專利名稱：電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及緊急保護(hù)電路裝置，特別涉及一種電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電氣傳動系統(tǒng)中的電機(jī)，如泵站泵機(jī)、爐窯風(fēng)機(jī)等，常常是晝夜連續(xù)運(yùn)行。 在這類系統(tǒng)中，如果電機(jī)出現(xiàn)異常運(yùn)行情況而未及時發(fā)現(xiàn)與排除，就會造成電 機(jī)及相關(guān)設(shè)備損壞。
目前最常用的是電子式電機(jī)保護(hù)裝置。這些電機(jī)保護(hù)裝置的主要方法是 通過檢測電機(jī)的工作電流和工作電壓的變化判斷電機(jī)是否短路、過載、缺相 等。其具體實(shí)施方法是對電機(jī)每相的電流和電壓進(jìn)行采樣，進(jìn)行故障判斷， 若出現(xiàn)故障就進(jìn)行斷閘保護(hù)。這種保護(hù)方法有一定的智能性但還不夠全面， 因?yàn)橛袝r電機(jī)在高溫環(huán)境下運(yùn)行時，即使電機(jī)不出現(xiàn)故障，也很可能由于電 機(jī)運(yùn)行時間過長造成繞組溫度升高而破壞其絕緣層，或者由于電機(jī)的通風(fēng)孔 堵塞、電機(jī)的散熱裝置損壞等原因造成電機(jī)的溫度過高，這些原因都會造成 電機(jī)的燒毀或者造成加快電機(jī)的老化。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型目的在于提供一種電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行監(jiān)控，防 止電機(jī)燒毀損壞。
本實(shí)用新型提供一種電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，包括人機(jī)模塊、通信模塊、報警模 塊、保護(hù)模塊、電流互感模塊、電壓互感模塊、整流模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，
其特征在于，還包括單片機(jī)模塊、溫度測量模塊和電源調(diào)節(jié)模塊；
上述單片機(jī)模塊通過溫度測量模塊采集電機(jī)的溫度數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否
過熱；單片機(jī)模塊與電源調(diào)節(jié)模塊電連接，通過電源調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)輸入電機(jī) 的電壓和電 流;
電流互感模塊和電壓互感模塊分別從電源調(diào)節(jié)模塊處采樣輸入電機(jī)的電 流和電壓，并將電流和電壓輸入至整流模塊進(jìn)行調(diào)制，整流模塊將調(diào)制后的 電流和電壓輸入至數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的電流和電壓輸入
至單片才;i^莫塊進(jìn)行處理，單片機(jī)將采集到的電流和電壓傳輸給通信模塊；
優(yōu)選地，單片機(jī)模塊還分別與人機(jī)模塊、報警模塊、保護(hù)模塊電連接， 通過人機(jī)模塊向單片機(jī)模塊輸入指令，單片機(jī)模塊通過報警模塊對電機(jī)過熱進(jìn)行報警，單片機(jī)模塊通過保護(hù)模塊對電機(jī)進(jìn)行斷電保護(hù)。
優(yōu)選地，上述電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)還包括看門狗模塊，上述看門狗模塊與單片
機(jī)模塊電連接，看門狗模塊檢測單片機(jī)模塊內(nèi)的檢測程序是否按照順序執(zhí)行。 優(yōu)選地，上述溫度測量模塊采用單總線數(shù)字式溫度傳感器。
優(yōu)選地，上述通信模塊采用RS485串行接口和MAX1480B芯片，MAX1480B 芯片通過RS485串行接口與外界連接。
優(yōu)選地，上述電源調(diào)節(jié)模塊采用自耦合變壓器和滑竿，滑竿通過改變變 壓比改變自耦合變壓器的輸出電壓。
優(yōu)選地，上述看門狗模塊采用X5 045可編程看門狗定時器。
本實(shí)用新型提供的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，對電機(jī)溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，防止電機(jī)
燒毀。

