ARDT智能电动机保护器主体与测量模块设计原理.docVIP

?引言 目前市场中各类电动机保护装置种类繁多，从简单的电子式热继电器到高端的多功能、智能化、网络化产品，但独立模块化的产品较少，尤其是国内电动机保护器生 产厂家没有真正意义上的模块式产品。通常国内电动机保护器将全部功能集中在主体内，这类产品的功能模块是线路板式模块，只适用于工厂内部生产使用，在使用 场所需要进行功能扩展时要拆除主体单元，或通过调换新产品的方式来实现功能扩展，如果线路板上某一功能发生故障需要进行维修时，需要拆除整个产品，这样不 利于现场使用。 ? ARD3T是模块式产品，有如下几种模块：测量模块、温度模块、模拟量模块、通讯模块、开关量模块、显示模块、主体模块。由主体和测量模块组成基本模块， 实现基本的测量、保护、控制功能，其它模块作为选配模块，由基本模块加选配模块实现复杂功能，添加删除模块后，直接对产品组态即可投入使用，不需返厂，利 于生产使用，本文主要介绍主体、测量模块的设计原理。 ? ? 1????????主体、测量模块功能介绍 主体模块是ARD3T的大脑，协调各模块工作，对各模块的信息进行分析、判断、处理。主体带有的硬件资源有：开关量输入、开关量输出、Rs485通讯电 路、PTC测量电路、故障记录等。可提供的编程功能有：对开关量输入、输出编程、定时器、计数器、真值表、各种起动方式、保护动作、4～20mA变送输出 等。 ? 测量模块完成电流、电压、剩余电流测量，将测量结构通过内部数据总线发送给主体。测量模块电流测量范围为0.4A至800A，电压为AC380V、 AC660V，频率45Hz～65Hz，漏电流为50mA～5A、3A～30A。电机电流小于等于100A时，采用一体式互感器模块（互感器安装于测量模 块内部），大于100A时采用外置式电流互感器+测量模块。 ? ? 2????????主体、测量模块设计原理介绍 2.1???????主体、测量模块产品特点 常规电动机保护器产品的组成通常包括：互感器模块、主体模块、显示模块。互感器模块为保护级电流互感器，直接将互感器二次侧信号传输给主体模块，电流采样 处理电路在主体模块内部。这种处理方式设计简单，但有以下不足：每种电流规格的互感器模块和主体模块是一一对应的，如果客户更换了使用的电机或生产工艺有 变动时，原产品额定电流设定不能满足要求时，需要将互感器、主体两部分返厂重新更换；互感器模块出现故障后，主体无法给出提示；互感器模块没有与主体连接 或连接不可靠，二次侧开路产生的高压。大多数常规电动机保护器仅能对开关量输入、开关量输出进行编程，可编程功能较少，不带有定时器、计数器、真值表功 能，无法进行相关的编程，通常只带有一种起动方式，不可以现场对起动方式进行设定。 ? 模块式的ARD3T产品主体与测量模块通过内部数据总线连接，测量模块供电来自内部数据总线，通过内部通讯协议主体可自动识别测量模块种类，主体模块检测 到测量模块有故障时，自动发出报警提示。在实际使用因各种原因而需要更换电机，并且新电机的额定电流、功率等参数不在原保护器参数可设定范围内时，只需更 换ARD3T测量模块，主体模块不必更改，新的测量模块与主体连接后，通过重新组态即可直接进行生产。测量模块本身带有CPU单元和信号采样处理电路，用 于完成电参数的测量。主体和测量模块之间采用数字方式进行通信，信息传送可靠，主体和测量模块间没有通过连接线连接时，测量模块与主体接口不会产生高压危 险。 ? 与常规电动机保护器相比，ARD3T主体模块开关量输入、开关量输出可编程功能除常规的运动控制外，还包括各类报警输出、脱扣输出、计数器输出、定时器输 出、真值表输出、通讯输出等，可以通过可编程功能实现较复杂的电机操作。ARD3T主体同时带有：保护模式、直接起动、双向起动、星三角起动、自耦降压起 动、双速单绕组起动、双速双绕组起动等起动方式，通过液晶或上位机配置软件可以直接在不同起动方式间切换，更符合现场使用需求。ARD3T主体带有模块扩 展接口，现场人员通过简单的外部接线即可实现模块功能扩展。 ? 2.2???????主体、测量模块硬件原理 根据主体、测量模块的功能可知：主体模块硬件上必须能提供如下功能：电源、开关量输入电路、开关量输出电路、PTC测量电路、通讯处理电路、CPU单元 等；测量模块上必须具备电压、电流、剩余电流采样电路、信号处理电路、CPU单元、通讯电路等。主体、测量模块硬件框图如图1、图2所示。 ? ???????????????????????????????????????????? ARD3T模块供电来自内部数据总线，即整个产品供电全部来源于主体的电源部分，主体电源稳定性决定了产品的可靠性。开关电源具有效率高、适用范围宽等优点，本项目采用开关电源作为主体电