专利名称：电动机多功能节能智能型保护控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集微电子技术、电力电子技术、网络技术、传感技术、测试技术、数字通讯技术、PLC技术融为一体而设计的电动机保护控制柜，具体 地说是一种电动机多功能节能智能型保护控制柜。二、 背景技术国内目前交流电压380V 1200V，频率50Hz的电动机保护控制柜多为继电器接 触器控制系统，此柜具有结构简单、投资低、安装和调整方便等优点，应用广泛 是最基本的一种控制方式，但存在切换瞬间会出现很高的电流尖峰，产生电弧和 破坏性的动态转矩，设备体积庞大，损耗大等特点。大多数的继电器接触器控制 系统缺少通讯技术无法参与工厂自动化信息系统，有少数厂家对保护控制柜加装 了通信技术，通过使用暴露出很多的问题，主要表现在现场设备可靠性差，可维 护性差，不能承受现场恶劣的工作环境(包括高温、低温、潮湿和沙尘)，数据 开放性不够，往往是各个厂家互不兼容，软件数据不能共享，呈现一个个的自动 化孤岛。随着微电子技术和计算机技术的发展，微处理器CPU被应用到可编程序 逻辑控制器中，不仅用逻辑编程取代硬接线逻辑，还增加了运算、数据传送和处 理、信息储存等功能，用该技术制造的电动机控制柜出现了变频控制柜和软启动 器控制柜，变频控制柜受到变频范围窄，系统复杂，损耗大，造价高等因素的制 约，仅限于重要容量大的电动机实用；软启动器控制柜的出现，它以控制方式灵 活简便，对系统冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代 其他启动控制方式，同样存在不能长时间用于启动扭矩要求很高的电动机驱动装 置上和运行温度不能过高等特点，电子技术运用到控制柜的同时也对电压质量和
运行环境提出更高的要求，电子产品的脆弱性给控制柜的故障率带来直接影响。总之，国内目前交流电压380V 1200V，频率50Hz的电动机保护控制柜只能 就地控制或者近距离的手动遥控，电机故障保护动作只能就地显示，测量数据采 集的信息只能通过控制柜的仪表显示，保护控制柜是一个功能比较单一、保护控 制对象比较专一、信息外送内传比较闭塞的保护控制柜，此柜适用于生产过程简 单，生产中各环节之间协作型差，相互独立互不影响的生产场合。随着社会化生 产的进步，要求生产环节之间配合越来越来紧密，生产信息共享逐步形成了工厂 自动化信息系统，随着生产环境的变化同样也要求电动机保护控制柜具有信息的 传输共享，通过现代通信网络实现工厂信息系统监控中心对保护控制柜的测量、 计量数据的采集、电动机的控制、电动机的监视、电动机保护参数的调整等功能； 实现工厂信息系统监控中心对生产环节的协调，优化生产方式达到节能的目的。 三、发明内容本实用新型的目的是提供一种电动机多功能节能智能型保护控制柜，解决上 述已有技术存在的问题。本实用新型的技术方案是通过以下方式实现的电动机多功能节能智能型保护控制柜，由主电路、PLC保护控制中心、防涌 流设备和矩形控制柜组成，其特征在于其主电路电压为380V 1200V、频率50Hz 的电源经断路器QF、电压互感器TV、电流互感器TA1串接与交流接触器KM，交 流接触器KM串接与软启动器QR，经软启动器QR引出线采用针孔式的插头插座接 线并联与交流接触器KMl,其引出线接入电动机M，交流接触器KM的电源线并联 于交流接触器KM1，交流接触器KM2的电源线经电流互感器TA2并联与交流接触 器KM1，交流接触器KM2的负荷则接入三相电容器C，电源进线处并联有三相经熔 断器F的电源电涌保护器SPD并连接到总等电位接地端子板上。控制电路取主
路两相电源，输入控制电路电源变压器TC经变换进入PLC保护控制中心，PLC保 护控制中心中的控制原理电路U相电源接熔断器FU2接继电器KA常开触点并联 电动机保护出口继电器JG1常闭触点接于万能转换开关SKl⑦-⑧串接时钟、操作 时间表PT接于熔断器FU1接于W相电源，时钟、操作时间表PT并联时钟、操作 时间表PT常开触点接于继电器KA3线圈接于熔断器FU1接于W相电源，继电器 KA3线圈并联继电器KA4线圈接熔断器FU1接于W相电源，继电器KA4线圈并联 万能转换开关SK1①-②接于接触器KM1常闭触点接于接触器KM线圈接熔断器FU1 接于W相电源，接触器KM线圈并联时间继电器KT3线圈接熔断器FU1接于W相电 源，接触器KM1常闭触点并联接触器KM常开触点串联于时间继电器KT3延时闭合 常开触点接软启动器QR串联启动时间过长保护出口继电器JG2常闭触点接熔断 器FU1接于W相电源，万能转换开关SK1⑦并联万能转换开关SK1⑤-⑥接时间继 电器KT5线圈接熔断器FU1接W相电源，时间继电器KT5线圈并联时间继电器KT5 延时闭合常开触点接万能转换开关SK1①，万能转换开关SK1⑤并联轻触式开关键 SB1串联轻触式开关键SB2，并联接触器KM常开触点串联继电器KA3常闭触点 串联于继电器KA4接万能转换开关SK1②，轻触式开关键SB1并联万能转换开关 SKl③-④接继电器KA1线圈接熔断器FU1接W相电源，继电器KA1线圈并联软启 动器QR输出常开触点并联继电器KA2常开触点接继电器KA2线圈接熔断器FU1 接W相电源，继电器KA2常开触点并联继电器KA1常开触点串联继电器KA2常开 触点接时间继电器KT2线圈接熔断器FU1接W相电源，时间继电器KT2线圈并联 接触器KM1线圈接熔断器FU1接W相电源，万能转换开关SK1③并联轻触式开关 键SB3串联轻触式开关键SB4串联继电器KA1常闭触点接于接触器KM1线圈， 轻触式开关键SB4并联继电器KA1常闭触点串联接触器KM1常开触点接于继电 器KA1常闭触点并联时间继电器KT4延时断开常闭触点接于继电器KA线圈接 熔断器FU1接W相电源，接触器KM1常开触点串联接时间继电器KT4线圈接熔 断器FU1接W相电源，轻触式开关键SB3并联轻触式开关键SB5接于时间继电器 KT2延时闭合常开触点接过流保护II出口继电器JG3常闭触点接于接触器KM2 线圈接过压保护II出口继电器JG4常闭触点接熔断器FU1接W相电源。