(fā)現(xiàn)電機輸入出現(xiàn)斷相、欠流、過流或電機過熱情況后，發(fā)出控制報警、電機電源斷開及合閘信號的中央處理單元；連接中央處理單元，對中央處理單元發(fā)出的控制信號進行響應控制報警電路報警，以及斷開電動機電源和制動器電源的控制輸出繼電器；當給出電機運行信號時，通過電流互感器檢測電機定子電流，當定子電流大于欠流設定值且無其他故障，并到達設定的時間時，中央處理單元會控制控制輸出繼電器動作，給出開閘信號，控制制動器開閘；當給出電機停止運行信號時，或者在其他不滿足上述開間條件的情況下，中央處理單元會控制控制輸出繼電器動作，給出合閘信號，控制制動器合閘；其特征在于還包括用于控制設置在上級動力電路中的觸點的異常輸出繼電器；所述中央處理單元通過電機運行信號檢測電路檢測電機運行信號，判斷起重機構運行狀態(tài)，在判斷出起重機構正常運行時，控制設置在上級動力電路中的觸點處于閉合狀態(tài)；在判斷出起重機構停止運行后進行計時，中央處理單元通過對電流轉換電路傳回的電流信號與設定值進行比較和判斷，當計時的時間超過設定的時間后，中央處理單元檢測到電動機定子依然有電流，且該電流值大于設定值，則控制異常輸出繼電器動作，繼而控制上級動力電路觸點斷開。還包括預埋在電動機繞組中的PTC熱敏電阻，所述PTC熱敏電阻同中央處理單元相連接，為中央處理單元提供電動機實時的溫度信號。還包括連接中央處理單元，對中央處理單元處理后的電機電流、PTC阻值、電機狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)信號進行顯示的LCD顯示單元；以及對中央處理單元進行一些控制指令輸入和參數(shù)輸入的按鍵電路。所述控制輸出繼電器控制的觸點分別設置在報警電路、電機輸入電源和制動器的輸入電源中。還設有Profibus Dp從站接口。所述中央處理單元控制異常輸出繼電器動作的同時驅動控制輸出繼電器動作，控制報警電路報警，以及斷開電動機電源和制動器電源。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提供的電動機綜合保護器能夠解決現(xiàn)場有可能存在的各種電動機安全問題，尤其是為起重機應用現(xiàn)場的安全生產提供了巨大的便利和幫助，避免了因異常情況所導致的重物高空墜落的危險發(fā)生，不僅保障了國家及工礦企業(yè)的生產效益，更保護了車間工作人員的生命安全。其結構簡單、便于生產而且成本低廉非常適于在起重機安全領域內廣泛推廣。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明在系統(tǒng)中使用的示意圖。
具體實施例方式該電動機綜合保護器如圖1所示包括為整個保護器提供電能的電源模塊；對電機運行狀態(tài)進行檢測的電機運行信號檢測電路；對電機定子電流(即對電機三相電源輸入狀態(tài))進行檢測的電流互感器；連接電流互感器，對電流互感器傳回信號進行處理的電流轉換電路；分別連接電機運行信號檢測電路和電流轉換電路，對電機運行信號檢測電路和電流轉換電路傳回的信息進行處理，當發(fā)現(xiàn)電機輸入出現(xiàn)斷相、欠流、過流或電機過熱情況后，發(fā)出控制報警、電機電源斷開及合閘信號的中央處理單元(可以采用MCU或其他具有邏輯處理功能的器件來實現(xiàn))；連接中央處理單元，對中央處理單元發(fā)出的控制信號進行響應控制報警電路報警，以及斷開電動機電源和制動器電源的控制輸出繼電器(如圖2所示標號C，標號C’為制動器接觸器，控制輸出繼電器C控制制動器接觸器C’的開啟或閉合)；所述中央處理單元通過電機運行信號檢測電路檢測電機運行信號，判斷起重機構運行狀態(tài)，在判斷出起重機構正常運行時，內部檢測電路會檢測電機定子電流，當定子電流大于欠流設定值且無其他故障，并到達一定時間(如Is時)時，則會控制控制輸出繼電器動作，繼電器觸點閉合，控制制動器動作，給出開閘信號。上述繼電器觸點閉合條件未滿足時，繼電器觸點斷開，控制制動器動作，給出合閘信號。當檢測到故障時，繼電器觸點斷開且維持，需要復位按鈕或斷開電源進行復位。
