专利名称：电动机智能监控保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种保护电机运行的电动机智能监控保护装置，尤其涉及一种可 实时监控电机运行状态的电动机智能监控保护装置。
背景技术：
电动机智能监控保护装置，是一种提高电机运行安全和自动化管理水平的智能化 仪器，传统的电动机智能监控保护装置核心采用美国MICROCHIP公司的微机控制器配低功 耗集成电路开发而成的，可与上位机通讯构成远程监控于一体的高新技术产品，广泛应用 于石油、化工、煤炭、冶金、电力、钢铁、水泥、矿山、轻工、纺织等行业低压电动机保护及远程 监控的产品，现有的电动机智能监控保护装置包括采样机构、模数转换器、存储单元、中央 处理器、输送单元、报警机构、电机开关和显示机构，工作时，采样机构从电机三相电中取得 电流信号和电压信号并处理成可进行AD采样的直流信号，模数转换器接受该直流信号并 转化为数字信号输入到中央处理器，中央处理器根据输入的直流信号和存储单元中存储的 相关数据，经过运算、比较等处理得到保护电机运行的指令信号，输送单元将输入的指令信 号转化为相应的输出信号输送给报警机构、电机开关和显示机构中，电机开关用于控制电 机的开启与关闭，显示机构用于设置参数并显示电机的运行参数和故障记录，当电机发生 故障时，报警机构和电机开关分别接受到输送单元送至的输出信号，报警机构开始报警，于 此同时电机开关断开从而使得电机停止运行，从而达到保护电机的目的。然而上述电动机智能监控保护装置仅能在发生故障后及时关闭电机和开始报警， 而不能实现实时监控，当电机运行数值开始发生不正常变化时，上述电动机智能监控保护 装置并不能及时检测出电机的运行状态，并进行相应的调整，使得电机回复正常，因此，急 需一种可以实时监控电机运行状态的电动机智能监控保护装置，使得电机运行数值开始发 生不正常变化时，及时监测到并对电机进行相关调整，防止由于电机发生故障而关闭影响 相关作业。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种可实时监控电机运行状态的电动机智能监控保护装置。为了实现上有目的，本实用新型公开了一种电动机智能监控保护装置，该电动机 智能监控保护装置包括采样机构、模数转换器、存储单元、中央处理器、输送单元、报警机 构、电机开关、显示机构和数模转换器，所述采样机构采集所述电机的原始信号并处理转换 为直流信号输出，所述模数转换器接收所述直流信号并转换为数字信号输出，所述中央处 理器的一端与所述模数转换器和存储单元相连，另一端与所述输送单元相连，所述中央处 理器接收所述数字信号并进行相关运算、比较和处理形成指令信号；所述输送单元接收所 述指令信号并将所述指令信号转换为相应的输出信号输送至所述报警机构、电机开关、显 示机构和数模转换器，所述数模转换器接收所述输出信号并将所述输出信号转换为按线性比例输出的模拟电流信号输送至电机的控制系统。较佳地，所述采样机构包括电流采样单元、电压采样单元和漏电采样单元。电流采 样单元用于采集电机三相的电流，使得所述电动机智能监控保护装置可对断相、短路、不平 衡、堵转、过流进行保护；电压采样单元用于采集电机电源的电压，使得所述电动机智能监 控保护装置可对过压、欠压进行保护；漏电采样单元用于采集电机三相的漏电电流，使得所 述电动机智能监控保护装置可对漏电进行保护。具体地，所述电流采样单元包括采集部、整流部、放大部和滤波部，所述采集部由 绕在所述电机相线上的线圈组成。具体地，所述漏电采样单元包括采集部、整流部、放大部和滤波部，所述采集部由 连接在所述电机相线上的零序互感器组成。具体地，所述电压采样单元包括采集部、整流部、降压部和滤波部，所述采集部与 所述电机的电源线相连。较佳地，所述中央处理器包括计算单元、比较判断单元和线性处理单元，所述输送 单元包括保护输出单元和监控输出单元；所述计算单元通过输入的数字信号计算电机的运 行数值并将上述运行数值输送到比较判断单元和线性处理单元，所述比较判断单元将上述 运行数值与预设的保护值相比较，判断电机是否故障并得到相应的指令信号输送至所述保 护输出单元，所述保护输出单元将输入的指令信号转换为相应的输出信号输送至所述电机 开关、报警机构和显示机构；所述线性处理单元将上述运行数值进行线性化处理后得到相 应的指令信号并输送至监控输出单元，所述监控输出单元将输入的指令信号转换为相应的 输出信号输送至数模转换器。较佳地，所述输送单元将所述输出信号以16位串行方式输出至数模转换器中，所 述数模转换器将所述输出信号转换为4-20毫安的模拟电流信号输出。