专利名称：低压电动机保护控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交流电动机的保护装置，特别是涉及一种带有微处理器的 低压电动机保护和控制装置。
背景技术：
电动机的运行过程中常会出现各种异常状况，如过栽、过流堵转、断相、 过(欠)压、低功率、接地或漏电以及各种外部故障等，此时若不即时诊断出 故障并采取必要的保护措施，将会造成电动机使用寿命缩短、损坏、乃至操作 人员的伤亡，因此，大多数工业应用的电动机均配备有一外部的保护装置，以 在电动机出现异常时能够对电动机进行断电或其它相关处理。
现有的电动机保护装置主要是由机械式、电磁式、电子式等分立电路元件 通过检测电动机温度、电流等参数，并对各个单独的检测值判断电动机的工作 状态，进而控制继电器或接触器的触点来启停电动机。例如，申请号为
200410098345.1,名为"低电流电动机保护器"的中国发明专利申请公开了 一 种使用陶瓷热敏电阻的低电流保护器，通过热敏电阻对一恒温开关加热，进而 控制一触头的移动来控制电路通断。再比如，专利授4又7〉告号为CN100380556C， 名为"用于电动机保护和控制的设备"的中国发明专利公开的电动机保护装置 包括电源导通器、保护装置和机械跳闸机构，通过一具有检流作用的保护装置 检测电源导通器的电流并据此产生控制信号，从而致动机械跳闸机构动作，控 制电路通断。
上述现有技术的缺点在于，结构复杂，且仅能对较单一的一个或几个电动 机参数进行测量，无法对电动机的运行状态作出全面准确的判断，更无法为电 动机的运行提供全面的保护。同时，如果要增加被测参数，则必须增加更多的 硬件设备，使保护装置被无限的复杂化。并且，由于该等机械或电子元件只能 特定型号的电动机的特定参数，因此通用性差，当欲用于不同功率不同厂家等 参数不同的电动机时，可能需要对元件进行重新选型或者对元件参数进行重新选择。 发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，提供一种能以简单的结构实现电动机的全 方位保护，且使保护装置能够方便地通用于各种低压电动机，并能根据任意选 定的电动机电压、电流等参数对其进行保护和控制而提出了本实用新型。
本实用新型是这样实现的本新型的低压电动机保护控制装置，其包括微 处理器，分别与微处理器相连接的人机接口、输入接口和输出接口，以及连接 到所述人才几接口的显示装置，所述输入接口包括电压输入接口和电流输入接口 ， 其中，所述电压输入接口包括一串联分压电路，其电压输入端耦合到交流电动 机的各相电压，分压输出端耦合到微处理器的输入端口；所述电流输入接口包 括电动机电流互感器和漏电电流互感器；所述输出接口包括开关量输出装置和 模拟量输出装置；所述微处理器根据所述输入接口采集到的电动机的各项电压 和电流参数判断电动机的工作状态，并生成控制信号，所述控制信号经所述输 出接口对电动机进行保护控制。
本实用新型的有益效果在于该装置对不同应用场合下低压电动机的各种 故障进行全面保护，降低电动机的故障率，延长电动机的使用寿命。装置集保 护、测量、控制、通讯为一体，与框架断路器、自动空气开关、接触器、软启 动器等低压电器相配合，为低压交流三相异步电动机的控制及保护提供一整套 专业化的解决方案。对电动机的过载、过流堵转、断相、过(欠)压、低功率、 接地或漏电以及各种外部故障等引起的危害予以保护，同时装置具有自诊断、 故障记录及信息统计等功能，为电动机的故障分析及计划检修提供了科学依据。 装置采用模块化的结构设计，具有体积小，结构紧凑，安装方便等特点，在低 压控制终端(MCC拒)1/4模数及以上各种抽屉拒中可直接安装使用。装置的使 用取代了时间继电器、中间继电器、电压继电器、电流继电器、电流互感器、 各种电力仪表、指示灯、按钮、可编程控制器(PLC)及变送器等多种分立元件， 是智能化MCC和PC的理想选择。
