一种三相异步电动机保护装置的制作方法

本实用新型属于异步电动机领域，尤其涉及一种三相异步电动机保护装置。

背景技术：

随着我国电力工业迅猛发展，电动机的使用几乎渗透到了各行各业，是工业、农业和国防建设及人民生活正常进行的重要保证。因而确保电动机的正常运行就显得十分重要。由于电网、电动机本身质量及工作环境等多种因素，电动机会出现过压、欠压、电流不平衡、欠载及过流等故障，并由此带来了巨大的经济损失。因此,电动机保护装置的开发与研制势在必行。目前多数电动机保护装置仍在使用8/16位的单片机，由于此类单片机大部分缺少SPI接口、I2C总线及A/D转换口等功能模块。如果要进一步提高电动机保护装置的性能，则需要通过添加相应的芯片进行扩展。这无形中增加了系统制造成本，降低了系统的可靠性，同时产品的体积将随着芯片的增加而增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种三相异步电动机保护装置，形成对三相异步电动机的有效保护。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种三相异步电动机保护装置，包括处理器以及与处理器相连的信号采集模块、按键模块、存储模块、显示模块、通讯模块、控制模块；

所述处理器用于建立与各模块之间的信号连接与处理；

所述信号采集模块用于对电动机的电压信号和电流信号进行采集；

所述按键模块包括参数设置键和复位键，用于设定运行参数和复位，并形成参数信号和复位信号发送至处理器；

所述存储模块包括程序存储器、静态存储器和只读存储器，程序存储器用于存放程序，静态存储器用于对采集计算的数据进行存储，只读存储器用于对按键模块设定的参数进行存储；

所述显示模块用于对按键模块设定的参数进行对外显示；

所述通讯模块包括若干物理接口，用于进行遥控与遥测；

所述控制模块包括与处理器输出端相连的I/O控制器。

进一步地，所述处理器还连接有时钟模块，所述时钟模块包括外接晶体振荡器，采用内部时钟方式，时钟频率为12MHz。

进一步地，所述处理器采用80C196MC单片机，包括CPU、存贮器、中断控制器、I/O口和片内外设，片内外设包括1个A/D转换器、1个事件处理器阵列、两个定时器、1个三相波形发生器和1个脉宽调制单元。

进一步地，所述信号采集模块包括电流互感器与变压器；

所述电流互感器的二次侧通过电阻短接，从电阻两端引出电压，送入单片机，以获得电流的采集信号；

所述变压器用于将采集来的电压信号变换成单片机可以接受的信号。

进一步地，所述按键模块中参数设置键由上翻、下翻、返回和确认四个键组成，通过这些按键可以进行面板菜单操作，实现参数设定；所述复位键用于故障解除后的复位或者在紧急停车时使用。

进一步地，所述存储模块中程序存储器采用32K的EPROM27256芯片，所述静态存储器采用32K的RAM62256芯片，所述只读存储器采用电可擦除可编程的EEPROMX84041芯片。

进一步地，所述显示模块包括4个LED数码显示管。

进一步地，所述通讯模块包括RS485物理接口，遵循国际标准的MODBUS通讯协议，并采通讯集成模块RSM3485CHT。

进一步地，所述处理器还连接有负序反时限保护模块，用于复位电路在瞬间掉电后进行可靠复位以及对非接地性不对称故障进行处理，所述负序反时限保护模块采用两段式定时限负序电流保护作为电动机断相、定子绕组或引出线不对称相间短路、定子绕组匝间短路的主保护，选用带硬件看门狗及复位功能的专用芯片MAX705。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型具有稳定的保护性能，能够自动识别干扰和排除干扰，可以准确地发现装置故障部位，及时报警，以利处理，以根据系统运行的实际条件或故障情况随机变化，使保护具有自适应能力，具有较小的调试维护工作量，节省大量的人力物力，经济效益可观，也可以进一步将保护、控制和监视等功能统一设计、协调配合，实现整个电力系统监视、控制、保护的综合自动化，进一步实现电力系统计算机网络控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的系统模块图；

图2是本实用新型的系统结构图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

如图1和图2所示的一种三相异步电动机保护装置，包括处理器以及与处理器相连的信号采集模块、按键模块、存储模块、显示模块、通讯模块、控制模块，处理器还连接有时钟模块，时钟模块包括外接晶体振荡器，一般情况下，系统工作频率越高，对器件性能、开发装置的要求就越高，因此采用内部时钟方式，时钟频率为12MHz。

