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三相电机智能保护器的设计

三相电机智能保护器的设计
三相电机智能保护器的设计

摘要

电动机作为动力设备,被广泛地应用于发电厂和工矿企业。随着我国经济的发展,电动机将会更加广泛的应用于石油、化工、冶金等部门,因此研究设计性能良好的电动机保护装置就更有现实意义。

本文首先介绍了电动机保护的意义、发展现状和存在的问题,描述了电动机运行中常见的故障现象,并针对各种故障特征建立了相应的判断流程图。

因为传统过流保护在电机发生不对称故障时不能够进行有效保护,本文引入了对称分量法作为电机保护的基本理论以检测电机运行中的不对称故障。本装置通过测量电机运行时的零序和负序分量,应用对称分量法,能够对电动机进行短路保护、断相保护、三相不平衡保护、接地保护、堵转保护、欠电压保护、过载保护、过电压保护。

系统采用模块化设计,主要包括:数据采集模块、单片机模块、显示通信模块、电源模块和控制模块。

由于电机保护器的重要性以及对保护功能的精确性、全面性要求,本系统还有进一步完善的必要和潜力。

关键词:电动机保护,89C51,对称分量法

Abstract

The electromotor as the power device is widely used in the power plants andindustrial enterprises. With the development of the economy in our country, theelectromotor will continue to be used in the field of oil, chemical industry andmetallurgy,etc. So, it is very important to produce electromotor protector with good characters.

The meaning of the electromotor protection , present development and the existing problems are introduced in this paper, the general faults of the electromotorrunning is described. According to the characters of the various fault , the mathemodel is established and the theory.

The traditional over-current protector Can not effectively protect motor when there is a imbalanced fault.In this paper,the Symmetrical components method is employed as basic theory of motor protection to fulfill the diagnosis of imbalanced fault.The intelligent protector Can deal with the following motor faults such as short—circuit,loss of phase,imbalance,locked rotor,overload,low—voltage,over-voltage by measuring negative sequence current,positive sequence current and zero sequence current and processing the current data with the Symmetrical components method.

System USES modular design, including: the data acquisition module and single-chip microcomputer module, communication module, that power supply module and control module.

The motor protector should be more accuracy and perfect,So the designed system need more betterments.

Key Words:Electromotor protection,89C51,Symmetrical components method

目录

摘要.............................................................. I ABSTRACT ......................................................... II 第一章绪论. (1)

1.1研究意义 (1)

1.2电机保护器的历史及发展情况 (2)

1.2.1 热继电器、熔断器和电磁式电流继电器 (2)

1.2.2 模拟电子式电机保护器 (3)

1.2.3 微机式电机保护器 (4)

第二章电机保护器原理 (6)

2.1电动机故障分析原因 (6)

2.2三相电机保护器状态及诊断 (7)

2.3采用方法 (7)

2.4保护器设计要求 (13)

2.4.1 两相不对称短路保护 (13)

2.4.2 断相保护 (13)

2.4.3 三相电压不平衡运行 (13)

2.4.4 欠压保护 (13)

2.4.5 过压保护 (14)

2.4.6 过载保护 (14)

2.4.7 单相接地故障保护与两相接地故障保护 (14)

第三章系统硬件总体设计 (15)

3.1系统硬件总体设计框图 (15)

3.2数据采集模块 (16)

3.2.1 三相电压采集单元 (16)

3.2.2 电流采集模块 (21)

3.2.3 模拟多路转换器 (23)

3.2.4 A/D转换电路 (25)

3.3单片机控制电路设计 (29)

3.3.1 单片机的选择 (29)

3.3.2 晶振电路 (31)

3.3.3 复位电路 (32)

3.4监测模块 (33)

3.4.1 通信电路 (33)

3.4.2 LCD显示电路 (34)

3.5电源电路 (35)

3.6输入与输出电路 (36)

3.6.1 键盘电路 (36)

3.6.2 继电控制 (37)

第四章系统软件设计 (39)

4.1总流程图 (39)

4.2故障判断流程图 (43)

结论 (54)

致谢............................................. 错误!未定义书签。参考文献:. (55)

Directory

ABSTRACT (CHINESE) ............................... 错误!未定义书签。ABSTRACT ......................................... 错误!未定义书签。CHAPTER 1 INTRODUCTION ........................... 错误!未定义书签。