本实用新型的数模 转换器可采用美国ADI公司推出的一种高性能数模转换器AD421器件。与现有技术相比，本实用新型电动机智能监控保护装置包括与电机的控制系统相 连的数模转换器，电动机智能监控保护装置的中央处理器将计算所得的电机相关运行数值 (电机的电流、电压和漏电流)进行处理后得到的信号输送至数模转换器中，数模转换器将 包含有电机运行数值的信号按线性比例转换为模拟电流信号输送至电机的控制系统，使得 用户可以实时的从电机控制系统的终端查看到电机的运行数值，当电机的运行数值开始发 生不正常变化时，用户可以对电机进行及时调整控制，防止电机发生故障而影响相关作业， 解决了现有电动机智能监控保护装置，不能实时监控电机运行数值，而致使电机发生故障 而关闭的问题。
图1是本实用新型电动机智能监控保护装置的结构框图。图2是本实用新型电动机智能监控保护装置的电路连接图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施 方式并配合附图详予说明。[0016]参考图1说明本实用新型电动机智能监控保护装置100的具体结构，所述电动机 智能监控保护装置100包括采样机构10、模数转换器20、中央处理器30、存储单元40、输送 单元50、电机开关61、显示机构62、报警机构63和数模转换器64。所述采样机构10用于采集电机71的原始信号运行数值并将其转换为可进行AD 采样的直流信号，所述采样机构10包括电流采样单元11、电压采样单元12和漏电采样单元 13。所述电流采样单元11用于采集电机71三相的电流并转换为可进行AD采样的直流电 流信号，所述电压采样单元12用于采集电机71电源的电压并转换为可进行AD采样的直流 电压信号。具体地，所述电流采样单元11包括采集部、整流部、放大部和滤波部，所述采集部 与整流部相连，所述整流部与放大部相连，所述放大部与滤波部相连，所述采集部由连接在 所述电机相线上的线圈组成，用于采集电机的原始电流信号并将该原始电流信号输送到整 流部，整流部将原始电流信号整流成未处理的直流信号并输送至放大部，放大部将上述未 处理的直流信号放大并输送至滤波部滤波后形成可进行AD采样的直流信号。具体地，所述电压采样单元12包括采集部、整流部、降压部和滤波部，所述采集部 与整流部相连，所述整流部与降压部相连，所述降压部与滤波部相连，所述采集部连接在所 述电机71的电源线上，用于采集电机71的原始电压信号并将该原始电压信号输送至整流 部，整流部将上述原始电压信号进行降压处理并输送至滤波部进行滤波后得到可进行AD 采样的直流电压信号。具体地，所述漏电采样单元13包括采集部、整流部、放大部和滤波部，所述采集部 与整流部相连，所述整流部与放大部相连，所述放大部与滤波部相连，所述采集部由连接 在所述电机71的三相线上的零序互感器组成，其工作原理与电流采样单元11类似。所述模数转换器20的一端与所述采样机构10相连，另一端与所述中央处理器30 相连，所述模数转换器20用于将采样单元10输入的直流信号转换为数字信号输出。所述存储器40与所述中央处理器30相连，用于存储预设的保护电机的保护值 (以下简称为预设的保护值)，及对电机的运行数值进行线性化处理的标准信号源。所述中央处理器30 —端分别与所述模数转换器20和存储单元40相连，另一端与 所述输送单元50相连，所述中央处理器30用于接收所述数字信号进行相关运算、比较和处 理并形成指令信号。具体地，所述中央处理器30包括计算单元31、比较判断单元32和线性 处理单元33，所述计算单元31接受输入的数字信号并计算电机的运行数值(电机的电压、 电流和漏电电流数值)，并将上述运行数值输送到比较判断单元32和线性处理单元33 ；所 述比较判断单元32将上述运行数值与存储器40中预设的保护值相比较，判断电机是否故 障，若电机发生故障则发送包含电机故障信息的指令信号至输送单元50 ；所述线性处理单 元33将上述运行数值与存储器中的标准信号源进行比较，再用线性或者二次曲线差值运 算得到线性化处理后的指令信号，并将该包含电机运行数值信息的指令信号输送至输送单 元50。所述输送单元50 —端与所述中央处理器30相连，另一端分别与所述电机开关61、 显示机构62、报警机构63和模数转换器64相连，所述输送单元50用于将从中央处理器30 输入的指令信号转换为可由各接收端(所述电机开关61、显示机构62、报警机构63和模数 转换器64)接受的输出信号。