圖l是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型第 一 實(shí)施例中數(shù)據(jù)采集模塊的電路示意圖4是本實(shí)用新型第一實(shí)施例中電源調(diào)節(jié)模塊的電路示意本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn) 一步說明。
具體實(shí)施方式
參照圖l，示出本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型電機(jī)保 護(hù)系統(tǒng)包括人機(jī)模塊80、通信模塊IIO、報警模塊90、保護(hù)模塊IOO、電流互 感模塊20、電壓互感才莫塊30、整流模塊40和數(shù)據(jù)采集模塊50、單片才幾模塊70、 溫度測量模塊6 0和電源調(diào)節(jié)模塊l 0 。
單片機(jī)模塊7 0與溫度測量模塊6 0和電源調(diào)節(jié)模塊10電連接，單片機(jī)模塊 70通過溫度測量模塊60采集電機(jī)的溫度數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否過熱。單片機(jī)模 塊70與電源調(diào)節(jié)模塊10電連接，控制電源調(diào)節(jié)模塊10輸入電機(jī)的電壓和電流。
電流互感模塊20和電壓互感模塊3O分別與電源調(diào)節(jié)模塊10電連接，電流 互感模塊20和電壓互感模塊30分別從電源調(diào)節(jié)模塊10處采樣輸入電機(jī)的電流 和電壓，并將電流和電壓輸入至整流模塊40進(jìn)行調(diào)制。整流模塊40還與數(shù)據(jù) 采集模塊50電連接，數(shù)據(jù)采集模塊50與單片機(jī)模塊70電連接，數(shù)據(jù)采集模塊 5 O將采集到的電流和電壓輸入至單片機(jī)模塊7 O進(jìn)行處理，單片機(jī)模塊7 O將采集到的電流和電壓傳輸給通信模塊110。通信^^莫塊11 0外接遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)， 遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)對采集到的電流和電壓進(jìn)行分析，判斷故障的種類。
單片機(jī)模塊70還分別與人機(jī)模塊80、報警模塊90、保護(hù)模塊100電連接， 通過人機(jī)模塊8 0向單片機(jī)模塊7 O輸入指令，單片機(jī)模塊7 0通過報警模塊9 0對 電機(jī)過熱進(jìn)行報警，單片才;i^莫塊70通過保護(hù)模塊100對電機(jī)進(jìn)行斷電保護(hù)。
本實(shí)施例中，溫度測量模塊60采用單總線數(shù)字式溫度傳感器(簡稱溫度 傳感器)，該溫度傳感器通過采集電機(jī)內(nèi)外的溫度來檢測溫度，溫度傳感器設(shè) 置在電機(jī)內(nèi)部的定子繞組的線圈上，使檢測到的溫度能夠準(zhǔn)確反映電機(jī)內(nèi)部 的溫度，另外采用環(huán)境溫度作為電機(jī)的外部溫度。
溫度傳感器的采樣頻率是5次/秒，即200ms測量一次溫度。單片機(jī)模塊70 通過檢測電機(jī)的溫度與保存在單片機(jī)模塊70內(nèi)的預(yù)警溫度進(jìn)行比較，如果檢 測到電機(jī)的溫度超過預(yù)警溫度時，說明電機(jī)出現(xiàn)可能故障或者出現(xiàn)過熱，此 時通過數(shù)據(jù)采集模塊50、電壓互感模塊30和電流互感模塊20對電機(jī)的電壓和 電流進(jìn)行采樣，將電壓和電流數(shù)據(jù)存入單片機(jī)沖莫塊70的EEPROM (電可擦除可 編程只讀存儲器)中。單片機(jī)模塊7O將此數(shù)據(jù)通過通信模塊發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控 計算機(jī)，遠(yuǎn)程監(jiān)控計算機(jī)根據(jù)電壓和電流值判斷發(fā)生故障的類型，如故障為 電壓過高或者電壓過低等情況則進(jìn)行故障修復(fù)，單片機(jī)模塊70控制電源調(diào)節(jié) 模塊10降低輸入電機(jī)的電壓和電流。若不能進(jìn)行修復(fù)且溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的 預(yù)警溫度時，啟動報警模塊90同時向保護(hù)模塊100發(fā)出斷閘信號，保護(hù)模塊IOO 切斷電片幾的電源。
輸入電動機(jī)的交流電流通過電流互感模塊2 O轉(zhuǎn)化弱電流信號，同樣電動 機(jī)的交流電壓通過電壓互感模塊30轉(zhuǎn)化為弱電壓信號。弱電流信號和弱電壓 信號通過整流模塊40轉(zhuǎn)換為0 ~ 5V電壓信號送入到數(shù)據(jù)采集模塊50。