电动机多功能节能智能型保护控制柜的PLC保护控制中心工作原理(附图2)， 通过电压互感器TV、电流互感器TA1、电流互感器TA2和压力、温度、流量、液 位传感器27，并联信号电涌保护器28连接到PLC保护控制器34，轻触式开关键 7、 8、 10、 11、 12输入连接到PLC保护控制器34，万能转换开关13、 14输入连 接到PLC保护控制器34，轻触式控制键2、 3、 4、 15、 16、 17、 18、 19、 20输入 连接到PLC保护控制器34，轻触式控制键5、 6输入连接到PLC保护控制器34。 PLC保护控制器34输出连接蜂鸣器41， PLC保护控制器34输出连接LCD显示屏1， PLC保护控制器34输出连接通信模块9， PLC保护控制器34输出连接外部总线外 接扩展接口 35,PLC保护控制器34输出连接电动机保护出口继电器JG1常闭触点 36、启动时间过长保护出口继电器JG2常闭触点37、过流保护II出口继电器JG3 常闭触点38、过压保护II出口继电器JG4常闭触点39、柜内风机启停出口继电器 JG5常开触点40。 PLC保护控制器34输出连接驱动QR、 KM、 KM1、 KM2和PLC保 护控制中心面板指示灯21、 22、 23、 24、 25、 26。控制柜电源锁报警器32连到 电源处理模块31和PLC保护控制器34。控制电路电源变压器30输出操作回路电 源29和输出到电源处理模块31同时供给PLC保护控制器34。通信模块9并联天 馈线电涌保护器33。本实用新型与已有技术相比具有如下优点1、实现保护具有选择性PLC保护控制中心设有中低压电动机所需的所有保 护类型，各种保护之间相互独立，遵照保护装置基本要求(快速性、可靠性、灵 敏性、选择性)进行参数优化，达到保护组合配合有效，可根据不同类型的电动机生产现场环境要求和生产要求设置保护类型优化组合，通过PLC保护控制中心 面板(附图3)上的2 "保护类型选择"轻触式控制键和PLC保护控制中心面板上 的3 "保护停用"轻触式控制键实现该功能，通过4 "保护动作故障查询"轻触式 控制键进行保护动作査询，通过PLC保护控制中心面板上的17、 18、 19、 20 "定 值加"、"定值减"、"定时加"、"定时减"轻触式控制键进行保护参数的调整。参 数设定完通过PLC保护控制中心面板上的15 "确认"轻触式控制键进行确认，再 次修改通过PLC保护控制中心面板上的2 "保护类型选择"轻触式控制键进行返 回重新输入并再次PLC保护控制中心面板上的15"确认"轻触式控制键进行确认。 2、实现网络化控制管理PLC保护控制中心面板(附图3)上设有通用的通 讯模块9，通讯模块9运行正常时"通信运行"指示灯23指示。PLC保护控制中 心和软启动器QR的信息量除现场处理外还可以通过PLC保护控制中心面板上通讯 模块9的RS-232或RS-485接口 ，采用GPRS公共通信网络进行远程传送与集中控 制管理中心组成工厂网络监控系统。通过集中控制管理中心对辖区内电动机进行 网络化的管理，实现对柜内的PLC保护控制中心和软启动器的信息执行命令的收 发，对PLC保护控制器34保护参数进行修改和调用，定值区切换，运行状态监控， 历史数据査询，上传故障报告，进行对时，进行实时电量参数和非电量参数的査 询，实现远程对轻触式开关键7、 8、 10、 11、 12控制输入和万能转换开关13、 14的控制输入，进行合闸、跳闸等操作指令的传送。对控制柜电源锁报警器32 进行报警上传，对设备巡视打卡5进行通信。通过对生产设备参数的实时检测， 将检测到的设备状态，通过无线方式传送给工厂控制管理中心实时数据库服务器， 使生产管理的各个部门能够及时掌握生产设备工作状态,縮短设备故障处理时间， 提高生产效率，增加产量。3、 实现多种控制操作方式控制方式转换，通过PLC保护控制中心面板(附 图3)上"SK2"万能转换开关14的就地控制/远程控制转换实现电动机多功能节 能智能型保护控制柜的就地控制和通过通信模块9接口 RS-485或RS-232采用 GPRS公用无线网络的通讯方式的远程控制；操作方式转换，通过PLC保护控制中 心面板上"SK1"万能转换开关13的手动操作、自动操作、全自动操作、间歇式 操作转换实现电动机多功能节能智能型保护控制柜的手动操作、自动操作、全自 动操作、间歇式操作四种操作方式。4、 实现根本性的节能(附图1)电动机多功能节能智能型保护控制柜设有 全数字的软启动器QR，电动机M负载变化轻大启动和运行时用软启动器QR控制 运行已达到节能目的和减少设备容量的投资，启动时通过接触器KM带电动作主触 点的闭合，软启动器QR自动控制输出电压。当电动机M负载变化较小运行时，接 触器KM1带电动作主触点闭合来取代已完成启动任务的软启动器QR，这样可以降 低软启动器QR中晶闸管的热损耗，当接触器KM1带电机运行时与电动机M负载相 匹配的电容C补偿装置通过接触器KM2带电动作闭合自动投入达到节能目的。生 产环节需要电动机间歇式运行时，可通过PLC保护控制中心面板上"SKI"万能转 化开关13选择间歇式操作方式运行达到节能目的。5、 实现电容自动控制，电容补偿装置具有自身保护(附图l)电动机M通 过接触器KM1带电动作运行时，电容C补偿装置通过时间继电器KT2线圏带电动 作KT2延时闭合触点延时闭合投入运行。在负荷变化无常时，电容C补偿装置设 有通过PLC保护控制面板上"SB5"轻触式开关键12的手动切除功能。电容C 通过主回路中的电压互感器TV监测具有过压保护(过压保护II) LCD1显示07保护状态和电流互感器TA2监测具有过流保护(过流保护II) LCD1显示09保护状 态，通过PLC保护控制中心上的过压保护II出口继电器JG4常闭触点39和过流保
