本實用新型屬于異步電動機領域，尤其涉及一種三相異步電動機保護裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國電力工業(yè)迅猛發(fā)展，電動機的使用幾乎滲透到了各行各業(yè)，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防建設及人民生活正常進行的重要保證。因而確保電動機的正常運行就顯得十分重要。由于電網(wǎng)、電動機本身質(zhì)量及工作環(huán)境等多種因素，電動機會出現(xiàn)過壓、欠壓、電流不平衡、欠載及過流等故障，并由此帶來了巨大的經(jīng)濟損失。因此,電動機保護裝置的開發(fā)與研制勢在必行。目前多數(shù)電動機保護裝置仍在使用8/16位的單片機，由于此類單片機大部分缺少SPI接口、I2C總線及A/D轉(zhuǎn)換口等功能模塊。如果要進一步提高電動機保護裝置的性能，則需要通過添加相應的芯片進行擴展。這無形中增加了系統(tǒng)制造成本，降低了系統(tǒng)的可靠性，同時產(chǎn)品的體積將隨著芯片的增加而增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種三相異步電動機保護裝置，形成對三相異步電動機的有效保護。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種三相異步電動機保護裝置，包括處理器以及與處理器相連的信號采集模塊、按鍵模塊、存儲模塊、顯示模塊、通訊模塊、控制模塊；

所述處理器用于建立與各模塊之間的信號連接與處理；

所述信號采集模塊用于對電動機的電壓信號和電流信號進行采集；

所述按鍵模塊包括參數(shù)設置鍵和復位鍵，用于設定運行參數(shù)和復位，并形成參數(shù)信號和復位信號發(fā)送至處理器；

所述存儲模塊包括程序存儲器、靜態(tài)存儲器和只讀存儲器，程序存儲器用于存放程序，靜態(tài)存儲器用于對采集計算的數(shù)據(jù)進行存儲，只讀存儲器用于對按鍵模塊設定的參數(shù)進行存儲；

所述顯示模塊用于對按鍵模塊設定的參數(shù)進行對外顯示；

所述通訊模塊包括若干物理接口，用于進行遙控與遙測；

所述控制模塊包括與處理器輸出端相連的I/O控制器。

進一步地，所述處理器還連接有時鐘模塊，所述時鐘模塊包括外接晶體振蕩器，采用內(nèi)部時鐘方式，時鐘頻率為12MHz。

進一步地，所述處理器采用80C196MC單片機，包括CPU、存貯器、中斷控制器、I/O口和片內(nèi)外設，片內(nèi)外設包括1個A/D轉(zhuǎn)換器、1個事件處理器陣列、兩個定時器、1個三相波形發(fā)生器和1個脈寬調(diào)制單元。

進一步地，所述信號采集模塊包括電流互感器與變壓器；

所述電流互感器的二次側(cè)通過電阻短接，從電阻兩端引出電壓，送入單片機，以獲得電流的采集信號；

所述變壓器用于將采集來的電壓信號變換成單片機可以接受的信號。

進一步地，所述按鍵模塊中參數(shù)設置鍵由上翻、下翻、返回和確認四個鍵組成，通過這些按鍵可以進行面板菜單操作，實現(xiàn)參數(shù)設定；所述復位鍵用于故障解除后的復位或者在緊急停車時使用。

進一步地，所述存儲模塊中程序存儲器采用32K的EPROM27256芯片，所述靜態(tài)存儲器采用32K的RAM62256芯片，所述只讀存儲器采用電可擦除可編程的EEPROMX84041芯片。

