ARD2智能电动机保护器-应用..doc

一款经济型智能电动机保护器的设计与应用 师晴晴 姚 波 陆伟青 （ 江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405） 摘要：介绍一款经济型智能电动机保护器-ARD2型的设计与应用，该保护器将众多保护功能集于一体，针对电动机在实际使用中会遇到的多种故障进行保护，使电机在各种故障条件下不会产生损坏，提高电动机运行的可靠性，减少由于电动机的故障问题带来的生产损失。 关键字：电动机保护器，ARD2型，保护功能，经济型 引言 由于生产自动化及各种自动控制、顺序控制设备的出现，要求电机经常运行在频繁的起动、制动、正反、间歇以及变负荷等方式电机的运行要求越来越高同时，由于电机与配套机械连在一起，当电机发生故障时，经常波及生产系统。因此，对电机实行有效的保护是保证生产系统正常工作的一项重要任务。 图 1 2.1 信号处理单元 信号处理单元采用整流放大滤波电路，见图2，该电路能将采样得到的交流信号整流成直流信号，由CPU片内AD进行转换计算。 图 2 图中IC1为运算放大器LM324，采用双电源供电，这样可以保证LM324输出电压达到5V充分利用A/D转换提高显示精度。IC1将采样得到的信号进行两级放大处理，提高了信号的采样精度，保证了信号的线性度。 2.2 中央处理单元 中央处理单元选用MOTOROLA公司的第一款基于高度节能型S08核的器件MC9S08AW32高性能单片机，该单片机片上资源丰富，抗干扰能力突出。内含32K字节用户程序空间，片上集成2K的RAM，支持BDM片上调试功能，片内集成看门狗电路，片上集成8通道10位AD。外部扩展了铁电存储器，用于存储一些重要的参数，即使以后升级程序也不会丢失先前的重要数据。 CPU对采样信号进行处理计算，根据测量得到的电流、电压值与预先设定的各种保护数值进行对比，由此来判断电动机的运行状态是否正常，是否需要进行保护。中央处理单元电路见图3。 图 3 2.3 电源模块 采用AC380V电源模块。该电源模块输入电压为AC220V～～≥75％。具有过压、过流保护。该模块经实际现场使用，具有很高的稳定性、可靠性和抗干扰能力。 2.4 人机交互单元 人机交互单元采用LED显示和按键输入，系统采用单排四位LED数码管显示各种信息。用户可根据实际需要进行设置。在编程状态下显示菜单及参数。数码管显示采用动态扫描方式，其驱动电路使用一片74HC595加三极管构成。 2.5 控制模块 控制模块主要由开关量输入、输出组成，见图4。开关量输入用于监测外部开关状态，也可根据客户要求用于电动机的起动、停止控制；开关量输出主要用于输出报警信号、脱扣信号和远程起动信号。 图 4 2.6 通讯接口模块 通讯接口模块采用通用的RS-485、Modbus RTU通讯规约，能实现遥测、遥控、遥信等功能，见图5。 图 5 2.7 整体设计 保护器采用主体模块和电流互感器模块分离的结构如图6。该结构非常适合安装于抽屉式开关柜。安装时将带显示嵌入式的安装在开关抽屉的活动面板内，这样既简化了柜内接线、又方便了系统随时调整、设定参数和显示、监控，同时数字化的显示面板也增添了柜面的统一性和美观性使得配电室内的设备运行情况及故障状态一目了然，极大的方便了系统巡视和检修维护。方 图 7 图 8 3 功能简介 ARD2智能电动机保护器按额定工作电压可分为AC380V、AC220V；按工作电流范围来分可分为6.3A（1.6A～6.3A）、25A（25A～100A）、100A（25A～100A）、250A（63A～250A）、800A（250A～800A）五个测量档位。实现对电动机运行中出现的启动超时、欠压、过压、欠载、过载、短路、堵转/阻塞、断相、不平衡、剩余电流（接地/漏电）等故障进行保护。并能在此基础上增加各种附加功能，主要有： 1）远程起动功能：由上位机通过通讯控制保护器的起动继电器，来实现远程起动电动机。 2）报警功能：当电动机运行状态出现故障时，在还未达到预先设定的脱扣时间前进行报警提示。 3）通讯功能：RS-485通讯功能，能够通过通讯接口将保护器检测得到的电动机运行的各种参数实时传送给后台主控设备，方便工作人员及时了解电动机的工作状态。 4）漏电保护：开放漏电保护监测功能，当电动机的运行环境出现漏电情况时，及时切断电动机的供电电源。 5）开关量输入：用于监测外部开关的分合状态，也可按客户要求进行起、停控制。 6）事件记录：记录保护