护II出口继电器JG3常闭触点38动作对电容C起到保护，避免因电容C故障造成 事故扩大影响生产。电动机M出现故障时，通过PLC保护控制中心上的电动机保 护出口继电器JG1常闭触点36动作对电动机M和电容C补偿装置起到保护。5、 实现电容与电动机配合控制，电容补偿装置具有自身保护电动机投入旁 路方式运行时电容补偿装置通过延时投入，防止瞬时失电后当电动机全自动启动 时电容放电间隔过短，电容装置设有手动切除功能，在负荷变化无常时可以切除 补偿装置。电容补偿装置具有独有的过压保护和过流保护，对电容起到保护避免 因电容故障造成事故扩大影响生产。该装置出现故障时，电动机的保护在切除电 动机的同时切除电容补偿装置。6、 实现PLC保护控制中心具有防涌流保护(附图2)电动机多功能节能智 能型保护控制柜的PLC保护控制中心和软启动器QR是集成微电子的产品，易受电 涌过电压的影响，采取根据地区雷暴日等级和电子信息系统设备雷电防护等级以 及在雷电防护区内的位置适当的在PLC保护控制中心和软启动器QR的电源线上安 装电涌保护器SPD;在通信模块9处安装天馈线电涌保护器33;在压力、温度、 流量、液位传感器27处安装信号电涌保护器28。防止对间接雷击和直接雷击影 响或其他瞬时过电压产生的瞬态高电流和高电压进行抑制保护7、 实现设备巡视打卡功能(附图3)该柜设有设备巡视记录，现磁人员按 规定的巡视次数和巡视时间进行巡视打卡，通过触按PLC保护控制中心面板上"设 备巡视打卡"轻触式控制键5并通过PLC保护控制器34，实现打卡记录，同时LCD 显示屏1显示设备巡视打卡内容，管理人员可通过PLC保护控制中心面板上"设 备打卡査询"轻触式控制键6进行现场査询或集中控制管理中心通过通讯模块9进行网络査询，检査工作人员巡视设备的情况。8、 实现参数可视化电动机多功能节能智能型保护控制柜的PLC保护控制
心面板(附图3)上装有LCD液晶显示屏1，可显示三相电流、电量、电压、功率 因数、流量、压力、热量、液位参数，保护动作故障显示，报警显示、设备巡视 打卡显示，保护类型及参数设定显示，便于操作人员对现场设备的管理也可以通 过网络使控制人员对现场设备实现监控。9、 实现PLC保护控制中心记录功能电动机多功能节能智能型保护控制柜的 PLC保护控制中心内装有储存器，可以对故障进行滚动式储存，通过PLC保护控 制中心面板上2、 3、 4、 6进行查询，失电后可以将LCD液晶显示屏1可显示的参数、各种电量、非电量进行短时保存。10、 实现主电路与PLC保护控制中心分离(附图4)主电路与PLC保护控制 中心分离，不会因主回路温度过高影响PLC保护控制中心运行，主电路有故障时 不会影响PLC保护控制中心，反之相同。这样可以减少故障范围，减少损失。便 于元件的更换，维修。采用主回路穿过保护用互感器取样电流方式，无需断开主 回路，提高卞.回路运行可靠性。保护控制中心与保护用可.感器可分开安装,方便用 户监控。11、 实现与电力MIS相匹配随自动化程度的不断提高，工厂生产装置得电 动机要实现网络管理，电动机多功能节能智能型保护控制柜的通讯模块可以借助电力MIS的信息传输模块形成网络化，在大型工厂内可实现电力配电网到单台电 动机的电能优化配置，实现全面的监控。另外，该柜具有电量计算功能，可以为 6kV或10Kv电力线路配电自动化系统提供基础计算数据。12、 电动机多功能节能智能型保护控制柜的PLC保护控制中心和软启装置的 芯片安装有温控风机通过PLC保护控制中心上的柜内风机启停出口继电器JG5常 开触点40进行根据环境温度设定对其进行散热。(附图4)13、 实现软启动器QR防止冲击电流反击的功能(附图4) KM1直接启动、停 止时要防止电流反击元件，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，所以设计KM ，当直接启动、停止时KM断开。另一方面软启动存在装置 加电源后瞬间误启动现象的发生，在运行中，曾发生装置加电瞬间误启动的案例， 在可控硅的触发输出电压信号回路上设计增加了一个延时功能块，延时时间的多 少要以躲过干扰信号为前提，这需要现场调试确定。电路中设计KM的另一个作用 是为便于维护，做到软启动器能够在负载正常运行中便于退出和投入，也就是 说正常运行过程中，若关断相应的软启动器控制装置电源，系统运行方式保持原 状态不变，此时可以对故障的软启动器装置进行检修，检修完后直接将软启动器 控制装置电源合上，而运行方式(即自动跟随装置软件)的要求一致，该功能对现 场日常维护非常适用。在软启动装置的负荷侧与旁路接触器的连接点处采用导线 螺丝压接方式，便于维修时拆装软启动装置。14、 实现两种启动方式(附图4)在电源变压器容量不够大的情况下，直接起动将导致电源变压器输出电压大幅度下降,不仅会减少电动机本身的起动转矩， 而且会影响同一供电线路中其他设备的正常工作，因此较大容量的电动机需要采 取降压启动，然而软启动器仍有一个缺陷，那就是不能长时间用于启动扭矩要 求很高的电动机驱动装置上。这种局限性主要因为，软启动器实际上是靠将自身 电压斜坡式抬升至最大值(而在停机过程中又逐渐下降至设定的关机水平)来完成 工作。由于扭矩与电压平方成正比，连接电动机不能从一开始就达到最大扭矩, 在生产设备要求大起动转矩的生产场合就必须直接启动，所以有两种启动方式。 两种启动方式的选择可根据电动机的容量大小，生产设备对启动转矩的需求而定， 选择直接启动时可省去软启动器减少投资。15、 实现防盗报警功能(附图2)在控制柜门上装有防盗报警功能的电源锁 报警器32，电源处理模块31供给控制柜电源锁报警器32电源，旋转电源锁钥匙，