以下结合附图对本发明(新型)的上述的和其它的特征和优点做详细说明。 其中图l是使用微处理器的电动机保护装置的模块示意图2是本实用新型的系统结构示意图3是本实用新型的一实施例系统结构示意图4是本实用新型又一实施例系统结构示意图5是本实用新型的电流输入接口原理示意图6是本实用新型的电压输入接口原理示意图7是本实用新型的继电输出接口原理示意图8是本实用新型的开关量输入接口原理示意图9是本实用新型的电池-时钟模块原理示意图IO是本实用新型的通信接口原理示意图。
具体实施方式
如图l所示，其为使用微处理器的电动机保护装置的一般组成模块示意图。 从图中可见，其包括微处理器，分别与微处理器相连接的人机接口、输入接口 和输出接口 ，以及连接到所述人机接口的显示装置。
图2为本实用新型的系统结构示意图，从图2可见，本新型的低压电动机 保护控制装置，与现有技术的区别之处在于，所述输入接口包括电压输入接口 和电流输入接口，其中，所述电压输入接口包括一串联分压电路，其电压输入 端耦合到交流电动机的各相电压，分压输出端耦合到微处理器的输入端口 ，以 将电动机的各项电压降压，使之在微处理器的输入许可范围之内。其中，如图3 所示，所述电流输入接口包括电动机电流互感器和漏电电流互感器，二者分别 用来测量电动机的工作电流和漏电流；所述输出接口则包括开关量输出装置和 模拟量输出装置；其中所述开关量输出装置可使用继电器。所述微处理器根据 所述输入接口采集到的电动机的各项电压和电流参数判断电动机的工作状态， 并生成控制信号，所述控制信号经所述输出接口对电动机进行保护控制。
优选地，所述输入接口还包括一温度传感器，其测量电动机的温度并将测 量结果传送到与之相连的所述微处理器。
其中，所述通信接口包括双RJ485总线和双CAN网接口 ，其用于连接到外 部计算机主机或网络，并支持M0DBUS或者PR0FIBUS通信协议。
为避免外界扰动对微处理器造成损害，所述通信接口与微处理器之间设有 过压保护装置，所述过压保护装置为限压二极管或一限压电路。并且，为了使本新型的功能更加完备，所述微处理器可进一步连接有一个
或一个以上的扩展^t块，例如，所述扩展模块包括一电源模块，用以将85 - 265V 的交流或直流电源转换为微处理器所需的电源形式，从而使本新型的保护装置 可适用于各种电源环境。
较佳地，本实用新型的装置还可以包括一抗晃电模块，其用于保所述护装 置不受外部电压或电流变化的冲击。
再例如，所述扩展模块包括一电池-时钟模块，用以给所述低压电动机保 护控制装置提供自身的时间信息，从而即可为整个装置提供时钟信号又可为故 障记录提供参考时间。
为了对故障或以外以及保护控制装置的动作进行记录，本新型还可进一 步 设置一存储装置，例如可选用带有存储功能的微处理器，所述存储器用于存储 故障和保护控制记录，也可以另外设置一存储器，通过微处理器的数据输出端 口向其中写入数据。
为使本新型可以通过远程终端进行操作，在本新型的 一较佳实施例还包括 一控制权限选择端子，该端子的不同连接状态分别对应本地操作和远程控制状 态，从而可以设置操作权限。例如操作权限有"本地显示"、"远程端子" 和"远程通讯"等方式。例如，控制选择端子为常开时，保护控制装置的操作 模式是"本地显示"。设定为"本地显示"时，可以通过显示模块和人机接口 的按键进行电动机启/停控制；此时远程端子和远程通讯都不可以进行此类操 作。当远程控制选择端子切换为闭合时，默认操作权限为远程操作；此时可以 通过远程终端进行电动机启/停控制，远程通讯不可进行此类设置。当接通通讯 后，通过通讯软件中的操作权限设置项，可以将权限从远程端子切换为远程通 讯，此时通过通讯可以进行电动才几启/停控制，远程端子不可进行此类设置。显 示模块可以查看，但不能改变操作权限。