故障輸出繼電器(如圖2所示標號B，故障輸出繼電器可以檢測以下12種故障U 相過電流故障、V相過電流故障、W相過電流故障、U相欠電流故障、V相欠電流故障、W相欠電流故障、U相缺相故障、V相缺相故障、W相缺相故障、三相不平衡故障、系統(tǒng)異常故障、電機過熱故障)正常情況下，檢測到有電源輸入時，該繼電器觸點閉合，當系統(tǒng)運行過程中檢測到以上任一故障時，則電動機保護器發(fā)出信號，控制輸出繼電器動作，繼電器觸點斷開且維持，給出故障信號的作用。以及用于控制設置在上級動力電路中的觸點的異常輸出繼電器(如圖2所示標號A，異常輸出繼電器A控制上級動力電路接觸器A’動作)；所述中央處理單元通過電機運行信號檢測電路檢測電機運行信號，判斷起重機構運行狀態(tài)，在判斷出起重機構正常運行時，控制設置在上級動力電路中的觸點處于閉合狀態(tài)；在判斷出起重機構停止運行后進行計時，中央處理單元通過對電流轉換電路傳回的電流信號與設定值進行比較和判斷，當計時的時間超過設定的時間后，中央處理單元檢測到電動機定子依然有電流(即電流轉換電路傳回的電流信號不為零)，且該電流值大于設定值，則控制異常輸出繼電器動作，即異常輸出繼電器A控制上級動力電路接觸器A’動作，繼而控制上級動力電路觸點斷開，使上級動力電路斷開，電機與制動器電源斷開，制動器立即上閘進行保護；主要目的在于防止調速裝置或正反向接觸器故障導致電動機失控時，能起到保護作用。例如 當給出電機停止指令，正反向接觸器應立即斷開，但此時如果正反向接觸器發(fā)生粘連，外部制動器沒有合間，且沒有其他外界保護的話，會發(fā)生溜鉤的危險，造成極大的安全隱患。而此異常保護功能會使上級動力回路斷開，繼而電機與制動器電源斷開，制動器立即上閘進行保護。從而避免了安全隱患，達到了保障起重機械安全運行的目的。上級動力回路為電動機工作電路的電源前端，當發(fā)生故障時，從上級動力回路斷電(可以是控制上級斷路器，接觸器等)，令電動機及制動器三相主電源完全丟失，而不是像以前使用的大部分保護器，單純控制制動器接觸器，以及正反向接觸器動作，也相當于雙重保護，保證起重機安全運行。另外在上述方案基礎上加入計時功能當電機運行信號變?yōu)椤巴Ｖ埂焙?，超過預設的時間(即異常檢測時間)后，三相定子電流任何一項的電流值仍超出設定值(可以參考電機欠流極限)，電機保護器控制異常輸出繼電器做出異常情況保護動作。此保護通過電動機綜合保護器內的異常輸出繼電器的動作來進行控制，故障時斷開上級動力電路控制點。 其觸點閉和條件正常情況下，始終維持閉合。斷開條件電源輸入，無電機運行信號時，檢測到電機依然有電流，斷開且維持，需要復位按鈕或斷開電源進行復位?！爱惓z測時間”在 “閥值”子項下設定，單位為秒。該保護器還設有ftOfibus Dp從站接口。Profibus Dp從站通訊功能；通過本保護器的ftOfibus Dp從站接口可將本保護器獲得的重要監(jiān)控數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息上傳至上位機(PLC等)上傳數(shù)據(jù)周期為IOOms ；Profibus Dp通信波特率9. 6kbps 12Mbps，自適應；Profibus Dp端口內部故障及在線、離線狀態(tài)識別功能；Profibus Dp使能、禁止功能； Profibus Dp從站地址功能；接收下傳數(shù)據(jù)功能本保護器具備接收ftOfibus Dp下傳數(shù)據(jù)功能，可根據(jù)實際應用予以擴展，目前為保留功能。電動機保護器ibus Dp上傳數(shù)據(jù)如下
5
U相電流(0 655 安培)