具体地，所述输送单元50包括保护输出单元51和监控输出单元52 ；所述保护输出单元51的一端与所述中央处理器30的比较判断单元32相连，另一端 与所述电机开关61、显示机构62和报警机构63相连，所述保护输出单元51用于将从比较 判断单元32输入的包含电机故障信息的指令信号转换为相应的输出信号输送至电机开关 61、显示机构62和报警机构63，所述电机开关61用于控制电机停止或开始运行，显示机构 62用于设置电机运行的参数值(包括电机71的额定数值、预设的保护值、保护电机的动作 时间等数值)并显示电机的运行参数和故障记录，报警机构63用于电机71故障时的报警。 所述监控输出单元52 —端与所述中央处理器30的线性处理单元33相连，另一端与所述数 模转换器64相连，用于接受从线性处理单元33输入的包含电机运行数值的线性化处理后 的指令信号，并将该指令信号转换为16位的数字信号以串行的方式输送到数模转换器64 中。所述数模转换器64的一端与所述监控输出单元52相连，另一端与电机的控制系 统72相连，所述数模转换器64用于将从监控输出单元52输入的线性化处理后的指令信号 转换为4-20毫安的模拟电流信号输送到电机的控制系统72，电机的控制系统72 (也称作用 户后台)用于控制和调整电机的运行状态，所述数模转换器64将包含有电机运行数值信息 的模拟电流信号通过电流回路输送至电机的控制系统72，电机的控制系统72接收到该模 拟电流信号后转换为电机的运行数值(电机的电压、电流和漏电电流数值)，用户可以在后 台实时对电机进行监控和调整，也可以将该模拟电流信号存下来，使得用户通过电机的控 制系统72可以更好的监控电机71的运行。参考图2，描述本实用新型电动机智能监控保护装置100与外部(电机、电机的控 制系统)之间的连接关系，N为地线，并通过PE接地，Lp L2、L3为电机71的三相电源线，M 是电机71，砜是电机71的控制继电器，KM2是电机71的保护继电器，SB1是电机71的关闭 按钮、SB2是电机71的开始按钮，LJ-5A是零序互感器，FU是熔断器，电动机智能监控保护 装置100的al-a6三组端子是电流输入端，通过绕在电机71的三相线LpL2和L3上的三个 线圈来采集电机71的电流，电动机智能监控保护装置100的bl-b2端是电源输入端，用于 采集电机71的电压，电动机智能监控保护装置100的cl-c2端是漏电输入端，通过绕在电 机71三相线Lp L2和L3上的零序互感器来采集电机71的漏电电流，电动机智能监控保护 装置100的dl-d2端是4-20mA的模拟电流输出端，与所述电机的控制系统72相连，用于向 电机的控制系统72输送包含电机运行数值信息的模拟电流信号，电动机智能监控保护装 置100的el_e2端是电机开关端，用于电机71发生故障时及时停止电机运行，电动机智能 监控保护装置100的fl-f2端是报警端，用于电机71发生故障时及时发出报警。电动机智 能监控保护装置100工作时，按下开始按钮SB2，控制继电器KM1的线圈通电，继电器KM1的 常闭触点关闭，电机开始运行，电动机智能监控保护装置100的al-a6端、bl_b2端和cl_c2 端采集电机71的电流、电压和漏电流，电动机智能监控保护装置100对采集到的数据进行 比较、判断等处理，并将包含电机71运行数值的信息转换为4-20mA的模拟电流信号通过电 动机智能监控保护装置100的dl-d2端输出，当电机发生故障时，保护继电器KM2的线圈断 开，保护继电器KM2的常开触点关闭，报警机构63开始报警，保护继电器KM2的的常闭触点 打开，控制继电器KM1的线圈断开，控制继电器KM1的常闭触点KM1打开，电机71停止运行。参考图1、图2描述本实用新型电动机智能监控保护装置100的工作过程，电动机 智能监控保护装置100包括采样机构10、模数转换器20、存储单元40、中央处理器30、输送单元50、报警机 构63、电机开关61、显示机构62和数模转换器64，所述采样机构10采集所 述电机71的原始信号(原始电流信号、原始电压信号和原始漏电信号)并处理转换为可进 行AD采样的直流信号(直流电流信号、直流电压信号和直流漏电信号)输出，所述模数转 换器20接收所述直流信号并转换为数字信号输出，所述中央处理器30的计算单元31接受 该数字信号，计算出电机71的运行数值(电机71的电流、电压和漏电电流数值)，并将该运 行数值输送到比较判断单元32和线性处理单元33 ；所述比较判断单元32将上述运行数值 与存储器40中预设的保护值相比较，判断电机是否故障，若电机发生故障则发送包含电机 故障信息的指令信号至保护输出单元51，所述保护输出单元51将该指令信号转换为相应 