为了能够最大限度的隔离电气干扰，本实用新型的一种较佳实施方式为再 所述人机接口 、输入接口和输出接口与所述微处理器之间全部使用光耦隔离。
根据本实用新型的一个实施例，其各个参数的配置如下电动机额定电压 交流380V或660V，直接接入电动机额定电流通过装置内部含的小型三相CT (电流互感器)输入，CT一次侧输入电动机额定电流可为交流0. 5A 2A(2A)， 1.6A~6. 3A (6. 3A)， 6. 3A 25A (25A)， 25A ~ 100A ( 100A )。控制器电源 电压交或直流85 265V。开关量输入(外部有源节点)直流或交流220V。继电器输出交流250V/10A;直流30V/5A。
本新型的保护控制装置控制器将电动机运行分为五种状态就绪状态、启
动状态、运行状态、停车冷却状态和停车状态。
就绪状态电动机处于冷态情况下，可以立即接受启动操作；
启动状态电动机接收到启动命令后，运转，直至进入到稳态运行前的状
态；
运行状态电动机正常运行阶段；
停车冷却状态电动机接收到停车命令后，停止运行，温度下降，热容下 降到15%的这个阶段；
停车状态电动机热容下降到15%以下的状态，此时若有故障信息则保护控 制装置处于闭锁状态，不接受重新启动命令；需要给出复位操作，清除故障信 息，将保护控制装置切换到就绪状态。
电动机启动、停车具有本地操作(显示模块按键操作)、远方操作(端子 操作，通讯网络遥控操作)多种操作方式。
电器输出具有交流接触器的起停控制和保护跳闸双重功能。当电动机正常运行 时，操作按键可以作用相应继电器对电动机进行正常停车。当故障发生时，如 果保护动作方式设为跳闸，跳闸信号自动关联到相应继电器停止电动机运行。
本实施例的保护控制装置有电动机故障信息输出继电器，触点为常开。当 控制器发出报警或跳闸故障信息后，故障继电器触点闭合；若故障信息被清除， 则继电器触点打开。
同时，本实施例的保护控制装置有失电自诊断继电器输出，自诊断触点为 常闭，控制器得电正常工作时常闭触点打开；失电时，触点闭合。
根据本实用新型的一个优选实施例，其部分电路的结构如图5到11所示。
其中，图5是本实用新型的电流输入接口原理示意图；图6是本实用新型 的电压输入接口原理示意图；图7是本实用新型的继电输出接口原理示意图； 图8是本实用新型的开关量输入接口原理示意图；图9是本实用新型的电池-时钟模块原理示意图，其中芯片U2可使用例如M41T0M6实现；
图10是本实用 新型的通信接口原理示意图，其中芯片U12、 U13使用光耦合器6N137实现，U14 使用单路反向器SN74AHC1G04实现，U15使用收发器芯片Max485实现。但以上 各个电路仅仅是作为较佳实施例列举于此，本领域的一般技术人员当可根据上 述电路的功能，在其基础上进行修改与替换，这些变动同样将落入本实用新型的保护范围之内。
通过微处理器程序的适当设置，本新型可实现保护、测量、控制、通讯为 一体，具有极高的性价比，性能稳定可靠。该产品与接触器、软启动器、断路 器配合为低压交流电动机回路提供了一整套集控制、保护、检测和总线通讯于 一体的专业化解决方案。能够实现启动超时保护、过载保护、断相保护、接地 保护、过流堵转保护、电流不平衡保护、短路保护、漏电保护、tE时间保护、 欠载保护、温度保护、欠压保护、过压保护、欠功率因数保护、相序保护等保 护功能。由于该等保护功能的实现是基于软件实现，且该等算法本领域的一般 技术人员亦可根据现有技术的文献推导而出，故此不加赘述。