1.1R ESEARCH SIGNIFICANCE.......................... 错误!未定义书签。

1.2M OTOR PROTECTOR THE HISTORY AND DEVELOPMENT......... 错误!未定义书签。

1.2.1 Thermal relay, fuse and assolenoid style current relay错误!未定义书

1.2.2 Analog electronic motor protector ...... 错误!未定义书签。

1.2.3 Microcomputer type motor protector pathogen错误!未定义书签。CHAPTER 2 MOTOR PROTECTOR PRINCIPLE .............. 错误!未定义书签。

2.1M OTOR FAILURE ANALYSIS REASONS................... 错误!未定义书签。

2.2 THREE-PHASE PROTECTOR STATE AND DIAGNOSIS .......... 错误!未定义书签。

2.3T HE METHOD................................... 错误!未定义书签。

2.4P ROTECTOR THE DESIGN REQUIREMENTS................. 错误!未定义书签。

2.4.1 Two phase asymmetric short circuit protection错误!未定义书签。

2.4.2 Broken phase protection ................ 错误!未定义书签。

2.4.3 Three phase voltage unbalanced operation 错误!未定义书签。

2.4.4 Voltage protection ..................... 错误!未定义书签。

2.4.5 Over-voltage protection................ 错误!未定义书签。

2.4.6 Overload protection .................... 错误!未定义书签。

2.4.7 One-phase ground fault protection and two connect to fault

protection ................................... 错误!未定义书签。CHAPTER3 THE SYSTEM HARDWARE OVERALL DESIGN...... 错误!未定义书签。

3.1S YSTEM HARDWARE OVERALL DESIGN DIAGRAM............. 错误!未定义书签。

3.2D ATA ACQUISITION MODULE......................... 错误!未定义书签。

3.2.1 Three phase voltage acquisition unit ... 错误!未定义书签。

3.2.2 Current acquisition module ............. 错误!未定义书签。

3.2.3 Simulation way more converter .......... 错误!未定义书签。

3.2.4 A/D circuit ............................ 错误!未定义书签。

3.3S INGLE-CHIP MICROCOMPUTER CONTROL CIRCUIT DESIGN..... 错误!未定义书签。

3.3.1 Microcontroller choice ................. 错误!未定义书签。

3.3.2 Crystals circuit ....................... 错误!未定义书签。

3.3.3 Reset circuit .......................... 错误!未定义书签。

3.4M ONITORING MODULE ............................. 错误!未定义书签。

3.4.1 Communication circuit .................. 错误!未定义书签。

3.4.2 LCD Show circuit ....................... 错误!未定义书签。

3.5P OWER SUPPLY CIRCUIT........................... 错误!未定义书签。

3.6I NPUT AND OUTPUT CIRCUIT........................ 错误!未定义书签。

3.6.1 Track keyboard circuit................ 错误!未定义书签。

3.6.2 Relay control .......................... 错误!未定义书签。CHAPTER 4 SYSTEM SOFTWARE DESIGN................. 错误!未定义书签。

4.1T OTAL FLOW CHART.............................. 错误!未定义书签。

4.2F AULT JUDGING FLOW CHART........................ 错误!未定义书签。CONCLUSION ....................................... 错误!未定义书签。THANKS........................................... 错误!未定义书签。REFERENCE:...................................... 错误!未定义书签。

第一章绪论

三相电机是机电行业中应用最为广泛的设备之一,其正常输出动力是其所驱动设备正常工作的前提。随着我国经济的发展,电动机将会更加广泛的应用于石油、化工、冶金等部门,因此抓好电动机保护的研究和推广工作,研制性能良好的电动机保护装置就更有现实意义。

1.1 研究意义

三相电动机由于其可靠性高、结构简单、成本低廉、维护方便等特点,同时其机械特性能满足大多数生产作业的要求,因此被广泛应用于电气、机械、冶金、石油、化工、汽车、船舶等行业。据统计,电网的总负荷中约有60%以上是感应电机;以电力作为原动力的负荷中,有90%左右是感应电机。但多数电机的应用环境很恶劣,尤其是在火力发电厂、矿山、钢铁、冶金和石化等企业,电机长期工作在高温、高湿、多尘埃的工况条件下,很容易使电机出现断相、欠载、漏电、堵转及过载等故障。[1]实际使用过程当中,除了恶劣的运行环境还有超技术条件运行,也是导致各类电机故障产生的主要原因。三相电机由于电网、负载及电机本身的种种原因,也会经常发生电机损坏现象。电机故障或损坏带来的直接和间接损失是相当巨大的[2]。据不完全统计全国每年仅因电动机烧毁所消耗的电量就达数千万度,电动机烧毁的数量达20万台次以上,容量约0.4亿千瓦,因维修所耗的电磁线约5000万公斤,修理费达20亿元,而因停工停产所造成的损失更是一个无法估量的巨大数目。

