一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，由信息采集單元、預(yù)處理單元、AD轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)控制器、顯示單元、輸入單元和執(zhí)行單元組成。利用單片機(jī)控制技術(shù)，充分考慮環(huán)境溫度參數(shù)，完善對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)特性和保護(hù)范圍，實(shí)時(shí)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電流、電壓和繞組溫升等狀態(tài)參數(shù)。避免電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的過(guò)載、短路、漏電、過(guò)壓和欠壓、堵轉(zhuǎn)和起動(dòng)超時(shí)、缺相及相不平衡的等運(yùn)行故障，實(shí)時(shí)智能保護(hù)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。本裝置具有性能穩(wěn)定可靠、顯示直觀、操作方便和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，既為單電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行提供實(shí)時(shí)保護(hù)，也可為大系統(tǒng)的集中智能控制提供技術(shù)支持。
【專利說(shuō)明】一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于智能儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的電壓、電流、繞組溫升等狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)智能監(jiān)控和自動(dòng)保護(hù)。
技術(shù)背景
[0002]電動(dòng)機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)中的動(dòng)力源，是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要工具，廣泛應(yīng)用于工業(yè)中各個(gè)領(lǐng)域。為了保證電動(dòng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行，需要提供高性能的保護(hù)裝置準(zhǔn)確無(wú)誤地保護(hù)電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)機(jī)在允許的極限負(fù)載范圍內(nèi)工作，以減少電動(dòng)機(jī)損壞事故的發(fā)生。
[0003]作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，首先必須迅速檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)和供電線路之間的短路故障，并能及時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)與短路電源之間的連接；而對(duì)于頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，要能準(zhǔn)確地模擬其發(fā)熱和散熱過(guò)程。傳統(tǒng)的第一代電磁式電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置以雙金屬片作為敏感元件，但因雙金屬片受熱或機(jī)械碰撞而產(chǎn)生永久變形，造成保護(hù)精度不高，調(diào)試?yán)щy；第二代產(chǎn)品電子式電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，利用電阻電容的充放電模擬電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和散熱，雖然較第一代產(chǎn)品有較大改進(jìn)，但也存在精度低，缺少監(jiān)控和顯示功能。目前，國(guó)外已研制出許多電動(dòng)機(jī)控制和保護(hù)裝置，如日本的MITSUBISHI公司，美國(guó)的WESTINGHOUSE公司都有相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用于市場(chǎng)。但存在價(jià)格昂貴，很難在國(guó)內(nèi)大批量推廣。而我國(guó)現(xiàn)生產(chǎn)的某些電動(dòng)機(jī)保護(hù)器沒有漏電保護(hù)和過(guò)欠壓保護(hù)，且很少考慮南北地區(qū)的氣候差異，沒有把環(huán)境溫度作為一個(gè)變量考慮，未能充分利用電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力。
[0004]因此，設(shè)計(jì)一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，利用單片機(jī)控制技術(shù)，完善對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)特性和保護(hù)范圍，具有性能穩(wěn)定可靠、顯示直觀、操作方便和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，為大系統(tǒng)的集中智能控制提供技術(shù)支持。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的電壓、電流、繞組溫升等狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)智能監(jiān)控和自動(dòng)保護(hù)。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，由一個(gè)信息采集單元
(I)、一個(gè)預(yù)處理單元(2)、一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器(3)、一個(gè)控制器(4)、一個(gè)顯示單元(5)、輸入單元(7)和一個(gè)執(zhí)行單元(6)組成；信息采集單元(I)、預(yù)處理單元(2)、AD轉(zhuǎn)換器(3)，至控制器(4)之間進(jìn)行單向數(shù)據(jù)輸入連接，控制器(4)與顯示單元(5)和執(zhí)行單元(6)之問單向數(shù)據(jù)輸出連接；控制器⑷與輸入單元⑵之間雙向輸入輸出連接。