进行反复开启、关闭操作，直到听见提示音，拔下钥匙即进入防盗状态传输到PLC 保护控制器34。如有人触动本控制柜，PLC保护控制器34通过蜂鸣器41报警并 通过通信模块9上传到集中控制管理中心。四、
图1-本实用新型系统控制原理图，图2-本实用新型的保护控制中心工作原理图，图3-本实用新型保护控制中心面板图，图4-本实用新型系统结构原理图。五具体实施方式
(一)、电动机多功能节能智能型保护控制柜系统控制原理具体实施方式
:(附 图1)(附图3)控制方式转换通过PLC保护控制中心面板上"SK2"万能转换开关14的就 地控制/远程控制转换实现电动机多功能节能智能型保护控制柜的就地控制和通 过通信模块9接口 RS-485或RS-232采用GPRS公用无线网络的通讯方式的远程控 制。操作方式转换通过PLC保护控制中心面板上"SKI"万能转换开关13的手 动操作、自动操作、全自动操作、间歇式操作转换实现电动机多功能节能智能型 保护控制柜的手动操作、自动操作、全自动操作、间歇式操作四种操作方式。 1、手动操作PLC保护控制中心面板上"SKI"万能转换开关13转换至手动位置SK1①-②、③-④、⑤-◎、⑦-⑧触点断开，可以单独操作。 (1)、软启动器运行合上电源开关QF后控制电路电源变压器30向PLC保护控制中心供电，"保护控制中心运行"指示灯21指示运行，按下PLC保护控制中心面板上"SB2"轻 触式开关键8，接触器KM线圈带电触点吸合同时时间继电器KT3带电动作，经时 间继电器KT3常开触点延时闭合软启动器QR接通，"软启动器运行"指示灯24 指示，软启动器QR按事先设定程序要求软启动，电动机M启动，软启动器QR启 动完成转至运行状态，电动机M节能运行。电动机M出现故障时选定保护动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC 保护控制中心上的电动机保护出口继电器JG1常闭触点36断开，接触器KM线圈 断电触点释放软启动器QR断电，电动机M停车。按下PLC保护控制中心面板上"SB1"轻触式开关键7，接触器KM线圈断 电触点释放软启动器QR断电，电动机M停车。软启动器QR启动时间过长保护动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC 保护控制中心上的启动时间过长保护出口继电器JG2常闭触点37断开，软启动 器QR断电，电动机M停车。 (2)电动机直接启动运行合上电源开关QF后控制电路电源变压器30向PLC保护控制中心供电，"保护 控制中心运行"指示灯21指示运行，按下PLC保护控制中心面板上"SB4"轻 触式开关键ll，接触器KM1线圈带电触点吸合，电动机M启动运行，"电动机直 接运行"指示灯25指示，同时继电器KA带电动作，继电器KA常开触点闭合PLC 保护控制中心上的电动机保护出口继电器JG1常闭触点36短接保护闭锁，同时时 间继电器KT4带电动作，经时间继电器KT4常闭触点延时断开，PLC保护控制中 心上的电动机保护出口继电器JG1常闭触点36断开保护复位，同时时间继电器 KT2带电动作，经时间继电器KT2常开触点延时闭合，接触器KM2线圈带电触点 吸合，"电容器补偿运行"指示灯26指示，电容器C投入运行进行补偿。
电动机M出现故障时选定保护动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC 保护控制中心上的电动机保护出口继电器JG1常闭触点36断开，接触器KM1线圈 断电触点释放，电动机M停车，同时接触器KM2线圈断电触点释放，电容器C退 出运行停止补偿。选定保护过流保护II动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC保护控制 中心上的过流保护II出口继电器JG3常闭触点38断开，接触器KM2线圈断电触点 释放，电容器C退出运行停止补偿。选定保护过压保护II动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC保护控制中 心上的过压保护II出口继电器JG4常闭触点39断开，接触器KM2线圈断电触点 释放，电容器C退出运行停止补偿。按下PLC保护控制中心面板上"SB3"轻触式开关键10，接触器KM1线圈 断电触点释放，电动机M停车，同时接触器KM2线圈断电触点释放，电容器C 退出运行停止补偿。按下PLC保护控制中心面板上"SB5"轻触式开关键12，接触器KM2线圈断 电触点释放，电容器C退出运行停止补偿。 2、自动操作PLC保护控制中心面板上"SKI"万能转换开关13转换至自动位置SK1①-②、⑤-⑥、⑦-⑧触点断开，④触点闭合，可以自动操作。合上电源开关QF后控制电路电源变压器30向PLC保护控制中心供电，"保护 控制中心运行"指示灯21指示运行，继电器KA1带电动作常闭触点断开手动操作 直接启动运行回路，继电器KA1常开触点闭合为接触器KM1带电动作做准备，按 下PLC保护控制中心面板上"SB2"轻触式开关键8，接触器KM线圈带电触点吸 合同时时间继电器KT3带电动作，经时间继电器KT3常开触点延时闭合软启动器 QR接通，"软启动器运行"指示灯24指示，软启动器QR按事先设定程序要求软 启动，电动机M启动，软启动器QR启动完成执令输出常开触点QR闭合，继电器 KA2带电动作常开触点闭合，接触器KM1线圈带电触点吸合，电动机M运行，"电 动机直接运行"指示灯25指示，同时接触器KM1常闭触点断开，接触器KM线圈 断电触点释放，软启动器QR断电退出启动。