[3]

造成这种现象的原因是多方面的,除了管理措施不完善等因素外,关键的问题是电机保护技术尚有不尽人意之处,误动、拒动的情况时有发生,常影响正常使用,以致出现多数用户不用或将保护装置甩掉的严重现象。在目前各种电机保护装置中,普遍存在着要么智能化程度高而价格过高、体积较大不便在有限制的控制装置中安装,推广难度大;要么价格低而智能化程度低,对故障的判断由于缺少智能分析而影响使用效果,导致现场经常放弃使用这类保护器。

因此,保持电机的稳定运行就成了人们长期以来一直关注的问题。随着自动化大规模生产时代的到来,生产现场往往同时运转着上十台甚至数十台

电动机,往往需要对这些电动机的运行参数进行集中监控,以便操作人员及时发现故障并进行处理。设计与使用能及时、准确地检测出故障的发生,并能通过对故障特征的分析来确定故障原因并进行保护的装置,对维持电机的正常运转,确保生产安全显得至关重要。

1.2 电机保护器的历史及发展情况

电机保护装置的种类繁多,其发展经历了多个阶段。从双金属机械式热继电器到电子式继电器,发展到今天,已经进入了智能化电机保护器阶段。值得一提的是由于近年来微处理器技术的发展,给电动机保护器向智能化、多功能化方向发展提供了硬件平台,使得电机保护进入了一个飞速发展的阶段。

1.2.1 热继电器、熔断器和电磁式电流继电器

二十世纪五十年代以来,我国中小型电机的保护器常采用熔断器、接触器和热继电器的组合方式,可以实现过载、短路、欠载、断相等功能。熔断器与接触器是使用最早、最简单的保护方式,熔断器主要是用于短路或严重过载时保护电源设备和供电网络的,实际上它对电机不直接起保护作用。当熔体熔断时,又往往会导致电机因缺相运行而烧毁,许多人常错误的把熔断器的作用看作是保护电机,这是不全面的。一般的熔断器熔体标准选择是按电机额定电流1.5~2.5倍来选择,这是不符合实际情况的,电机启动时能受到5~7倍大电流冲击,但因时间短,理论上是可以在熔体不熔断的情况下通过熔体,但由于熔体在制造工艺、时效和安装上会存在随机缺陷,在电机起动时很容易发生部分相的首先熔断,而使电机处于缺相运行,最终造成电机烧毁[4]。

我国的热继电器最早是从前苏联引进的技术,开发出双金属机械式热继电器作为电机过载保护装置,用于防止电机因过载而引起的过电流产生故障。在电子业尚不发达的时代曾是电机过载保护的首选产品,它是利用双金属片热效应工作的,双金属片是由不同膨胀系数的两片金属铆合而成,当电流通过时它将产生热量,并向膨胀系数小的一边弯曲,电流的大小和弯曲的程度成正比,当电流超过热继电器整定电流的一定倍数时就会扁动其中的脱扣装置从而切断主回路达到保护的目的。

但热继电器本身是一个耗能元件,在动作过程中要消耗较多的电能,而当热继电器真正起到保护作用而动作过几次后,其本身的电阻丝、绝缘材料会因过热而迅速损坏,无法继续使用,必须全套更换。热继电器最主要的缺点是受环境温度影响较大,双金属片整定方法比较粗糙,使得整定值不准确,变化大,热继电器的动作曲线与电机允许发热特性曲线很难保持一致,此外热继电器安装在电机外部,把它串接在主电路中,与电机绕组温度无直接关系。一旦由于通风受阻、堵转、频繁启动、长时间轻微过载等情况使电机绕组产生热积累,热继电器就无法正常保护电机了。[5]