本實(shí)施例中，數(shù)據(jù)采集模塊50采用如電路如圖3，數(shù)據(jù)采集模塊50包括多 路模擬開關(guān)和壓頻轉(zhuǎn)換電路AD650。分時選通模擬開關(guān)CD4051,將電流互感模 塊20和電壓互感模塊30采集到的電流和電壓經(jīng)過V/F變換芯片AD650進(jìn)行轉(zhuǎn) 換，電壓轉(zhuǎn)變成頻率直接作為單片機(jī)模塊70內(nèi)計數(shù)器T1的輸入脈沖，AD650輸 出的脈沖頻率與輸入電壓成正比。參考電壓VREF接在X7管腳，模擬地接在XO 管腳，X1 X3管腳接采樣電壓(由于是三相電壓，所以采用三個管腳進(jìn)行電 壓采樣)，同理，X4 X6管腳接采樣電流，實(shí)際的輸入單片機(jī)#^70的電壓值 如公式(1)所示
VIN= ( FIN-FGND ) *VREF/ ( FREF-FGND ) ( 1 )
通過VIN的值就可以推算到相應(yīng)的電機(jī)電流和電壓值。
電壓和電流的采集在一個工頻周期(20ms)內(nèi)完成，通過單片機(jī)模塊70的P1.0管腳，Pl.l管腳，Pl. 2管腳輪流選通CD4051的8個通道，AD650將電流 和電壓轉(zhuǎn)換成頻率信號，將頻率信號送入單片機(jī)模塊70的T1記數(shù)器，通過計 算頻率得出每個采樣點(diǎn)的電壓值的大小。 一個周期內(nèi)采樣16個點(diǎn)，將這個周 期內(nèi)采樣的數(shù)據(jù)按照均方根公式進(jìn)行計算先求出三相的相電壓值和相電流 值。本實(shí)施例中，電源調(diào)節(jié)模塊10采用如圖4所示的電路示意圖，電源調(diào)節(jié)模 塊10采用自耦變壓器ll ，圖中1,2，3端是外部電網(wǎng)的三相電源輸入 端，l' ，2' ,3'是經(jīng)過自耦變壓器11調(diào)節(jié)后輸出至電機(jī)的電源線，4是零線。 A, B, C表示自耦變壓器11 二次側(cè)的滑竿。調(diào)節(jié)自耦變壓器11的二次側(cè)的滑竿改 變變壓比來改變輸入電機(jī)的電壓，滑竿由一個微型伺服電機(jī)來控制，微型伺 服電機(jī)受單片機(jī)模塊的控制，當(dāng)電機(jī)發(fā)生過電壓或者發(fā)生欠電壓時，通過電 流電壓互感器檢測電機(jī)的電壓與電機(jī)額定電壓進(jìn)行比較，比較后的差值經(jīng)過 單片機(jī)模塊70運(yùn)算后輸出一個控制量給伺服電機(jī)，伺服電機(jī)調(diào)節(jié)自耦變壓器 ll的變壓比調(diào)節(jié)輸入電機(jī)電壓，從而實(shí)現(xiàn)了對電機(jī)的輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于電機(jī)外部的環(huán)境溫度變化較快，但電機(jī)內(nèi)部的溫度變化需要一個過 程，這樣就會使得電機(jī)內(nèi)外的溫差變化加快，容易引起誤動作。本實(shí)施例通 過測量外部環(huán)境的變化來進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ窃谠O(shè)置在外部的溫度 傳感器在連續(xù)的兩次測溫之間溫度的變化超過3。C時，進(jìn)行溫度補(bǔ)償，補(bǔ)償系 數(shù)為O. 8。此時溫度變化的計算方法如公式(2)和公式(3)所示外部溫度降低5。C，溫升=內(nèi)部溫度-外部溫度+5°00. 8 (2) 同理，當(dāng)外部溫度升高5。C，貝'J:溫升=內(nèi)部溫度-外部溫度-5°00. 8 ( 3 )通過溫度補(bǔ)償，可以減小單片機(jī)模塊的誤動作，確保電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定。本實(shí)施例中，人機(jī)模塊80包括鍵盤和LED顯示器。LED顯示器顯示電機(jī)當(dāng) 前的溫度，LED采用三只七段數(shù)碼管。三只數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)分別是百位，十 位和個位。本實(shí)施例應(yīng)用zlg7289A芯片(圖中未視)將顯示和鍵盤集成到一 起。本實(shí)施例中，通信模塊快采用RS485串行接口，選用MAX1480B芯片，基于 ModBu s的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)施例中，保護(hù)模塊包括光電耦合和繼電器，單片機(jī)與繼電器之間用 光耦將其隔離，減少對單片機(jī)的干擾。本實(shí)用新型的第二實(shí)施例中，電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)還包括一看門狗模塊120，看 門狗模塊120采用X5045的可編程看門狗定時器，每隔250ms向單片機(jī)模塊70提 供RESET信號，這個RESET信號使單片機(jī)模塊返回一個可知的狀態(tài)，為單片機(jī)模塊70提供更高的可靠性。