电动机综合保护器设计

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1、第08卷第6期中国水运Vol.8No.62008年6月ChinaWaterTransportJune2008电动机综合保护器设计12冯浩源，乔广路（1襄樊学院，湖北襄樊441053；2天水星火机床有限责任公司，甘肃天水741024）摘要：单片机电动机综合保护系统由电动机电流、电压、转速信号采集处理单元，A/D转换单元，单片机及外围辅助芯片，故障显示单元，输出驱动单元，继电器输出控制单元等构成。该系统具备以下功能：（1）逆序保护（2）断相保护（3）过电流/过载保护（4）欠电压保护。采用单片机控制将减少保护器的元器件，提高可靠性，降低成本，还能实现单

2、片机与其他智能元件的通信。关键词：电动机；单片机；综合保护器中图分类号：TM301.2文献标识码：A文章编号：1006-7973（2008）06-0122-03一、电动机综合保护器设计和D3检测电源电压的变化，当U相过零时，将产生电压跳电动机综合保护器硬件系统由以下几部分构成：（1）电变。如U端电压正相过零，D2的压降由4.7Ｖ变为－0.6V，动机保护与控制电路，（2）逆序检测与保护电路，（3）电网使三极管T2由导通变截止，则D型触发器的时钟端CLK由电压检测电路，（4）电动机电流与转速检测电路，（5）A/D0V变为9V正跳变，由于CLK为上升沿

3、触发，此时输出Q0转换，（6）单片机与外围系统（7）故障显示与保护信号输的状态由D决定。若W相超前U相120，则U、V、W在出。如图一所示。相位图上按顺时针排列，此时W相电压为负，D3的压降为-0.6V，使T1截止，则D端为高电平，这时Q输出高电平，使T4导通把发光二极管LED7点亮，而输出为低电平，使T3截止，则LED6不亮。若W落后U120度，即U、V、W在相位图上按逆时针排列，此时W相电压为正，此时D3压降为4.7V，使T1导通，则D为低电平，这时Q输出为低电平，使T4截止，则LED7不亮，而输出为高电平，使T3导通，LED6发光。图一电动

4、机综合保护器原理图电动机综合保护器的工作原理是，在电动机起动之前，逆序检测与保护电路对电网的三相电源进行检测，如果电网正常，便可起动电动机。同时单片机将根据输入值设定主程序延时时间，在延时一段时间后，单片主程序才开始工作。图二相序指示电路图因为电动机在起动时，起动电流很大，将超过单片机程序设综上所述，U，V，W为顺时针排列时LED7亮，若为定的保护值，因此，必须在电动机起动完成后再使单片机系逆时针则LED6亮。应用时电动机的A、B、C三相绕组电统投入工作。单片机的主程序延时值可以根据电动机起动时源必须对应U、V、W，否则相序指示器指示错误结果。如

5、果间设定。当单片机系统投入工作后，单片机将对电流信号、U，V，W三相为逆序，则不允许电动机起动，如图三所示。转速信号、电压信号进行扫描，如果超过保护设定值，单片机系统将发出故障保护信号。二、电动机信号检测与处理电路1．相序指示器相序指示器见图二所示，三相电源U、V、W通过阻值相同的三个电阻R24R25R26连接到M点。用稳压二极管D2图三电动机起动控制电路收稿日期：2008-04-28作者简介：冯浩源，襄樊学院。第6期冯浩源等：电动机综合保护器设计123继电器KA线圈串接在双向可控硅电路中，KA的一个常调节输出电压，以便A/D转换器得到一个标准电

6、压。变压器闭触点串联在电动机起动控制电路中，相序指示器的保护信选用220V/8V，15W的，集成芯片选用LM224。电阻值号使双向可控硅导通，以切断电动机控制电路。根据实际情况选用。2．电流检测与处理电路4．转速检测与处理电路电动机在实现电功率转换为机械功率的过程中，总有一当电动机处于过载状态时，电动机的转速将下降，当过部分损耗在电动机内部并转化成热量。使绝缘材料的温度升载严重时将造成电动机堵转。因此,保障电动机安全运行，必高。但各种类型的绝缘材料的最高工作温度都是有限的，超须对电动机转速进行检测。测速有多种方法，本控制器采用过此温度，绝缘材料的

7、工作寿命将显著降低，甚至造成永久测速发电机测速。速度检测以及信号处理电路如图六所示。性损坏。因此，保证电动机在运行中的实际温度不高于绝缘TG是测速发电机，它将转速信号转换为电压信号，电压信号材料允许的最高温度，乃是电动机安全运行的重要前提。电经过整流和滤波后送给A/D转换器。可变电阻器WR10调动机长期工作在过电流工作状态，会使电动机的绕组因过热节它的输出电压。而被烧坏。引起电动机过电流状态的情况有电动机过载运行，或由于某相熔断器开路引起的缺相故障。电动机的工作电流由L1、L2、L3三个电流互感器检测，如L1输出电流信号经过整流和滤波后送至放大器

8、IC1将电流信号转换成电压信号，最后送至A/D转换器。由于该检测系统可能用于不同型号的电动机，应用时可以通过WR1与WR4来调节检测电流