1.2.2 模拟电子式电机保护器

随着电子技术的迅速发展,二十世纪七十年代,电子式的电机保护装置得以发明并使用。电子式继电器仍然遵循反时限保护的特性,其主要由两大部分组成:一是监测部分,二是执行部分。监测部分通常采用电流互感器,利用其磁滞回线的直线部分来获取信号。执行部分全部采用电子元件来工作,其可以分为分立元件式、集成元件式和分立一集成混合式三种,一般由信号比较电路、过电流保护电路、延时电路、触发电路、执行元件及电源等部分组成。工作原理是通过电流互感器直接监测电机运行电流来进行保护。[6]但这类产品仍存在一些无法克服的缺陷,包括如下几个方面:

(1) 整定精度不高,模拟电子式电机保护器均采用电位器进行额定电流的整定,然而要使电位器滑动臂的旋转角度与其阻值成较好的线形关系比较困难,特别是在大批量生产中更是难以做到,另外,操作者的整定误差也是难以避免的,特别是对于那些没有设定值显示的产品。

(2) 采样精度不高,模拟线路对电流互感器的非线性问题束手无策,即使可以校正也会使线路变得非常复杂,甚至无法实际使用,因而大部分厂家只好将非线性问题依赖于提高电流互感器的线性,而实际上要想由矽钢片做成的电流互感器在很宽的范围内保持线性是非常困难的,行内人士知道用于电机保护器采样的电流互感器需考虑的最大使用范围至少为被保护电机额定电流的7倍,因为电机在堵转情况下会达到5~7倍的额定电流;另外,采样线路本身也存在非线性问题。基于这些技术难题,要实现高精度的采样自然就成了一句空话。

(3) 无法实现具有多种保护功能于一体的全保护,随着社会的发展,人们对电机保护的要求也越来越高,希望保护器的功能多样化,性能可靠,接

线简单,界面直观且体积要小,这些都是纯粹的模拟线路根本无法实现的。鉴于以上原因,纯棒模拟线路的保护器正逐渐被其它一些更先进的技术产晶所代替。[7]

1.2.3 微机式电机保护器

微机保护是在综合保护的基础上发展起来的。

基于微处理器或其它数字电路构成的新型微机保护装置,其与传统的保护装置相比具有以下优点;

(1) 具有计算、分析和逻辑判断能力和存储记忆功能,可以连续地进行自检,受环境因素的影响小,可靠性高;采用软件编程,可用同一硬件实现不同的保护原理;

(2) 具有故障记录、故障分析、交换信息等辅助功能,方便了对事故分析和处理;

(3) 通过网络实现与其他设备间的数据交换,为建立综合自动化保护系统提供帮助;

(4) 调试维护方便,缩短维修时间,并且可在现场修改保护功能及参数。

进入二十一世纪后,随着微处理芯片和大规模集成电路技术的发展,新开发的电机保护装置都是嵌入式的采用单片机,DSP,ARM等)。保护器可以对电机运行过程中的各种运行状况的详细信息进行采集跟踪,通过对故障报警、保护动作、以及动作延时时间的设定来实现及时准确的保护,保证生产的安全。它可以同时对电机断相、过载、短路、欠压、三相不平衡、堵转、漏电等进行保护。它还拥有电流电压显示、故障记忆等功能。同时经过通信,可以使上位机获得电机运行状况的详细信息从而进行实时的监测,并经计算机数据处理提供管理信息。在设备可能产生重大故障前,越限报警可及时提醒管理人员进行处理,避免了不必要的停机而对正常生产造成影响,最大限度地保证设备运行的有效性。当电机运行参数达到预置的预警值时,保证装置仅进行预警,不发生脱扣;但当越线值达到预置的脱扣值时,保护装置进入脱扣触发延时。在预置脱扣延时时间内若设备恢复正常运行,则取消脱扣执行;而如果超过延时时限,则保护装置发出脱扣信号,驱动执行元件动作。在电机控制装置实现各项保护功能的同时,各种保护信息也由装置生成并经通信接口上送到计算机管理系统。[8,9,10]现在的保护器已经成为一种集监测、保护、遥测、通讯、遥控为一体的电机保护装置。