的输出信号输送至电机开关61、显示机构62和报警机构63，电机开关61打开并控制电机 停止运行，显示机构62显示故障信息，报警机构63开始报警；所述线性处理单元33将上述 运行数值进行线性化处理得到包含电机运行数值信息的指令信号，并将该指令信号输送至 监控输出单元52，监控输出单元52线性化处理后的指令信号，并将该指令信号转换为16 位的数字信号以串行的方式输送到数模转换器64中，数模转换器64接受上述16位的数字 信号转换为4-20毫安的模拟电流信号输送到电机的控制系统72，电机的控制系统72接收 到该模拟电流信号后转换为电机的运行数值，用户在后台实时对电机进行监控和调整，也 可将该模拟电流信号存下来，使得用户通过电机的控制系统72可以更好的监控电机71的 运行。 以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新 型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖 的范围。
权利要求1.一种电动机智能监控保护装置，包括采样机构、模数转换器、存储单元、中央处理器、 输送单元、报警机构、电机开关和显示机构，所述采样机构采集所述电机的原始信号并处理 转换为直流信号输出，所述模数转换器接收所述直流信号并转换为数字信号输出，所述中 央处理器的一端与所述模数转换器和存储单元相连，另一端与所述输送单元相连，所述中 央处理器接收所述数字信号并进行运算、比较和处理后形成指令信号；所述输送单元接收 所述指令信号并将所述指令信号转换为相应的输出信号输送至所述报警机构、电机开关和 显示机构，其特征在于所述电动机智能监控保护装置还包括数模转换器，所述数模转换器 一端与输送单元相连，另一端与电机的控制系统相连，所述数模转换器接收所述输出信号 并将所述输出信号转换为按线性比例输出的模拟电流信号输送至电机的控制系统。
2.如权利要求1所述的电动机智能监控保护装置，其特征在于所述采样机构包括电 流采样单元、电压采样单元和漏电采样单元。
3.如权利要求2所述的电动机智能监控保护装置，其特征在于所述电流采样单元包 括采集部、整流部、放大部和滤波部，所述采集部由绕在所述电机相线上的线圈组成。
4.如权利要求2所述的电动机智能监控保护装置，其特征在于所述漏电采样单元包 括采集部、整流部、放大部和滤波部，所述采集部由连接在所述电机相线上的零序互感器组 成。
5.如权利要求2所述的电动机智能监控保护装置，其特征在于所述电压采样单元包 括采集部、整流部、降压部和滤波部，所述采集部与所述电机的电源线相连。
6.如权利要求1所述的电动机智能监控保护装置，其特征在于所述中央处理器包括 计算单元、比较判断单元和线性处理单元，所述输送单元包括保护输出单元和监控输出单 元；所述计算单元通过输入的数字信号计算电机的运行数值并将上述运行数值输送到比较 判断单元和线性处理单元，所述比较判断单元将上述运行数值与预设的保护值相比较，判 断电机是否故障并得到相应的指令信号输送至所述保护输出单元，所述保护输出单元将输 入的指令信号转换为相应的输出信号输送至所述电机开关、报警机构和显示机构；所述线 性处理单元将上述运行数值进行线性化处理后得到相应的指令信号并输送至监控输出单 元，所述监控输出单元将输入的指令信号转换为相应的输出信号输送至数模转换器。
7.如权利要求1所述的电动机智能监控保护装置，其特征在于所述输送单元将所述 输出信号以16位串行方式输送至所述数模转换器中，所述数模转换器将上述输出信号转 换为4-20毫安的模拟电流信号输出。
专利摘要本实用新型公开了一种电动机智能监控保护装置，用于保护监控电机的运行，其包括采样机构、模数转换器、存储单元、中央处理器、输送单元、报警机构、电机开关、显示机构和数模转换器，采样机构采集电机的原始信号并转换为直流信号输出，模数转换器接收所述直流信号并转换为数字信号输出，中央处理器接收所述数字信号并进行运算、比较和处理形成指令信号；输送单元接收所述指令信号并转换为输出信号输送至报警机构、电机开关、显示机构和数模转换器，数模转换器接收所述输出信号并转换为按线性比例输出的模拟电流信号输送至电机的控制系统。本实用新型可以实时监控电机的运行状态，当电机运行数值发生不正常变化时，用户可对电机进行及时调整。
文档编号H02H7/08GK201789274SQ20102053383
公开日2011年4月6日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者李求想, 董建恳 申请人:苍南盛泰电子科技有限公司