[0007]信息采集單元⑴包括零序電流互感器和單相相電壓采集器，以采集電動(dòng)機(jī)的三相線電流、單相線電壓及零序電流三種交流信號(hào)；零序電流互感器實(shí)時(shí)檢測(cè)采集電動(dòng)機(jī)輸入的三相線的零序電流；單相相電壓采集器實(shí)時(shí)采集電動(dòng)機(jī)輸入的三相線的每相電壓幅值；零序電流互感器二次側(cè)輸出與一次側(cè)電流成正比的電流信號(hào)，并通過(guò)二極管全波整流，將電流轉(zhuǎn)換為與之成正比的電壓信號(hào)。
[0008]顯示單元(5)選用MC14499顯示芯片，實(shí)現(xiàn)一種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合的顯示電路，利用MC14499顯示芯片本身的掃描功能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示。
[0009]AD轉(zhuǎn)換器(3)選用八位逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器ADC0809，控制器采用80C31單片機(jī)；利用80C31單片機(jī)提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE為ADC0809片提供時(shí)鐘信號(hào)。
[0010]執(zhí)行單元(6)由接觸器和斷路器組成；采用光電耦合隔離器作為隔離元件，用光耦合隔離器控制可控硅，再由可控硅控制接觸器和斷路器，以切斷電動(dòng)機(jī)電源。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，利用單片機(jī)控制技術(shù)，充分考慮環(huán)境溫度參數(shù)，完善對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)特性和保護(hù)范圍，實(shí)時(shí)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的電流、電壓和繞組溫升等狀態(tài)參數(shù)。避免電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的過(guò)載、短路、漏電、過(guò)壓和欠壓、堵轉(zhuǎn)和起動(dòng)超時(shí)、缺相及相不平衡的等運(yùn)行故障，實(shí)時(shí)智能保護(hù)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。本裝置具有性能穩(wěn)定可靠、顯示直觀、操作方便和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，既為單電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行提供實(shí)時(shí)保護(hù)，也可為大系統(tǒng)的集中智能控制提供技術(shù)支持。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成圖。
[0013]圖2本實(shí)用新型中控制器和AD轉(zhuǎn)換器的連接圖。
[0014]圖3本實(shí)用新型中定時(shí)器TO中斷控制流程圖。
[0015]圖4本實(shí)用新型中定時(shí)器Tl中斷控制流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1，一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，由一個(gè)信息采集單元(1)、一個(gè)預(yù)處理單元
(2)、一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器(3)、一個(gè)控制器(4)、一個(gè)顯示單元(5)、輸入單元(7)和一個(gè)執(zhí)行單元(6)組成；信息采集單元(I)、預(yù)處理單元(2)、AD轉(zhuǎn)換器(3)，至控制器(4)之間進(jìn)行單向數(shù)據(jù)輸入連接，控制器(4)與顯示單元(5)和執(zhí)行單元(6)之間單向數(shù)據(jù)輸出連接；控制器(4)與輸入單元(7)之間雙向輸入輸出連接。信息采集單元(I)采集的信號(hào)傳輸至預(yù)處理單元(2)，經(jīng)預(yù)處理單元(2)放大、濾波處理之后，傳輸至AD轉(zhuǎn)換器(3)，再經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸至控制器(4)，在控制器(4)中進(jìn)行運(yùn)算和比較，將運(yùn)算結(jié)果在顯示單元(5)中顯示，給執(zhí)行單元(6)發(fā)送控制指令，用戶通過(guò)輸入單元(7)修改系統(tǒng)的功能參數(shù)和初始化設(shè)置。
[0017]信息采集單元(I)包括零序電流互感器和單相相電壓采集器，以采集電動(dòng)機(jī)的三相線電流、單相線電壓及零序電流三種交流信號(hào)；零序電流互感器實(shí)時(shí)檢測(cè)采集電動(dòng)機(jī)輸入的三相線的零序電流；單相相電壓采集器實(shí)時(shí)采集電動(dòng)機(jī)輸入的三相線的每相電壓幅值；零序電流互感器二次側(cè)輸出與一次側(cè)電流成正比的電流信號(hào)，并通過(guò)二極管全波整流，將電流轉(zhuǎn)換為與之成正比的電壓信號(hào)。
[0018]顯示單元(5)選用MC14499顯示芯片，實(shí)現(xiàn)一種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合的顯示電路，利用MC14499顯示芯片本身的掃描功能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能參數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示。單片機(jī)的顯示電路分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)顯示是通過(guò)單片機(jī)對(duì)各數(shù)碼管的位進(jìn)行掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電路簡(jiǎn)單，但占用單片機(jī)的資源較多；靜態(tài)顯示用硬件來(lái)代替部分軟件功能，以增加硬件的開銷來(lái)?yè)Q取更多的系統(tǒng)資源?；谘b置的實(shí)時(shí)性要求較高，計(jì)算量大的特點(diǎn)。采用了一種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合的顯不電路，即米用顯不芯片MC14499本身的掃描來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，而對(duì)單片機(jī)80C31本身來(lái)說(shuō)是靜態(tài)的。