同时时间继电器KT2带电动作，经时 间继电器KT2常开触点延时闭合，接触器KM2线圈带电触点吸合，"电容器补偿运 行"指示灯26指示，电容器C投入运行进行补偿。电动机M出现故障时选定保护动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC 保护控制中心上的电动机保护出口继电器JG1常闭触点36断开，接触器KM1线 圈断电触点释放，电动机M停车，同时接触器KM2线圈断电触点释放，电容器C 退出运行停止补偿。选定保护过流保护II动作"保护动作故障"指示灯22指示，，PLC保护控制 中心上的过流保护II出口继电器JG3常闭触点38断开，接触器KM2线圈断电触 点释放，电容器C退出运行停止补偿。选定保护过压保护II动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC保护控制 中心上的过压保护II出口继电器JG4常闭触点39断开，接触器KM2线圈断电触 点释放，电容器C退出运行停止补偿。启动过程中软启动器QR启动时间过长保护动作，"保护动作故障"指示灯 22指示，PLC保护控制中心上的启动时间过长保护出口继电器JG2常闭触点37 断开，软启动器QR断电，电动机M停止启动将PLC保护控制中心面板上"SKI"万能转换开关13转换到手动操作位置，继电器KA1断电触点复归、继电器KA2断电触点复归，接触器KM1线豳断电触 点释放，电动机M停车，同时接触器KM2线圈断电触点释放，电容器C退出运
行停止补偿。按下PLC保护控制中心面板上"SB5"轻触式开关键12，接触器KM2线圈 断电触点释放，电容器C退出运行停止补偿。 3、全自动操作PLC保护控制中心面板上"SK1"万能转换开关13转换至全自动位置SK1⑦-⑧触点断开，①-②、④、⑤-⑥触点闭合，可以全自动操作。时间继电器KT5设定时间要躲过10kV线路保护装置中重合闸自动装置动作时 间(9秒)和瞬间失电时间以及电容器放电自愈时间，以防电源线路短时间的断 送电给电动机和软启动器以及电容器造成电压冲击，只有当电源电压在一定时间 内无断送和忽高忽低变化趋于正常平稳情况下，电动机和电容器正常工作。合上电源开关QF后控制电路电源变压器30向PLC保护控制中心供电，"保 护控制中心运行"指示灯21指示运行，继电器KA1带电动作常闭触点断开手动 操作直接启动运行回路，继电器KA1常开触点闭合为接触器KM1带电动作做准 备，只有有电源显示或瞬时断电后正常来电，时间继电器KT5带电动作经常开 触点延时闭合，继电器KA4带电动作常闭触点断开手动操作软启动器运行回路， 继电器KA3带电动作常闭触点断开手动操作软启动器运行回路，同时接触器KM 线圏带电触点吸合，同时时间继电器KT3带电动作常开触点延时闭合，软启动 器QR接通，"软启动器运行"指示灯24指示，软启动器QR按事先程序设定要 求软启动，电动机M启动。软启动器QR启动完成执令输出常开触点QR闭合， 继电器KA2带电动作常开触点闭合，接触器KM1线圈带电触点吸合电动机M运 行，"电动机直接运行"指示灯25指示，同时接触器KM1常闭触点断开，接触 器KM线圈断电触点释放，软启动器QR断电退出启动，同时时间继电器KT2带 电动作常开触点延时闭合，接触器KM2线圈带电触点吸合，"电容器补偿运行"指示灯26指示，电容器C投入运行进行补偿。电动机M出现故障时选定保护动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC 保护控制中心上的电动机保护出口继电器JG1常闭触点36断开，接触器KM1线 圈断电触点释放，电动机M停车，同时接触器KM2线圈断电触点释放，电容器C 退出运行停止补偿。选定保护过流保护II动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC保护控制 中心上的过流保护II出口继电器JG3常闭触点38断开，接触器KM2线圈断电触 点释放，电容器C退出运行停止补偿。选定保护过压保护II动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC保护控制 中心上的过压保护II出口继电器JG4常闭触点39断开，接触器KM2线圈断电触 点释放，电容器C退出运行停止补偿。启动过程中软启动器QR启动时间过长保护动作，"保护动作故障"指示灯 22指示，PLC保护控制中心上的启动时间过长保护出口继电器JG2常闭触点37 断开，软启动器QR断电，电动机M停止启动。将PLC保护控制中心面板上"SKI"万能转换开关13转换到手动操作位置， 继电器KA1断电触点复归、继电器KA2断电触点复归，接触器KM1线圈断电触 点释放，电动机M停车，同时接触器KM2线圈断电触点释放，电容器C退出运 行停止补偿，同时时间继电器KT5断电触点复归，继电器KA4断电触点复归， 继电器KA3断电触点复归。按下PLC保护控制中心面板上"SB5"轻触式开关键12，接触器KM2线圈 断电触点释放，电容器C退出运行停止补偿。 4、间歇式操作PLC保护控制中心面板上"SK1"万能转换开关13转换至间歇式位置SK1⑤