進一步地，所述顯示模塊包括4個LED數(shù)碼顯示管。

進一步地，所述通訊模塊包括RS485物理接口，遵循國際標準的MODBUS通訊協(xié)議，并采通訊集成模塊RSM3485CHT。

進一步地，所述處理器還連接有負序反時限保護模塊，用于復位電路在瞬間掉電后進行可靠復位以及對非接地性不對稱故障進行處理，所述負序反時限保護模塊采用兩段式定時限負序電流保護作為電動機斷相、定子繞組或引出線不對稱相間短路、定子繞組匝間短路的主保護，選用帶硬件看門狗及復位功能的專用芯片MAX705。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型具有穩(wěn)定的保護性能，能夠自動識別干擾和排除干擾，可以準確地發(fā)現(xiàn)裝置故障部位，及時報警，以利處理，以根據(jù)系統(tǒng)運行的實際條件或故障情況隨機變化，使保護具有自適應能力，具有較小的調(diào)試維護工作量，節(jié)省大量的人力物力，經(jīng)濟效益可觀，也可以進一步將保護、控制和監(jiān)視等功能統(tǒng)一設計、協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)監(jiān)視、控制、保護的綜合自動化，進一步實現(xiàn)電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡控制。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1是本實用新型的系統(tǒng)模塊圖；

圖2是本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本實用新型。

如圖1和圖2所示的一種三相異步電動機保護裝置，包括處理器以及與處理器相連的信號采集模塊、按鍵模塊、存儲模塊、顯示模塊、通訊模塊、控制模塊，處理器還連接有時鐘模塊，時鐘模塊包括外接晶體振蕩器，一般情況下，系統(tǒng)工作頻率越高，對器件性能、開發(fā)裝置的要求就越高，因此采用內(nèi)部時鐘方式，時鐘頻率為12MHz。

處理器還連接有負序反時限保護模塊，用于復位電路在瞬間掉電后進行可靠復位以及對非接地性不對稱故障進行處理，所述負序反時限保護模塊采用兩段式定時限負序電流保護作為電動機斷相、定子繞組或引出線不對稱相間短路、定子繞組匝間短路的主保護：第一段具有高整定值I21(負序電流Ⅰ段電流定值)，短延時T21(負序電流I段時間定值)。第二段具有低定值(負序電流Ⅱ段電流定值)，長延時T22(負序時間n段時間定值)；同時選用帶硬件看門狗及復位功能的專用芯片MAX705，MAX705是MAXIM公司生產(chǎn)的價格低廉的微處理器監(jiān)控芯片，它可以提供四種功能:當加電、掉電以及當供電電壓下降時，復位脈沖寬度的典型值為200ms；獨立監(jiān)控跟蹤定時器輸出，在1.6s內(nèi)如果監(jiān)控跟蹤定時器輸入端不被觸發(fā)，監(jiān)控跟蹤定時器輸出將變?yōu)榈碗娖剑?.25V門限值檢測器，用于電源故障報警、低電壓檢測或++5V以外的；低電平有效的人工復位輸入。

處理器用于建立與各模塊之間的信號連接與處理，處理器采用80C196MC單片機，包括CPU、存貯器、中斷控制器、I/O口和片內(nèi)外設，片內(nèi)外設包括1個A/D轉(zhuǎn)換器、1個事件處理器陣列、兩個定時器、1個三相波形發(fā)生器和1個脈寬調(diào)制單元。

信號采集模塊用于對電動機的電壓信號和電流信號進行采集，信號采集模塊包括電流互感器與變壓器；電流互感器的二次側(cè)通過電阻短接，從電阻兩端引出電壓，送入單片機，以獲得電流的采集信號，這樣在不影響主回路的情況下即實現(xiàn)了強電與弱電的完全隔離，又進一步提高了系統(tǒng)的可靠性；變壓器用于將采集來的電壓信號變換成單片機可以接受的信號，然后再把這些經(jīng)電壓變換和電流變換以后的信號，通過低通濾波，濾去高頻干擾信號，送入A/D的三個通道，啟動A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換結(jié)果送到單片機，從而完成數(shù)據(jù)的采集。