目前,国外已有专用微机化的多功能电动机保护装置投入市场。与传统产品相比,这类保护器有优异的保护特性,保护功能和工作可靠性大为提高。国外一些著名的电器公司纷纷推出以微处理器为核心的智能化保护器,如西门子公司的可提供过载、断相和三相电流不平衡保护的过载继电器,富士公司的具有过载、断相和反相保护的继电器,以及韩国三和EOCR株式会社的能提供过载、起动电流、三相电流不平衡、断电保护和自我监控等功能的继电器。我国微机型电动机保护起步较晚,电动机保护水平整体较低。在微机线路保护已经开始普遍运用的时候,微机电动机保护尚处于萌芽状态,普遍是根据电流的大小来决定是否需要保护,这显然没有考虑到多种故障因素对电机的影响。电机是否需要保护其根本的判断依据应该是电机绕组温度是否超过其绝缘等级温度,在平均电流相同的情况下,对于不同的工作电压、负序电流、零序电流,电机绕组发热程度并不一致,这就说明单纯通过电流的大小来判断电机是否需要保护并不十分科学,不能对电机在各种环境下全面保护。综上所述,虽然目前运行有多种微机型电动机保护装置,但实际运行效果并不好,用户反映一般,主要原因是装置存在可靠性较低,保护功能不完善,界面不友好等因素。因此,围绕电动机保护“可靠、快速、准确"的基本原则,结合当今信息时代的特点,有必要研制一种基于全新硬件平台的新型电动机综合保护装置,其性能稳定可靠,保护功能完善,抗干扰能力强,界面友好,电机运行信息完备并能实现远程监控,以满足用户需求。

今后电机保护器技术将会沿着两个主要方向发展[11,12,13]:一方面推进新理论的研究,通过故障建模和仿真计算,并引入序分量、谐波分量、阻抗量、相位量等多种对电机故障敏感的检测量作判据,将小波分析、神经网络、支持向量机等算法引入电机保护控制领域,不但能大大提高保护控制装置性能,而且对电机故障和保护方面的理论研究也会有很大的促进。另一方面要着手新技术的应用与开发,利用各种传感器(包括红外线、电磁波、振动、电、热、机械、光、声等)对电机运行情况进行监测,然后根据传感器输出的信息经微处理器进行判断、分类,确定故障类型和严重程度,分别采取报警、显示、保护控制等动作,这样不但能实现以上各种电机保护功能,更重要的是能做到预测电机的前兆故障,进而达到提前防止电机故障发生。

本章小结

本章主要叙述了三相智能电机保护器的研究意义、历史及发展情况。

第二章电机保护器原理

保护原理是电机保护器的中枢神经,使保护系统性能最主要的决定因素之一。因此,对电机保护原理的研究至关重要。传统的电机保护一般采用热继电器型或电磁型的过流保护,其基本保护原理是以电流幅值的增加作为判断否发生故障的依据。所以,这种过流保护的原理只能反映以电流增加为主要特征的对称故障和短路故障,如过载、堵转、严重短路等,不能够对断相、接地、不平衡等不对称故障进行及时有效的保护。针对传统故障检测方法的不足,本文引入了对称分量法作为电机保护的基本理论以检测电机运行中的不对称故障。

2.1 电动机故障分析原因

对于异步电动机来说,去故障形式主要分为绕组损坏和轴承损坏另个方面。

造成绕组损坏的主要原因有:

(1) 由于电源电压太低使得电动机不能顺利启动,或者短时间内重复启动,使得电动机因长时间的大启动电流而过热。

(2) 长期受点、热、机械或化学作用,使得绕组绝缘老化和损坏,形成相间或对地短路。

(3) 因机械故障造成电动机转子堵转。

(4) 三相电源电压不平衡或者波动太大,或者电动机断相运行。

(5) 冷却系统故障或环境温度过高。

造成电动机轴承损坏的原因主要有:

(1) 机械负荷太大。

(2) 润滑剂不合适。

(3) 恶劣的工作环境,如多尘、腐蚀性气体等给轴承带来的损坏。

由于电动机的微机保护主要是通过测量三相电流、三相电压来监测电动机的运行情况,从而判断是否电机是否产生故障,因此本次设计主要针对的是绕组故障。

2.2 三相电机保护器状态及诊断

引起电动机绕组损坏的常见故障可分为两大类,对称故障和不对称故障。对称故障主要有:三相短路、堵转和对称性过载等;不对称故障主要有:断相、三相不平衡、单相接地短路和相间短路。当因为各种原因,如机械故障、负荷过大、电压过低等,使电动机的转子处于堵转状态时,由于散入条件差,电流大,特别容易损坏电机。其他不出现显著过流的不对称故障,如断相不平衡运动等,过流保护往往不能及时动作。对于电动机的各种内部绕组故障,如匝间短路、接地短路等,往往由于运行环境差、长期运行不当引起的,故障最初并不引起显著的电流增大,如不及时处理会导致事故的扩大,进而引起电动机机端过热、转子及启动力矩降低等一系列问题,严重损坏电动机。各种短路故障还会造成供电网络电压的显著波动,因此对电动机形成过欠压故障。

(1)过载保护:超过电动机铭牌规定的额定负载的10%范围报警和动作。增补的反时限特性由

(2)断相保护:当任意一相的电压低于断相保护设定值时,保护器应当在动作(延时)时间内动作或同时报警。

(3)不平衡保护:根据最大相电流是否超过90%的额定电流,最小相电流是否低于10%的额定电流来判断是否起动短相保护。

(4)漏电或接地保护:通过外接的零序互感器的测量,以零序电流大小来判断是否起动电动机的漏电后接地保护。

(5)过电压、欠电压保护:跟据最大相电压与额定电压的比值来判断是否起动保护。

(6)堵转保护:跟据最大相电流与额定电流的比值来判断是否起动保护。

(7)起动超时保护:在设定的起动时间内电流未降到额定电流的110%,则认为起动超时,保护器在设定的时间内发出停车指令,并报警。

2.3 采用方法

保护算法是电机保护器的中枢神经,使保护系统性能最主要的决定因素之一。因此,对电机保护原理的研究至关重要。本章主要是分析电机的故障特征和保护原理,从分析电动机的各类故障入手,找出各种故障的故障判据,进而推出相应的保护算法。

传统的电子型保护装置都是通过三相电流的过流程度来反映电机的故障特征的,所以,这种过流保护的原理只能反映以电流增加为主要特征的对称故障和短路故障,如过载、堵转、严重短路等,不能够对断相、接地、不平衡等不对称故障进行及时有效的保护。而传统过流保护在电机发生不对称故障时不能够进行有效保护的主要原因是:

(1) 不对称故障一般不会使电流显著增加。

(2) 不对称故障中出现的负序电流分量所引起的负序电流效应会导致电机端部发热、转子振动、减小起动力矩等一系列问题。

(3) 起动电流瞬间值有时会高于电机的故障电流,要对起动电流和故障电流进行分辨,使过流继电器的整定困难。

下面主要集中阐述对电机的保护,引起三相异步电动机的常见故障可分为对称故障和不对称故障两大类。[14,15,16]对称故障主要有对称过载、堵转、对称稳态短路等,主要特征是发生故障时三相仍基本对称,只是电流幅值增大。这类故障对电动机的损害主要是由于电流增大所引起的热效应和机械应力,所引起的热效应在散热条件差的情况下特别容易烧坏电机。因此,对称故障可以由电流过流程度来反映,所以仍然以电流强度作为故障判据。不对称故障主要有断相、相间短路、匝间短路、不平衡运行、接地短路等,故障之初并没有出现明显的电流增大,如果处理不及时会导致事故扩大,引发电动机机端过热、转子及起动力矩降低等问题,严重的损坏了电动机。不对称故障对电动机的损害主要是负序电流引起的负序效应,如果有过电流出现,还会使绕组发热,此类故障明显特征是电动机定子电流出现负序电流和零序电流。

本文针对传统的保护装置存在的问题,本文引入了对称分量法作为电机保护的基本理论以检测电机运行中的不对称故障。传统的检测三相电流经电流电压变换送监幅电路作为判据方法的基础,即通过对各相电流的计算分解出负序电流分量和零序电流分量,采用过流幅值、零序电流和负序电流分量为基础的故障判据,并在这个基础上形成了各种保护的算法,用来作为发生对称故障和不对称故障判据,从而实现电动机全面的综合保护。

对称分量法最早由Fortescue于1918年提出,又称对称成分法,为解决多

相(三相)不对称交流系统的分析和计算提供了一个有效方法。对称分量法是用于线性系统的坐标变换法。任何一三相不平衡电流都可以分解为三个平衡的矢量成分,即正序分量、负序分量、零序分量。[17]