以上具体实施方式
仅为本实用新型的较佳实施例，其对本实用新型而言是 说明性的，而非限制性的。本领域的技术人员在不超出本实用新型精神和范围 的情况下，对之进行变换、修改甚至等效，这些变动均会落入本实用新型的权 利要求保护范围。
权利要求1、一种低压电动机保护控制装置，其包括微处理器，分别与微处理器相连接的人机接口、输入接口和输出接口，以及连接到所述人机接口的显示装置，其特征在于，所述输入接口包括电压输入接口和电流输入接口，其中，所述电压输入接口包括一串联分压电路，其电压输入端耦合到交流电动机的各相电压，分压输出端耦合到微处理器的输入端口；所述电流输入接口包括电动机电流互感器和漏电电流互感器；所述输出接口包括开关量输出装置和模拟量输出装置；其中所述开关量输出装置为继电器，所述微处理器根据所述输入接口采集到的电动机的各项电压和电流参数判断电动机的工作状态，并生成控制信号，所述控制信号经所述输出接口对电动机进行保护控制。
2、 根据权利要求1所述的低压电动机保护控制装置，其特征在于，所述输 入接口还包括一温度传感器，其测量电动机的温度并将测量结果传送到与之相 连的所述微处理器。
3、 根据权利要求1所述的低压电动机保护控制装置，其特征在于，所述装 置还包括一通信接口 ，所述通信接口包括双RJ485总线和双CAN网接口 ，其用 于连接到外部计算机主机或网络，并支持M0DBUS或者PR0FIBUS通信协议。
4、 根据权利要求3所述的低压电动机保护控制装置，其特征在于，所述通 信接口与微处理器之间设有过压保护装置，所述过压保护装置为限压二极管或 一限压电路。
5、 根据权利要求1所述的低压电动机保护控制装置，其特征在于，所述装 置还包括一个或多个扩展模块，其中，所述扩展模块包括一电源模块，用以将 85 - 265V的交流或直流电源转换为微处理器所需的电源形式。
6、 根据权利要求5所述的低压电动机保护控制装置，其特征在于，所述扩 展模块还包括一抗晃电模块，用于保所述护装置不受外部电压或电流变化的冲 击。
7、 根据权利要求5所述的低压电动机保护控制装置，其特征在于，所述扩 展模块包括一电池-时钟模块，用以给所述低压电动机保护控制装置提供自身 的时间信息。
8、 根据权利要求1所述的低压电动机保护控制装置，其特征在于，所述微处理器含有一存储器，所述存储器用于存储故障和保护控制记录。
9、 根据权利要求3所述的的低压电动机保护控制装置，其特征在于，所述 装置还具有一控制权限选择端子，该端子的不同输入状态分别对应本地操作和 远程控制。
10、 根据权利要求1到9中任意一项所述的低压电动机保护控制装置，其 特征在于，所述人机接口 、输入接口和输出接口与所述微处理器之间全部使用 光辆隔离。
专利摘要一种低压电动机保护控制装置，其包括微处理器，分别与微处理器相连接的人机接口、输入接口和输出接口，以及连接到所述人机接口的显示装置，所述输入接口包括电压输入接口和电流输入接口，其中，所述电压输入接口包括一串联分压电路，其电压输入端耦合到交流电动机的各相电压，分压输出端耦合到微处理器的输入端口；所述电流输入接口包括电动机电流互感器和漏电电流互感器；所述输出接口包括开关量输出装置和模拟量输出装置；所述微处理器根据所述输入接口采集到的电动机的各项电压和电流参数判断电动机的工作状态，并生成控制信号，所述控制信号经所述输出接口对电动机进行保护控制。其有益效果在于能以简单的结构实现对电动机的全方位保护。
文档编号H02H7/085GK201226444SQ20082008069
公开日2009年4月22日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者何荣光 申请人:北京思瑞科技有限公司