圖4中的自耦合變壓器11也可用其他變壓器代替，凡是與本專利電壓調(diào) 節(jié)方法相類似，都屬于本專利的保護(hù)范圍。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專 利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程 變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型 的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，包括人機(jī)模塊、通信模塊、報警模塊、保護(hù)模塊、電流互感模塊、電壓互感模塊、整流模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，其特征在于，還包括單片機(jī)模塊、溫度測量模塊和電源調(diào)節(jié)模塊；所述單片機(jī)模塊通過溫度測量模塊采集電機(jī)的溫度數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否過熱；單片機(jī)模塊與電源調(diào)節(jié)模塊電連接，通過電源調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)輸入電機(jī)的電壓和電流；電流互感模塊和電壓互感模塊分別從電源調(diào)節(jié)模塊處采樣輸入電機(jī)的電流和電壓，并將電流和電壓輸入至整流模塊進(jìn)行調(diào)制，整流模塊將調(diào)制后的電流和電壓輸入至數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的電流和電壓輸入至單片機(jī)模塊進(jìn)行處理，單片機(jī)將采集到的電流和電壓傳輸給通信模塊；單片機(jī)模塊還分別與人機(jī)模塊、報警模塊、保護(hù)模塊電連接，通過人機(jī)模塊向單片機(jī)模塊輸入指令，單片機(jī)模塊通過報警模塊對電機(jī)過熱進(jìn)行報警，單片機(jī)模塊通過保護(hù)模塊對電機(jī)進(jìn)行斷電保護(hù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)保護(hù)系 統(tǒng)還包括看門狗模塊，所述看門狗模塊與單片機(jī)模塊電連接，看門狗模塊檢 測單片才;i4莫塊內(nèi)的檢測程序是否按照順序執(zhí)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度測量 模塊采用單總線數(shù)字式溫度傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊 采用RS 4 8 5串行接口和MAX 14 8 0B芯片，MAX 14 8 0B芯片通過RS 4 8 5串行接口與外 界連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述電源調(diào)節(jié) 模塊采用自耦合變壓器和滑竿，滑竿通過改變變壓比改變自耦合變壓器的輸 出電壓。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述看門狗模塊 采用X5045可編程看門狗定時器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，包括人機(jī)模塊、通信模塊、報警模塊、保護(hù)模塊、電流互感模塊、電壓互感模塊、整流模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，還包括單片機(jī)模塊、溫度測量模塊和電源調(diào)節(jié)模塊；單片機(jī)模塊通過溫度測量模塊采集電機(jī)的溫度數(shù)據(jù)，判斷電機(jī)是否過熱；單片機(jī)模塊與電源調(diào)節(jié)模塊電連接，通過電源調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)輸入電機(jī)的電壓和電流。本實(shí)用新型提供的電機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，對電機(jī)溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，防止電機(jī)燒毀。
文檔編號H02H7/09GK201146372SQ20072030656
公開日2008年11月5日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者清 宮, 楊武強(qiáng), 范文華, 陳大軍 申請人:比亞迪股份有限公司