- 触点断开，①-②、 _ 、⑦-⑧触点闭合，可以间歇式操作。时钟PT设定启动、停止的间隔时间，合上电源开关QF后控制电路电源变压器30向PLC保护控制中心供电，"保护控制中心运行"指示灯21指示运行，继电 器KA1带电动作常闭触点断开手动操作直接启动运行回路，继电器KA1常开触点 闭合为接触器KM1带电动作做准备，到达时钟PT启动、停止设定时间，PT常开 触点闭合，继电器KA3带电动作常闭触点断开手动操作软启动器运行回路，继电 器KA4带电动作常闭触点断开手动操作软启动器运行回路，同时接触器KM线圈带 电触点吸合，同时时间继电器KT3带电动作常开触点延时闭合，软启动器QR接通， "软启动器运行"指示灯24指示，软启动器QR按事先程序设定要求软启动，电 动机M启动。软启动器QR启动完成执令输出常开触点QR闭合，继电器KA2带电 动作常开触点闭合，接触器KM1线圈带电触点吸合，电动机M运行，"电动机直接 运行"指示灯25指示，接触器KM1常闭触点断开，接触器KM线圈断电触点释放， 软启动器QR断电退出启动。同时时间继电器KT2带电动作常开触点延时闭合，接 触器KM2线圈带电触点吸合，"电容器补偿运行"指示灯26指示，电容器C投入 运行进行补偿。电动机M出现故障时选定保护动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC 保护控制中心上的电动机保护出口继电器JG1常闭触点36断开，接触器KM1线 圈断电触点释放，电动机M停车。同时接触器KM2线圈断电触点释放，电容器C 退出运行停止补偿。选定保护过流保护II动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC保护控制 中心上的过流保护II出口继电器JG3常闭触点38断开，接触器KM2线圈断电触点释放，电容器C退出运行停止补偿。选定保护过压保护II动作，"保护动作故障"指示灯22指示，PLC保护控制中心上的过压保护II出口继电器JG4常闭触点39断开，接触器KM2线圈断电触 点释放，电容器C退出运行停止补偿。启动过程中软启动器QR启动时间过长保护动作，"保护动作故障"指示灯 22指示，PLC保护控制中心上的启动时间过长保护出口继电器JG2常闭触点37 断开，软启动器QR断电，电动机M停止启动。将PLC保护控制中心面板上"SKI"万能转换开关13转换到手动操作位置， 继电器KA1断电触点复归、继电器KA2断电触点复归，接触器KM1线圈断电触 点释放，电动机M停车。同时接触器認2线圈断电触点释放，电容器C退出运 行停止补偿。同时继电器KA3断电触点复归，继电器KA4断电触点复归。按下PLC保护控制中心面板上"SB5"轻触式开关键12，接触器KM2线圈 断电触点释放，电容器C退出运行停止补偿。(二)、电动机多功能节能智能型保护控制柜的保护控制中心工作原理具体实 施方式(图2、图3所示)通过电压互感器TV、电流互感器TA1、电流互感器TA2采集的电量参数和 现场设备生产各环节安装压力、温度、流量、液位传感器27采集的非电量参数， 而且与其并联信号电涌保护器28防止电子设备PLC保护控制器34受到暂态电涌 的侵害，将采集参数传输到PLC保护控制器34进行逻辑运算处理，LCD显示屏 1显示三相电流、电量、电压、功率因数参数和压力、流量、温度、液位参数并 通信模块9上传参数到集中控制管理中心。通信模块9采用RS485或RS232接口 并带有天馈线电涌保护器33以防止因天馈线感应雷击、静电放电、过电压而对接 收设备造成损害。采集参数经过到PLC保护控制器34进行逻辑运算处理，判断故障情况通过蜂鸣器41报蓍和并通过通信模块9上传到集中控制管理中心，并在 LCD显示屏1显示保护动作故障信息和保护类型01-19保护状态。可以进行轻触
式控制键2、 3、 4、 15、 16、 17、 18、 19、 20、输入整定值、保护类型、故障査 询，在LCD显示屏1显示保护整定值、保护类型、故障査询。轻触式开关键7、 8、 10、 11、 12控制输入到PLC保护控制器34控制输出驱动QR、 KM、 KM1、 KM2和PLC保护控制中心面板指示灯21、 22、 23、 24、 25、 26。万能转换开关 13、 14输入连接到PLC保护控制器34，实现手动操作、自动操作、全自动操作、 间歇式操作转换和就地控制/远程控制转换。轻触式控制键5、 6输入连接到PLC 保护控制器34，进行设备巡视打卡同时LCD显示屏1显示设备巡视打卡内容和 通信模块9上传到集中控制管理中心。PLC保护控制器34输出连接外部总线外 接扩展接口 35， PLC保护控制器34逻辑运算处理保护输出驱动电动机保护出口 继电器JG1常闭触点36、启动时间过长保护出口继电器JG2常闭触点37、过流 保护II出口继电器JG3常闭触点38、过压保护II出口继电器JG4常闭触点39、 柜内风机启停出口继电器JG5常开触点40。控制柜电源锁报警器32连到电源处 理模块31供电，将信息传输到PLC保护控制器34，通过通信模块9上传到集中 控制管理中心和蜂鸣器15报警。控制电路电源变压器30取主回路两相电源供电， 变换输出操作回路电源29供给操作控制回路，和输出到电源处理模块31供给PLC 保护控制器34。 (三)、保护类型设置实施说明(图l、 2、 3所示)"定值加"轻触式控制键17和"定值减"轻触式控制键19定值输入 范围1-999"定时加"轻触式控制键18和"定时减"轻触式控制键20定时输入范围: 0.1-9991、断相保护在启动和运行期间，当任意一相无电流(三相无电流除外)， 将出现断相保护LCD1显示01保护状态，保护延时《0.5秒(可调)。当出现此保护状态再按16 "复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常 操作，否侧将出现停止状态。2、 三相不平衡保护如果任意两相之间的电流百分比小于70% ，将出现电 流不平衡保护状态LCD1显示02保护状态，保护延时《5秒(可调)。当出现此保 护状态再按16 "复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作， 否侧将出现停止状态。3、 过载保护如果检测到电流高于额定电流设定值(可调)的140% (可调) ,LCD1显示03保护状态，保护延时0. 