三相异步电动机发生对称故障的主要特征是出现电流幅值增大,只产生正序电流分量,而负序电流和零序电流为不平衡电流,数值较小;发生不对称故障时的主要特征是负序和零序电流分量会显著增加。因此可以在检测电动机过流程度的同时,以序分量为基础,通过检测负序电流、零序电流的大小来判断电动机是否出现不对称故障。这样,不但能更好的反应电动机的运行状况,还可以大大提高保护的灵敏度和可靠性。异步电动机常见故障特征分析情况如表2-1所示,表中单相故障设A 相为故障相,两相设B 、C 为故障相,Ip 表示故障前相电流的幅值,C B A I I I I ++=∑。

表2-1三相异步电动机常见故障特征

应用对称分量法,当电动机发生各类对称故障和不对称故障时,可以将故

析可见,电动机的负序、零序电流分量及过流程度等故障信息的分布组合关系与电动机的故障类型之间有很好的对应关系。采集来的三相电流通过计算分解为正序、负序和零序电流分量,根据是否出现负序、零序电流以及过流程度对所发生的故障类型作出诊断,根据诊断的结果对所发生的故障进行保护跳闸和故障显示。

电动机正常运行时,三相电流基本对称,零序和负序电流为零;当电机发生不对称故障时,零序电流和负序电流会有相应的变化。根据这一对应关系,可以区别电动机的故障类型,指示故障原因,从而实现了智能化的故障诊断。这种诊断不但灵敏、可靠,能够覆盖电动机所有常见故障,而且能够识别不同故障类型,实现故障自动诊断。

应用对称分量法,当电动机发生各类对称故障和不对称故障时,可以将故障电分解为正序、负序、零序电流。同时,通过以上对电机常见故障特征的分析可见,电动机的负序、零序电流分量及过流程度等故障信息的分布组合关系与电动机的故障类型之间有很好的对应关系。

采集来的三相电流通过计算分解为正序、负序和零序电流分量,根据是否出现负序、零序电流以及过流程度对所发生的故障类型作出诊断,根据诊断的结果对所发生的故障进行保护跳闸和故障显示。电动机正常运行时,三相电流基本对称,零序和负序电流为零;当电机发生不对称故障时,零序电流和负序电流会有相应的变化。根据这一对应关系,可以区别电动机的故障类型,指示故障原因,从而实现了智能化的故障诊断。这种诊断不但灵敏、可靠,能够覆盖电动机所有常见故障,而且能够识别不同故障类型,实现故障自动诊断。

电力系统某处发生不对称短路,三相电路电流和电压的基频分量都会变成不对称的向量。以A I、B I、C I表示三相电流,可以将A I分解为正序、负序、零

序三组成分,1A I、2A I、0A I;同理B I可以分解为正序、负序、零序三组成分1B I、

I、0B I;C I可以分解为正序、负序、零序三组成分1C I、2C I、0C I。其中,正

2

B

相序成分的相序依次为1A I、1B I、1C I,大小相等及互隔120。;负相序成分的相序依次为2A I、2B I、2C I,大小相等及互隔120。;零相序电流则大小相等且同相。

各组相序成分值大小相等,所以可以将其简化,用某一向量表示。定义算子“α”为向量沿逆时针方向旋转120o,其为一单位矢量,即:

12012

j e α?==-+ (2-1)

212012j e j α-?

==-- (2-2) 由此可以得出: 1222011111A A B A C A I I I I I I αααα????????????=??????????

???????? (2-3) 式中(2.3)中以A 相为代表,三相电流相加,可以得出如下等式:

2120(1)()3A B C A A A I I I I I I αα++=++++ (2-4)

因为

210αα++=() (2-5)

故:

01()3

A A

B

C I I I I =++ (2-6) 同理可以求出A 相电流的正序分量和负序分量1A I 、2A I 。

211()3

A A

B

C I I I I αα=++ (2-7) 221()3

A A

B

C I I I I αα=++ (2-8) 综上所述,可以得出:

212201113111A A A B A C I I I I I I αααα????????????=???????????

