一款經(jīng)濟(jì)型智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)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(wěn)定、故障率小，輸出紋波 <1%，轉(zhuǎn)換效率≥75%。具有過壓、過流保護(hù)。該模塊經(jīng)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用，具有很高的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力。

　　2.4 人機(jī)交互單元

　　人機(jī)交互單元采用LED顯示和按鍵輸入，系統(tǒng)采用單排四位LED數(shù)碼管顯示各種信息。用戶可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。在編程狀態(tài)下顯示菜單及參數(shù)。數(shù)碼管顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式，其驅(qū)動(dòng)電路使用一片74HC595加三極管構(gòu)成。

　　2.5 控制模塊

　　控制模塊主要由開關(guān)量輸入、輸出組成，見圖4。開關(guān)量輸入用于監(jiān)測(cè)外部開關(guān)狀態(tài)，也可根據(jù)客戶要求用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止控制;開關(guān)量輸出主要用于輸出報(bào)警信號(hào)、脫扣信號(hào)和遠(yuǎn)程起動(dòng)信號(hào)。

 　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(guī)約，能實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控、遙信等功能，見圖5。

 圖 5

　　2.7 整體設(shè)計(jì)

　　保護(hù)器采用主體模塊和電流互感器模塊分離的結(jié)構(gòu)如圖6。該結(jié)構(gòu)非常適合安裝于抽屜式開關(guān)柜。安裝時(shí)將帶顯示的保護(hù)主體部分嵌入式的安裝在開關(guān)抽屜的活動(dòng)面板內(nèi)，這樣既簡(jiǎn)化了柜內(nèi)接線、又方便了系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)整、設(shè)定參數(shù)和顯示、監(jiān)控，同時(shí)數(shù)字化的顯示面板也增添了柜面的統(tǒng)一性和美觀性，使得配電室內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行情況及故障狀態(tài)一目了然，極大的方便了系統(tǒng)巡視和檢修維護(hù)。互感器部分采用DIN35導(dǎo)軌式安裝方式，方能夠按照用戶的測(cè)量需求，更換不同量程的電流互感器。

 圖 6

　　2.8 軟件設(shè)計(jì)

　　本產(chǎn)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(hù)子程序、計(jì)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(nèi)容較多，現(xiàn)只給出主程序流程和保護(hù)子程序流程圖，見圖8。

 圖 7

 　圖 8

　　3 功能簡(jiǎn)介

　　ARD2智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)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(gè)測(cè)量檔位。實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的啟動(dòng)超時(shí)、欠壓、過壓、欠載、過載、短路、堵轉(zhuǎn)/阻塞、斷相、不平衡、剩余電流(接地/漏電)等故障進(jìn)行保護(hù)。并能在此基礎(chǔ)上增加各種附加功能，主要有：

　　1)遠(yuǎn)程起動(dòng)功能：由上位機(jī)通過通訊控制保護(hù)器的起動(dòng)繼電器，來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

　　2)報(bào)警功能：當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)故障時(shí)，在還未達(dá)到預(yù)先設(shè)定的脫扣時(shí)間前進(jìn)行報(bào)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(hù)器檢測(cè)得到的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的各種參數(shù)實(shí)時(shí)傳送給后臺(tái)主控設(shè)備，方便工作人員及時(shí)了解電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。

　　4)漏電保護(hù)：開放漏電保護(hù)監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行環(huán)境出現(xiàn)漏電情況時(shí)，及時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)的供電電源。

　　5)開關(guān)量輸入：用于監(jiān)測(cè)外部開關(guān)的分合狀態(tài)，也可按客戶要求進(jìn)行起、停控制。

　　6)事件記錄：記錄保護(hù)器的最近8次脫扣動(dòng)作產(chǎn)生的時(shí)間和原因，方便維護(hù)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(hào)。

　　4 典型應(yīng)用

　　圖9為采用直接啟動(dòng)接線方式的ARD2智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器典型應(yīng)用圖。用戶可通過按動(dòng)外部啟動(dòng)按鈕SB2或通過上位機(jī)遠(yuǎn)程控制保護(hù)器的啟動(dòng)繼電器來啟動(dòng)電機(jī)。其控制方式為：當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB2按下或遠(yuǎn)程啟動(dòng)繼電器7、8閉合，則接觸器KM的吸引線圈處于通電狀態(tài)，使接觸器KM的主觸頭和自鎖觸頭KM閉合，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。此時(shí)，松開SB2或啟動(dòng)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(tài)，主觸頭和自鎖觸頭KM仍舊處于閉合狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)處于通電狀態(tài)。一旦電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)后，保護(hù)器就對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障狀態(tài)后，ARD2保護(hù)器的脫扣繼電器動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)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(tài)由合變?yōu)榉郑�切斷電�?dòng)機(jī)的供電，使電動(dòng)機(jī)停車。

 　圖 9

　　圖10為電動(dòng)機(jī)采用Y—?轉(zhuǎn)換啟動(dòng)接線方式的ARD2智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器典型應(yīng)用圖。在圖5中，時(shí)間繼電器KT的觸頭狀態(tài)為吸引線圈失電時(shí)的狀態(tài)，即“常態(tài)”。當(dāng)啟動(dòng)按鈕SB2或遠(yuǎn)程啟動(dòng)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(shí)，時(shí)間繼電器KT吸引線圈通電，由于延時(shí)作用，它的觸頭不立即動(dòng)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(dòng)機(jī)進(jìn)行星型連接降壓?jiǎn)��?dòng)狀態(tài)，同時(shí)KM3的互鎖觸頭斷開，使接觸器KM2的吸引線圈不能通電，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于Y型供電方式。當(dāng)時(shí)間繼電器KT的延時(shí)時(shí)間到，時(shí)間繼電器KT的延時(shí)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(shí)時(shí)間繼電器KT的延時(shí)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(dòng)機(jī)供電方式改為?型連接，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。與此同時(shí)，KM2的互鎖觸頭斷開，使接觸器KM3吸引線圈不會(huì)通電。一旦電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)后，保護(hù)器就對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障狀態(tài)后，ARD2保護(hù)器的脫扣繼電器動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)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(tài)由合變?yōu)榉郑�切斷電�?dòng)機(jī)的供電，使電動(dòng)機(jī)停車。