文档介绍：《电气自动化年第卷第期电子电路设计

基于的智能电机保护器的设计
张石,张洪嘉,朱世鹏,袁程磊
东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳
摘要:介绍了一种基于单片机的智能电机保护器,说明了主要模块的硬件设计和软件设计流程。保护器在对电机的电流
和电压的准确测量的基础上,实现了完善的电机故障保护;支持电机的多种启动方式;具有通信功能,可远程监测。实践
表明,智能电机保护器对电机起到了很好的保护作用。
关键词:;电机保护器;;通信;反时限过流
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中图分类号文献标志码文章编号—一—
一
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引言电机参数测量控弗部分
由于生产自动化水平的提高,电机会频繁的切换于起动、制信电压号调电流理通信模块
动、正反转、间歇以及变负荷等状态。此外,由于电力技术的进
●◆
步,电动机在较小的体积下被设计成更大功率,导致电动机热容倩测量
量减小,过负荷能力减弱。以上情况对电动机保护器提出了更高卜主控制器出
的要求。目前市场上主流的数字电机保护器较之传统的模拟式开关量输入卜开关量输出
电机保护器有了质的飞跃,但仍存在种种不足,比如,测量的精确▲
度和实时性还有待改善,启动方式不够多样化,有待于工业总线
连接,实现网络化。针对以上需求,提出了一种高测量精度,支持系统电源巫固
多种电机启动方式,具有通信功能的电机保护器⋯。
基本原理
智能电机保护器的系统框图如图所示。电机参数测量控
制部分由电压电流信号调理模块、信号测量模块、主控制器模块、图系统框图
开关量输入输出模块、模拟量输出模块、远程通信模块组成。电
机参数显示部分为即插即用设备,通过一串口与主控制器竺%
一
通信以完成电机参数的显示和设置。
电机信号经调理和测量后,三相电压、三相电流和零序电流当%时,则表示三相电压不平衡。
的有效值分别为、、、、、,、,。为三相电压平均断相:当、、. 时,则表示断相;
值,为额定电流。故障检测方法如下: 过压:当时,表示过压。为过压阈值;
欠压:当时,表示欠压。为欠压阈值;
过载:当,.时,表示过载,根据反时限原则进行延
漏电:当,时,表示漏电。
时保护;
以上故障的判定均需满足故障条件并达到对应的故障动作
欠载:当,.时,表示欠载;
时间,才执行保护动作。
三相不平衡:按照.—定义,相电压不
过载保护遵循了反时限原则,即电流越大,保护时间越短。
平衡率:
反时限过载保护特性曲线的数学表达式为:
定稿日期:——
《电气自动化年第卷第期
电子电路设计

其中为反时限特性常数。为反时限常数。通过调整
和的值,便可得到满足不同电机对反时限特性的需求。只有当
,,,时,为正,才有可能进行保护动作。
考虑到不同时刻的故障电流并不相同,所以采用积分形式进
行反时限过载保护的判定。将式改写成:
【·】￡
其中等式右侧的积分表示了电流造成的热累积,当大于
时,进行保护动作。式充分考虑了故障中电流的变化情况。
由于单片机只能处理离散数据,再将式离散化后,就可应用
于反时限的微机算法中。式离