按鍵模塊包括參數(shù)設置鍵和復位鍵，用于設定運行參數(shù)和復位，并形成參數(shù)信號和復位信號發(fā)送至處理器，按鍵模塊中參數(shù)設置鍵由上翻、下翻、返回和確認四個鍵組成，通過這些按鍵可以進行面板菜單操作，實現(xiàn)參數(shù)設定，復位鍵用于故障解除后的復位或者在緊急停車時使用；為了保證動作準確，用兩個與非門構(gòu)成一個雙穩(wěn)態(tài)電路，當按鍵閉合或斷開時盡管接觸點產(chǎn)生抖動，但雙穩(wěn)態(tài)電路輸出的狀態(tài)下不會改變，從而可消除抖動。

存儲模塊包括程序存儲器、靜態(tài)存儲器和只讀存儲器，程序存儲器用于存放程序，靜態(tài)存儲器用于對采集計算的數(shù)據(jù)進行存儲，只讀存儲器用于對按鍵模塊設定的參數(shù)進行存儲，存儲模塊中程序存儲器采用32K的EPROM27256芯片，靜態(tài)存儲器采用32K的RAM62256芯片，只讀存儲器采用電可擦除可編程的EEPROMX84041芯片。

顯示模塊用于對按鍵模塊設定的參數(shù)進行對外顯示，顯示模塊包括4個LED數(shù)碼顯示管。

通訊模塊包括若干物理接口，用于進行遙控與遙測，通訊模塊包括RS485物理接口，遵循國際標準的MODBUS通訊協(xié)議，并采通訊集成模塊RSM3485CHT，該模塊內(nèi)部集成電源隔離、電氣隔離、RS-485收發(fā)器及總線保護器件于一身，具有很好的抗干擾性能。

控制模塊包括與處理器輸出端相連的I/O控制器。

本保護裝置采用的ARM單片機由于采用了新型的32位ARM核處理器，使其在指令系統(tǒng)、總線結(jié)構(gòu)、調(diào)試技術(shù)、功耗以及性價比等方面遠遠超過了傳統(tǒng)的8/16位單片機，同時ARM單片機在芯片內(nèi)部集成了大量的片內(nèi)外設,使其功能和可靠性大大提高，完善的電動機保護器是對電動機運行過程中的各種運行信息數(shù)據(jù)進行采集、運算、分析、監(jiān)控、報警、控制的綜合性裝置，裝置通過對故障報警，保護脫扣以及利用動作延時時間的設定來實現(xiàn)及時準確的保護，保證生產(chǎn)的安全；可以通過數(shù)據(jù)信息通訊，實現(xiàn)電動機運行狀況的詳細信息在上位機上進行實時監(jiān)測，并經(jīng)計算機數(shù)據(jù)處理提供管理信息，在設備可能產(chǎn)生重大故障前，越限報警可及時提醒管理人員進行處理，避免了不必要的停機而對正常生產(chǎn)造成影響，最大限度地保證設備運行和控制的有效性，當電動機運行參數(shù)達到預置的預警值時，保護裝置僅進行預警，不觸發(fā)脫扣；但當越限值達到預置的脫扣值時，保護裝置進入脫扣觸發(fā)延時，在預置脫扣延時時間內(nèi)若設備恢復正常運行，則取消脫扣執(zhí)行；而如果超過延時時限，則保護裝置發(fā)出脫扣信號，驅(qū)動執(zhí)行元件動作，斷開電源停止電動機運行，在電動機控制裝置實現(xiàn)各項保護功能的同時，各種保護信息也由裝置生成并經(jīng)通信接口上送至計算機管理系統(tǒng)。

本實用新型具有穩(wěn)定的保護性能，能夠自動識別干擾和排除干擾，可以準確地發(fā)現(xiàn)裝置故障部位，及時報警，以利處理，以根據(jù)系統(tǒng)運行的實際條件或故障情況隨機變化，使保護具有自適應能力，具有較小的調(diào)試維護工作量，節(jié)省大量的人力物力，經(jīng)濟效益可觀，也可以進一步將保護、控制和監(jiān)視等功能統(tǒng)一設計、協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)監(jiān)視、控制、保護的綜合自動化，進一步實現(xiàn)電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡控制。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。