一款經濟型智能電動機保護器的設計與應用

　　2.3 電源模塊

　　采用AC380V電源模塊。該電源模塊輸入電壓為AC220V～450V，輸入頻率45Hz～60Hz，輸出電壓穩定、故障率小，輸出紋波 <1%，轉換效率≥75%。具有過壓、過流保護。該模塊經實際現場使用，具有很高的穩定性、可靠性和抗干擾能力。

　　2.4 人機交互單元

　　人機交互單元采用LED顯示和按鍵輸入，系統采用單排四位LED數碼管顯示各種信息。用戶可根據實際需要進行設置。在編程狀態下顯示菜單及參數。數碼管顯示采用動態掃描方式，其驅動電路使用一片74HC595加三極管構成。

　　2.5 控制模塊

　　控制模塊主要由開關量輸入、輸出組成，見圖4。開關量輸入用于監測外部開關狀態，也可根據客戶要求用于電動機的起動、停止控制;開關量輸出主要用于輸出報警信號、脫扣信號和遠程起動信號。

 　圖 4

　　2.6 通訊接口模塊

　　通訊接口模塊采用通用的RS-485、Modbus RTU通訊規約，能實現遙測、遙控、遙信等功能，見圖5。

 圖 5

　　2.7 整體設計

　　保護器采用主體模塊和電流互感器模塊分離的結構如圖6。該結構非常適合安裝于抽屜式開關柜。安裝時將帶顯示的保護主體部分嵌入式的安裝在開關抽屜的活動面板內，這樣既簡化了柜內接線、又方便了系統隨時調整、設定參數和顯示、監控，同時數字化的顯示面板也增添了柜面的統一性和美觀性，使得配電室內的設備運行情況及故障狀態一目了然，極大的方便了系統巡視和檢修維護�；ジ衅鞑糠植捎肈IN35導軌式安裝方式，方能夠按照用戶的測量需求，更換不同量程的電流互感器。

 圖 6

　　2.8 軟件設計

　　本產品的主軟件流程圖如圖7所示，主程序包括A/D子程序、保護子程序、計算顯示子程序、按鍵處理子程序、通訊子程序等子程序，由于程序內容較多，現只給出主程序流程和保護子程序流程圖，見圖8。

 圖 7

 　圖 8

　　3 功能簡介

　　ARD2智能電動機保護器按額定工作電壓可分為AC380V、AC220V;按工作電流范圍來分可分為6.3A(1.6A～6.3A)、25A(25A～100A)、100A(25A～100A)、250A(63A～250A)、800A(250A～800A)五個測量檔位。實現對電動機運行中出現的啟動超時、欠壓、過壓、欠載、過載、短路、堵轉/阻塞、斷相、不平衡、剩余電流(接地/漏電)等故障進行保護。并能在此基礎上增加各種附加功能，主要有：

　　1)遠程起動功能：由上位機通過通訊控制保護器的起動繼電器，來實現遠程起動電動機。

　　2)報警功能：當電動機運行狀態出現故障時，在還未達到預先設定的脫扣時間前進行報警提示。

　　3)通訊功能：RS-485通訊功能，能夠通過通訊接口將保護器檢測得到的電動機運行的各種參數實時傳送給后臺主控設備，方便工作人員及時了解電動機的工作狀態。

　　4)漏電保護：開放漏電保護監測功能，當電動機的運行環境出現漏電情況時，及時切斷電動機的供電電源。

　　5)開關量輸入：用于監測外部開關的分合狀態，也可按客戶要求進行起、停控制。

　　6)事件記錄：記錄保護器的最近8次脫扣動作產生的時間和原因，方便維護人員查看和檢修。

　　7)4～20mA模擬量輸出：提供直流4～20mA電流信號。

　　4 典型應用

　　圖9為采用直接啟動接線方式的ARD2智能電動機保護器典型應用圖。用戶可通過按動外部啟動按鈕SB2或通過上位機遠程控制保護器的啟動繼電器來啟動電機。其控制方式為：當啟動按鈕SB2按下或遠程啟動繼電器7、8閉合，則接觸器KM的吸引線圈處于通電狀態，使接觸器KM的主觸頭和自鎖觸頭KM閉合，啟動電動機。此時，松開SB2或啟動繼電器7、8斷開后接觸器KM的吸引線圈還是處于通電狀態，主觸頭和自鎖觸頭KM仍舊處于閉合狀態，電動機處于通電狀態。一旦電動機正常啟動后，保護器就對電動機的運行狀態進行監測，當電動機出現故障狀態后，ARD2保護器的脫扣繼電器動作，常閉觸點95、96斷開，使接觸器KM的吸引線圈斷電，使接觸器KM的主觸頭和自鎖觸頭的狀態由合變為分，切斷電動機的供電，使電動機停車。

 　圖 9

　　圖10為電動機采用Y—?轉換啟動接線方式的ARD2智能電動機保護器典型應用圖。在圖5中，時間繼電器KT的觸頭狀態為吸引線圈失電時的狀態，即“常態”。當啟動按鈕SB2或遠程啟動繼電器7、8閉合，則接觸器KM1線圈通電，使KM1的主觸頭和自鎖觸頭KM1閉合，同時，時間繼電器KT吸引線圈通電，由于延時作用，它的觸頭不立即動作，于是接觸器KM3線圈通電，接于主回路中的KM3的主觸頭閉合，電動機進行星型連接降壓啟動狀態，同時KM3的互鎖觸頭斷開，使接觸器KM2的吸引線圈不能通電，電動機運行于Y型供電方式。當時間繼電器KT的延時時間到，時間繼電器KT的延時斷開常閉觸頭斷開，使接觸器KM3吸引線圈斷電，主觸頭KM3斷開，同時時間繼電器KT的延時閉合常開觸頭閉合，接觸器KM2的吸引線圈通電，主觸頭KM2閉合，電動機供電方式改為?型連接，進入正常運行狀態。與此同時，KM2的互鎖觸頭斷開，使接觸器KM3吸引線圈不會通電。一旦電動機正常啟動后，保護器就對電動機的運行狀態進行監測，當電動機出現故障狀態后，ARD2保護器的脫扣繼電器動作，常閉觸點95、96斷開，使接觸器KM的吸引線圈斷電，使接觸器KM的主觸頭和自鎖觸頭的狀態由合變為分，切斷電動機的供電，使電動機停車。