4-15秒(可调)。当出现此保护状态再按 16 "复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现 停止状态。4、 短路保护当任意一相电流超过额定电流设定值(可调)的300% (可调) LCD1显示04保护状态，保护延时《0. l秒。当出现此保护状态再按16 "复位" 轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现停止状态。5、 欠压保护电源电压任意一相低于电动机额定电压设定值(可调)的60%-70% (可调)LCD1显示05保护状态，保护延时1-10秒(可调)。当出现此保 护状态再按16 "复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作， 否侧将出现停止状态。6、 过压保护I:电源电压任意一相高于电动机额定电压设定值(可调)的120% (可调)LCD1显示06保护状态，保护延时10-15秒(可调)。当出现此 保护状态再按16 "复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操 作，否侧将出现停止状态。7、 过压保护II:电源电压任意一相高于电容器颧定电压设定值(可调)的 110% (可调)LCD1显示07保护状态，保护延时10-15秒(可调， 一旦电压恢复 正常装置自动恢复工作)。当出现此保护状态再按16 "复位"轻触式控制键2 秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现停止状态。8、 过流保护I :保护装置的电流整定值超过电动机额定电流(可调)的150% (可调)LCD1显示08保护状态，保护延时10-15秒(可调)。当出现此保护状态再按16 "复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧 将出现停止状态。9、 过流保护II:保护装置的电流整定值超过电容器额定电流(可调)的130% (可调)LCD1显示09保护状态，保护延时10-15秒(可调)。当出现此保护状态再按16"复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将 出现停止状态。10、 启动时间过长保护在软启动器启动时，本保护能自动识别电动机启动 过程，当设定的启动时间到达后或完成软启动器的控制方式选择的启动方式，电 动机的任一相电流仍大于额定电流(可调)的4倍(可调)启动时限超过启动时 间0. 1-60秒(可调)LCD1显示10保护状态，保护延时1-5秒(可调)。当出现 此保护状态再按16 "复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操 作，否侧将出现停止状态。11、 单相接地保护(该保护必须在控制柜内增设零序互感器，使具体情况定) 保护装置的零序电流整定值为5A (可调)LCD1显示11保护状态，保护延时5秒(可调)。当出现此保护状态再按16 "复位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归， 然后可以正常操作，否侧将出现停止状态。12、 过温度保护I :当监测温度超过保护装置的温度设置10°C (可调)LCD1显示12保护状态，保护延时5秒(可调)动作。当出现此保护状态再按16 "复 位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现停止状态。
13、 过温度保护II:当监测温度超过保护装置的温度设置10°C (可调)LCD1 显示13保护状态，保护延时5秒(可调)动作，柜内风机启停出口继电器JG5 常开触点40控制内风机启动运行，当柜内下降到温度设置值内风机停止。14、 低压力保护设备的压力低于保护装置的压力设置0. 1Pa (可调)LCD1 显示14保护状态，保护延时5秒(可调)动作，当出现此保护状态再按16 "复 位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现停止状 态。15、 过压力保护设备的压力高于保护装置的压力设置0.1Pa (可调)LCD1 显示15保护状态，保护延时5秒(可调)动作，当出现此保护状态再按16 "复 位"轻触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现停止状 态。16、 低流量保护设备的流量低于保护装置的流量设置10 (可调)LCD1显示 16保护状态，保护延时5秒(可调)动作，当出现此保护状态再按16 "复位"轻 触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现停止状态。17、 高流量保护设备的流量高于保护装置的流量设置10 (可调)LCD1显示 17保护状态，保护延时5秒(可调)动作，当出现此保护状态再按16 "复位"轻 触式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现停止状态。18、 低液位保护设备的液位低于保护装置的液位设置(可调)LCD1显示18 保护状态，保护延时5秒(可调)动作，当出现此保护状态再按16 "复位"轻触 式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否側将出现停止状态。19、高液位保护设备的液位高于保护装置的液位设置(可调)LCD1显示19 保护状态，保护延时5秒(可调)动作，当出现此保护状态再按16 "复位"轻触 式控制键2秒钟进行保护复归，然后可以正常操作，否侧将出现停止状态。