V相電流(0 65535安培)W相電流(0 655 安培)PTC阻值(0 98)單位0. 1千歐電機運行信號(電機停止or電機運行)控制繼電器狀態(tài)(常開觸點開路or常開觸點閉合)故障繼電器狀態(tài)(常開觸點開路or常開觸點閉合)異常繼電器狀態(tài)(常開觸點開路or常開觸點閉合)Profibus Dp 端口工作(Dp 在線 or Dp 離線)保護器當前工作狀態(tài)(正常or故障)參數(shù)設定說明DP使能缺省0-—禁止本保護器ftOfibus Dp功能1-—使能本保護器ftOfibus Dp功能DP地址缺省11使用本保護器的ftOfibus Dp功能時必須正確設定不使用ibus Dp從站功能時，應將“Dp使能”參數(shù)設置為0 ；使用ibus Dp 從站功能前，應將“Dp使能”參數(shù)設置為1，并正確設定“Dp地址”參數(shù)。為進一步確保安全，中央處理單元控制異常輸出繼電器動作的同時驅動控制輸出繼電器動作，控制報警電路報警，以及斷開電動機電源和制動器電源。該保護器還可將各類常規(guī)保護功能于一身，具備如下常規(guī)保護器的保護裝置還包括預埋在電動機繞組中的PTC熱敏電阻，所述PTC熱敏電阻通過熱敏電阻檢測電路同中央處理單元相連接；還包括連接中央處理單元，對中央處理單元處理后的電機電流、PTC阻值、電機狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)信號進行顯示的LCD顯示單元；以及對中央處理單元進行一些控制指令輸入和參數(shù)輸入的按鍵電路；所述控制輸出繼電器控制的觸點分別設置在報警電路中，以及電機、制動器的輸入電源中。具體包括如下常規(guī)保護電動機缺相保護，U、V、W三相電源信號經過電流互感器輸入到電動機保護器中，中央處理單元MCU(單片機)通過比較、判斷，對電動機進行缺相保護即當電動機定子三相缺相或三相電流不平衡時，控制繼電器驅動電路進行故障報警，斷開電動機、制動器電源。電動機欠流保護，U、V、W三相電源信號經過電流互感器輸入到電動機保護器中，中央處理單元MCU(單片機)通過將輸入的電流信號與設定值進行比較、判斷，對電動機進行欠流保護即當起重機構運行時，檢測到電動機定子電流小于設定值(電動機運行最小定子電流)，控制繼電器驅動電路進行故障報警，斷開電動機、制動器電源。電動機過流保護，U、V、W三相電源信號經過電流互感器輸入到電動機保護器中，中央處理單元MCU(單片機)通過將輸入的電流信號與設定值進行比較、判斷，對電動機進行過流保護即當電動機定子電流超過電動機額定電流設定值時，控制繼電器驅動電路進行故障報警，斷開電動機、制動器電源。過流保護同時具有反時限保護和瞬動保護兩種保護功能。過流保護的反時限保護使用積分運算，通過檢測的電機電流，從而判斷電機是否發(fā)熱， 對電動機進行有效的平滑的安全保護。過流保護的瞬動保護及時性與安全性更高，當判斷有過流情況時立即動作。
電動機發(fā)熱保護，所述中央處理單元MCU (單片機)通過監(jiān)測PTC熱敏電阻檢測電路傳回的溫度信號，檢測電動機溫度，計算電動機的累積發(fā)熱情況，將計算值與設定值進行比較、判斷，從而對電動機進行發(fā)熱保護即當檢測到PTC參數(shù)變化時，控制繼電器驅動電路進行故障報警，斷開電動機、制動器電源。電機運行狀況監(jiān)測與顯示，從保護器液晶顯示面板可以觀察到“電機電流”，"PTC 阻值”，“電機狀態(tài)”，“系統(tǒng)狀態(tài)”四組信息?？梢詫崟r監(jiān)測到電機運行整體狀況，無論是正常運行狀態(tài)還是故障狀態(tài)，都可以在顯示面板中很直觀的觀察到，對于現(xiàn)場安檢人員進行安檢時也能夠起到很好的指導作用。三相不平衡保護，定子三相電流差在超出預設的范圍-“最大相電流差”，并且作用時間超出預設時間-“不平衡最大時間”后，保護器即做出不平衡保護。該電動機綜合保護器應用環(huán)境寬泛，基本應用條件如下電動機S3，S4工作制的TL系列鼠籠式電動機ΙΤΙ 系列繞線式電動機；操作環(huán)境溫度-20°C +60°C ；工作制可以滿足電動機S3，S4工作制；相對濕度< 95 %，無冷凝；工作電源AC220V(-15 % +10 % )。