处理器还连接有负序反时限保护模块，用于复位电路在瞬间掉电后进行可靠复位以及对非接地性不对称故障进行处理，所述负序反时限保护模块采用两段式定时限负序电流保护作为电动机断相、定子绕组或引出线不对称相间短路、定子绕组匝间短路的主保护：第一段具有高整定值I21(负序电流Ⅰ段电流定值)，短延时T21(负序电流I段时间定值)。第二段具有低定值(负序电流Ⅱ段电流定值)，长延时T22(负序时间n段时间定值)；同时选用带硬件看门狗及复位功能的专用芯片MAX705，MAX705是MAXIM公司生产的价格低廉的微处理器监控芯片，它可以提供四种功能:当加电、掉电以及当供电电压下降时，复位脉冲宽度的典型值为200ms；独立监控跟踪定时器输出，在1.6s内如果监控跟踪定时器输入端不被触发，监控跟踪定时器输出将变为低电平；1.25V门限值检测器，用于电源故障报警、低电压检测或++5V以外的；低电平有效的人工复位输入。

处理器用于建立与各模块之间的信号连接与处理，处理器采用80C196MC单片机，包括CPU、存贮器、中断控制器、I/O口和片内外设，片内外设包括1个A/D转换器、1个事件处理器阵列、两个定时器、1个三相波形发生器和1个脉宽调制单元。

信号采集模块用于对电动机的电压信号和电流信号进行采集，信号采集模块包括电流互感器与变压器；电流互感器的二次侧通过电阻短接，从电阻两端引出电压，送入单片机，以获得电流的采集信号，这样在不影响主回路的情况下即实现了强电与弱电的完全隔离，又进一步提高了系统的可靠性；变压器用于将采集来的电压信号变换成单片机可以接受的信号，然后再把这些经电压变换和电流变换以后的信号，通过低通滤波，滤去高频干扰信号，送入A/D的三个通道，启动A/D转换，将转换结果送到单片机，从而完成数据的采集。

按键模块包括参数设置键和复位键，用于设定运行参数和复位，并形成参数信号和复位信号发送至处理器，按键模块中参数设置键由上翻、下翻、返回和确认四个键组成，通过这些按键可以进行面板菜单操作，实现参数设定，复位键用于故障解除后的复位或者在紧急停车时使用；为了保证动作准确，用两个与非门构成一个双稳态电路，当按键闭合或断开时尽管接触点产生抖动，但双稳态电路输出的状态下不会改变，从而可消除抖动。

存储模块包括程序存储器、静态存储器和只读存储器，程序存储器用于存放程序，静态存储器用于对采集计算的数据进行存储，只读存储器用于对按键模块设定的参数进行存储，存储模块中程序存储器采用32K的EPROM27256芯片，静态存储器采用32K的RAM62256芯片，只读存储器采用电可擦除可编程的EEPROMX84041芯片。

显示模块用于对按键模块设定的参数进行对外显示，显示模块包括4个LED数码显示管。

通讯模块包括若干物理接口，用于进行遥控与遥测，通讯模块包括RS485物理接口，遵循国际标准的MODBUS通讯协议，并采通讯集成模块RSM3485CHT，该模块内部集成电源隔离、电气隔离、RS-485收发器及总线保护器件于一身，具有很好的抗干扰性能。

控制模块包括与处理器输出端相连的I/O控制器。

本保护装置采用的ARM单片机由于采用了新型的32位ARM核处理器，使其在指令系统、总线结构、调试技术、功耗以及性价比等方面远远超过了传统的8/16位单片机，同时ARM单片机在芯片内部集成了大量的片内外设,使其功能和可靠性大大提高，完善的电动机保护器是对电动机运行过程中的各种运行信息数据进行采集、运算、分析、监控、报警、控制的综合性装置，装置通过对故障报警，保护脱扣以及利用动作延时时间的设定来实现及时准确的保护，保证生产的安全；可以通过数据信息通讯，实现电动机运行状况的详细信息在上位机上进行实时监测，并经计算机数据处理提供管理信息，在设备可能产生重大故障前，越限报警可及时提醒管理人员进行处理，避免了不必要的停机而对正常生产造成影响，最大限度地保证设备运行和控制的有效性，当电动机运行参数达到预置的预警值时，保护装置仅进行预警，不触发脱扣；但当越限值达到预置的脱扣值时，保护装置进入脱扣触发延时，在预置脱扣延时时间内若设备恢复正常运行，则取消脱扣执行；而如果超过延时时限，则保护装置发出脱扣信号，驱动执行元件动作，断开电源停止电动机运行，在电动机控制装置实现各项保护功能的同时，各种保护信息也由装置生成并经通信接口上送至计算机管理系统。

本实用新型具有稳定的保护性能，能够自动识别干扰和排除干扰，可以准确地发现装置故障部位，及时报警，以利处理，以根据系统运行的实际条件或故障情况随机变化，使保护具有自适应能力，具有较小的调试维护工作量，节省大量的人力物力，经济效益可观，也可以进一步将保护、控制和监视等功能统一设计、协调配合，实现整个电力系统监视、控制、保护的综合自动化，进一步实现电力系统计算机网络控制。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。