权利要求1、 一种电动机多功能节能智能型保护控制柜，由主电路、PLC保护控制中 心、防涌流设备和矩形控制柜组成，其特征在于其主电路电压为380V 1200V、 频率50Hz的电源经断路器QF、电压互感器TV、电流互感器TA1串接与交流接触 器KM，交流接触器KM串接与软启动器QR，经软启动器QR引出线采用针孔式的插 头插座接线并联与交流接触器KM1，其引出线接入电动机M,交流接触器KM的电 源线并联于交流接触器KM1，交流接触器KM2的电源线经电流互感器TA2并联与 交流接触器KM1，交流接触器KM2的负荷则接入三相电容器C，电源进线处并联有 三相经熔断器F的电源电涌保护器SPD并连接到总等电位接地端子板上；控制电 路取主电路两相电源，输入控制电路电源变压器TC经变换进入PLC保护控制中心， PLC保护控制中心中的控制原理电路U相电源接熔断器FU2接继电器KA常开触 点并联电动机保护出口继电器JG1常闭触点接于万能转换开关SK1⑦-⑧串接时 钟、操作时间表PT接于熔断器FU1接于W相电源，时钟、操作时间表PT并联时 钟、操作时间表PT常开触点接于继电器KA3线圈接于熔断器FU1接于W相电源， 继电器KA3线圈并联继电器KA4线圈接熔断器FU1接于W相电源，继电器KA4线 圈并联万能转换开关SKl①-②接于接触器KM1常闭触点接于接触器KM线圈接熔 断器FU1接于W相电源，接触器KM线圈并联时间继电器KT3线圈接熔断器FU1 接于W相电源，接触器KM1常闭触点并联接触器KM常开触点串联于时间继电器 KT3延时闭合常开触点接软启动器QR串联启动时间过长保护出口继电器JG2常闭 触点接熔断器FU1接于W相电源，万能转换开关SK1⑦并联万能转换开关SK1⑤-⑥接时间继电器KT5线圈接熔断器FU1接W相电源，时间继电器KT5线圈并联时 间继电器KT5延时闭合常开触点接万能转换开关SK1①，万能转换开关SK1⑤并联 轻触式开关键SB1串联轻触式开关键SB2，并联接触器KM常开触点串联继电器KA3常闭触点串联于继电器KA4接万能转换开关SK1②，轻触式开关键SB1并联 万能转换开关SK1③-④接继电器KA1线圈接熔断器FU1接W相电源，继电器KA1 线圈并联软启动器QR输出常开触点并联继电器KA2常开触点接继电器KA2线圈接 熔断器FU1接W相电源，继电器KA2常开触点并联继电器KA1常开触点串联继电 器KA2常开触点接时间继电器KT2线圈接熔断器FU1接W相电源，时间继电器KT2 线圈并联接触器KM1线圈接熔断器FU1接W相电源，万能转换开关SK1③并联轻 触式开关键SB3串联轻触式开关键SB4串联继电器KA1常闭触点接于接触器KM1 线圈，轻触式开关键SB4并联继电器KA1常闭触点串联接触器KM1常开触点接 于继电器KA1常闭触点并联时间继电器KT4延时断开常闭触点接于继电器KA 线圈接熔断器FU1接W相电源，接触器KM1常开触点串联接时间继电器KT4线 圈接熔断器FU1接W相电源，轻触式开关键SB3并联轻触式开关键SB5接于时间 继电器KT2延时闭合常开触点接过流保护II出口继电器JG3常闭触点接于接触器 KM2线圈接过压保护II出口继电器JG4常闭触点接炼断器FU1接W相电源。
2、根据权利要求1所述的电动机多功能节能智能型保护控制柜，其特征在于 所述电动机多功能节能智能型保护控制柜的PLC保护控制中心工作原理，通过电 压互感器TV、电流互感器TA1、电流互感器TA2和压力、温度、流量、液位传感 器(27)，并联信号电涌保护器(28)连接到PLC保护控制器(34)，轻触式开关 键(7)、 (8)、 (10)、 (11)、 (12)输入连接到PLC保护控制器(34)，万能转换开 关(13)、 (14)输入连接到PLC保护控制器(34)，轻触式控制键(2)、 (3)、 (4)、 (15)、 (16)、 (17)、 (18)、 (19)、 (20)输入连接到PLC保护控制器(34)，轻触 式控制键(5)、 (6)输入连接到PLC保护控制器(34); PLC保护控制器(34)输 出连接蜂鸣器(41)， PLC保护控制器(34)输出连接LCD显示屏(1)， PLC保护 控制器(34)输出连接通信模块(9)， PLC保护控制器(34)输出连接外部总线外接扩展接口 (35)， PLC保护控制器(34)输出连接电动机保护出口继电器JG1 常闭触点(36)、启动时间过长保护出口继电器JG2常闭触点(37)、过流保护II 出口继电器JG3常闭触点(38)、过压保护II出口继电器JG4常闭触点(39)、柜 内风机启停出口继电器JG5常开触点(40); PLC保护控制器(34)输出连接驱动 QR、 KM、 KM1、 KM2和PLC保护控制中心面板指示灯(21)、 (22)、 (23)、 (24)、 (25)、 (26);控制柜电源锁报警器(32)连到电源处理模块(31)和PLC保护控制器(34); 控制电路电源变压器(30)输出操作回路电源(29)和输出到电源处理模块(31) 同时供给PLC保护控制器(34);通信模块(9)并联天馈线电涌保护器(33)。
专利摘要一种电动机多功能节能智能型保护控制柜，由主电路、PLC保护控制中心、防涌流设备和矩形控制柜组成。主电路、PLC保护中心和防涌流设备设置在柜体内。主电路对应电路与PLC保护控制中心的相应电路相联，操纵键设置在柜体的操纵面板上。拓宽了应用范围和选择功能，实现了自动控制、网络化管理、防盗报警、节电的要求，提高了保护电动机工作的可靠性。
文档编号H02H7/08GK201038736SQ20072002235
公开日2008年3月19日 申请日期2007年5月18日 优先权日2007年5月18日
发明者杜正旺, 范永涛 申请人:范永涛