[0019]如圖2，AD轉(zhuǎn)換器(3)選用八位逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器ADC0809，控制器采用80C31單片機(jī)；利用80C31單片機(jī)提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE為ADC0809片提供時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809地址譯碼引腳A、B、C分別與地址總線的低三位A0、A1、A2相連，以選通INO?IN7中的一個(gè)通道。P2.7作為片選信號(hào)，在起動(dòng)AD轉(zhuǎn)換時(shí)由單片機(jī)的寫信號(hào)WR和P2.7控制ADC0809的地址鎖存和轉(zhuǎn)換起動(dòng)。由于ALE和START連在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時(shí)也起動(dòng)AD轉(zhuǎn)換。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用單片機(jī)的讀信號(hào)RD和P2.7引腳經(jīng)或非門后，產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號(hào)，用以打開三態(tài)輸出鎖存器，輸入端口的電容C是為了濾除電阻R的選取不能影響AD轉(zhuǎn)換精度，考慮到AD轉(zhuǎn)換的輸入電阻為幾K。因此，電阻R選為100歐，用以保護(hù)系統(tǒng)不受損害。
[0020]執(zhí)行單元(6)由接觸器和斷路器組成；采用光電耦合隔離器作為隔離元件，用光耦合隔離器控制可控硅，再由可控硅控制接觸器和斷路器的脫扣器，以切斷電動(dòng)機(jī)電源。
[0021]如圖3，顯示控制是通過(guò)單片機(jī)80C31的定時(shí)器Tl實(shí)現(xiàn)，根據(jù)人眼的視覺要求，設(shè)置為每秒鐘更換一次顯示內(nèi)容。在系統(tǒng)時(shí)鐘頻率6MHZ時(shí)，定時(shí)器的最大定時(shí)時(shí)間為131ms，則定時(shí)器Tl的中斷時(shí)間設(shè)計(jì)為100ms。因此，在定時(shí)器Tl中斷服務(wù)子程序中還應(yīng)設(shè)置一個(gè)記數(shù)單元，當(dāng)定時(shí)器Tl中斷一次，記數(shù)單元加一，并判斷記數(shù)單元是否到設(shè)定值。就可以隨意設(shè)置顯示單元的更新時(shí)間。
[0022]如圖4，執(zhí)行軟件需要完成數(shù)據(jù)采集、信息處理及顯示控制。數(shù)據(jù)采集和信息處理是相輔相成的，可以通過(guò)單片機(jī)80C31定時(shí)器TO實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集的信號(hào)有三相線電流信號(hào)，一相電壓和一個(gè)漏電信號(hào)，對(duì)三相線電流的采集和處理可用同一個(gè)子程序，電壓信號(hào)用一個(gè)子程序，漏電信號(hào)用一個(gè)子程序。單片機(jī)80C31依次對(duì)各通道進(jìn)行采集，每采集一個(gè)信號(hào)就進(jìn)行比較判斷，有故障就迅速作出反應(yīng)。AD采集周期選為400LS，五個(gè)通道需2ms。定時(shí)器采用自動(dòng)重裝載方式。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，其特征在于由一個(gè)信息采集單元(I)、一個(gè)預(yù)處理單元(2)、一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器(3)、一個(gè)控制器(4)、一個(gè)顯示單元(5)、輸入單元(7)和一個(gè)執(zhí)行單元(6)組成；信息采集單元(I)、預(yù)處理單元(2)、AD轉(zhuǎn)換器(3)，至控制器(4)之間進(jìn)行單向數(shù)據(jù)輸入連接，控制器⑷與顯示單元(5)和執(zhí)行單元(6)之間單向數(shù)據(jù)輸出連接；控制器(4)與輸入單元(7)之間雙向輸入輸出連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，其特征在于信息采集單元(I)包括零序電流互感器和單相相電壓采集器，以采集電動(dòng)機(jī)的三相線電流、單相線電壓及零序電流三種交流信號(hào)；零序電流互感器實(shí)時(shí)檢測(cè)采集電動(dòng)機(jī)輸入的三相線的零序電流；單相相電壓采集器實(shí)時(shí)采集電動(dòng)機(jī)輸入的三相線的每相電壓幅值；零序電流互感器二次側(cè)輸出與一次側(cè)電流成正比的電流信號(hào)，并通過(guò)二極管全波整流，將電流轉(zhuǎn)換為與之成正比的電壓信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，其特征在于顯示單元(5)選用MC14499顯示芯片，實(shí)現(xiàn)一種動(dòng)態(tài)和靜態(tài)相結(jié)合的顯示電路，利用MC14499顯示芯片本身的掃描功能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)顯示。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，其特征在于AD轉(zhuǎn)換器(3)選用八位逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器ADC0809，控制器采用80C31單片機(jī)；利用80C31單片機(jī)提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE為ADC0809片提供時(shí)鐘信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)機(jī)智能保護(hù)裝置，其特征在于執(zhí)行單元(6)由接觸器和斷路器組成；采用光電耦合隔離器作為隔離元件，用光耦合隔離器控制可控硅，再由可控硅控制接觸器和斷路器，以切斷電動(dòng)機(jī)電源。
【文檔編號(hào)】H02H7/08GK204258265SQ201420769569
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】侯紅玲 申請(qǐng)人:陜西理工學(xué)院