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種數(shù)字化的電動機綜合保護器，包括對電機運行狀態(tài)進行檢測的電機運行信號檢測電路；對電機定子電流進行檢測的電流互感器；連接電流互感器，對電流互感器傳回信號進行處理的電流轉換電路；分別連接電機運行信號檢測電路和電流轉換電路，對電機運行信號檢測電路和電流轉換電路傳回的信息進行處理，當發(fā)現(xiàn)電機輸入出現(xiàn)斷相、欠流、過流或電機過熱情況后，發(fā)出控制報警、電機電源斷開及合閘信號的中央處理單元；連接中央處理單元，對中央處理單元發(fā)出的控制信號進行響應控制報警電路報警，以及斷開電動機電源和制動器電源的控制輸出繼電器；當給出電機運行信號時，通過電流互感器檢測電機定子電流，當定子電流大于欠流設定值且無其他故障，并到達設定的時間時， 中央處理單元會控制控制輸出繼電器動作，給出開閘信號，控制制動器開閘；當給出電機停止運行信號時，或者在其他不滿足上述開間條件的情況下，中央處理單元會控制控制輸出繼電器動作，給出合閘信號，控制制動器合閘；其特征在于還包括用于控制設置在上級動力電路中的觸點的異常輸出繼電器；所述中央處理單元通過電機運行信號檢測電路檢測電機運行信號，判斷起重機構運行狀態(tài)，在判斷出起重機構正常運行時，控制設置在上級動力電路中的觸點處于閉合狀態(tài)；在判斷出起重機構停止運行后進行計時，中央處理單元通過對電流轉換電路傳回的電流信號與設定值進行比較和判斷，當計時的時間超過設定的時間后，中央處理單元檢測到電動機定子依然有電流，且該電流值大于設定值，則控制異常輸出繼電器動作，繼而控制上級動力電路觸點斷開。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)字化的電動機綜合保護器，其特征在于還包括預埋在電動機繞組中的PTC熱敏電阻，所述PTC熱敏電阻同中央處理單元相連接，為中央處理單元提供電動機實時的溫度信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種數(shù)字化的電動機綜合保護器，其特征在于還包括連接中央處理單元，對中央處理單元處理后的電機電流、PTC阻值、電機狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)信號進行顯示的LCD顯示單元；以及對中央處理單元進行一些控制指令輸入和參數(shù)輸入的按鍵電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)字化的電動機綜合保護器，其特征在于所述控制輸出繼電器控制的觸點分別設置在報警電路、電機輸入電源和制動器的輸入電源中。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)字化的電動機綜合保護器，其特征在于還設有 Profibus Dp 從站接口。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種數(shù)字化的電動機綜合保護器，其特征在于所述中央處理單元控制異常輸出繼電器動作的同時驅動控制輸出繼電器動作，控制報警電路報警，以及斷開電動機電源和制動器電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數(shù)字化的電動機綜合保護器，包括電機運行信號檢測電路，電流互感器，電流轉換電路；分別連接電機運行信號檢測電路和電流轉換電路，對電機運行信號檢測電路和電流轉換電路傳回的信號進行處理的中央處理單元；連接中央處理單元，對中央處理單元發(fā)出的控制信號進行響應的控制輸出繼電器和故障輸出繼電器；其特征在于還包括連接中央處理單元，對中央處理單元發(fā)出的上級動力電路斷開指令進行響應的異常輸出繼電器；所述異常輸出繼電器所控制的觸點設置在上級動力電路中。該保護器避免了因異常情況所導致的重物高空墜落的危險發(fā)生，不僅保障了國家及工礦企業(yè)的生產效益，更保護了車間工作人員的生命安全。
文檔編號H02H5/04GK102340127SQ20111024691
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權日2011年8月25日
發(fā)明者滕波 申請人:大連美恒時代科技有限公司