??????? (2-9) 由式2-6可知,只有当三相电流之和不等于零时才有零序分量出现。如果三相系统是三角形接法,或者是没有中性线的星型接法,三相线电流之和总为零,

不可能有零序分量电流。只有在中性线的星型接法中才有可能存在零序电流。本次设计的三相电机保护器主要针对三相四线制的电力系统电动机,零序电流可作为故障判断的重要依据,另外,在一个三相对称的元件中(例如线路,变压器和电动机),如果流过三相正序电流,则在元件上的三相电压也是正序的,这一点从物理意义上很容易理解;同理,如果流过三相负序电流或者三相零序电流,则元件上的电压降也是负序的或零序的。这也就是说,对于三相对称的元件,个序分量也是独立的。

图2.1 电动机故障诊断及保护的原理框图

2.4 保护器设计要求

2.4.1 两相不对称短路保护

三相异步电动机发生两相不对称短路时,供电线路中的负序电流不断相间增大,为了保证灵敏度,可以设定当负序电流02C I I 时视为两相不对称短路,随后保护器在判断是那两项短路。

本设计判断方法为:假如三相电流中有一相电流为0,则两外两相短路。

2.4.2 断相保护

断相故障时一种严重的不对称性故障,是不平衡电压的极端情况。断相会使剩余绕组严重的过流且发热,更容易烧坏定子绕组和转子铁心。供电电源线直接即断开是电机断相运行中最常见的故障。

本设计判断方法为:如果供电线路中有一相电流为0,负序电流达到0.83—2倍的额定电流时,则认为该相断相,电动机保护延时动作。

2.4.3 三相电压不平衡运行

主要针对电网不平衡运行设定的。在实际运行中,供电电源总存在着某种程度的不对称,所以即使在三相异步电动机正常运行时,也会存在着一定的负序电流。由供电电压不对称引起的负序电流取决于电动机的复学阻抗与正序阻抗的比值,此比值大致是额定电流与启动电流之比。

本设计判断方法为:

取0.3—0.8倍的额定电流值作为比较值,一旦判断出故障,保护器延时动作。

2.4.4 欠压保护

当电源电压由于某种原因降低到额定电压75%或长时间低于额定电压85%时,称为系统欠电压。电动机的转矩和定子电流与电压密切相关,在电网电压降低,电磁转矩下降时,电动机转速也下降,因此转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流都将增大。转子电流增大,定子电流必然相应增大,温升增高,致使电动机过热甚至烧坏,严重时还会造成堵转。低电压也会使电动机起动转矩下降,当电压降低到能使起动转矩小于负载转矩时,电动机就无法启动。如果电网电压暂时中断,随后又自行恢复,则电动机停机后又会自行起动,这对正在检查电动机故障的人员构成人身威胁;如果电动机的起动转矩较小,不能直接带负载自起动,则可能继续处于堵转或低速爬行状态,同样电动机将承受大起动电流的作用而过热甚至烧毁。因此,电动机应有欠压保护,以保证一旦发生欠压故障它就能够自行脱离电源。

本设计判断方法为:若在一定时限内采样到的线电压有效值均低于保值,则认为有故障产生,应进行断电保护。

2.4.5 过压保护

当电源电压由于某种原因超过额定电压15%时,称为系统过电压。过电压通常是由电网电压波动造成的,当然有时也是伴随其它故障而产生的,如果负载星形连接且无中性线的电动机定子绕组一相短路,则会造成其它两相负载的电压增大。电动机在过电压状态下运行,容易对电动机的绝缘造成破坏,从而缩短电动机使用寿命,因此电动机应装设过电压保护。

本设计判断方法为:若在一定时限内采样到的线电压有效值均高于保护整定值,则认为有故障产生,应进行断电保护。

2.4.6 过载保护

电动机正常运行中因负荷过大所引起过热现象的一种非正常状态,这种状态叫做过载。过载电流一般比额定电流大1—6倍。因为发生过载故障时电机电流比额定电流略高,所以其程度不会立即对电机在成伤害,但是任由其发展下去,长时间的累积效应,会使绝缘以及各部件的机械强度迅速降低,加速电机老化,缩短使用寿命。而其机械性能降低又会给其他的类型故障的发生提供可能性。

本设计判断方法为:当电机的工作电流超过额定电流值,保护器启动反时限保护。

2.4.7 单相接地故障保护与两相接地故障保护

在三相电机所有的故障中,只有两相短路接地和单相短路接地会在相间产生零序电流。所以当线路中检测到零序电流时,就代表发生了两相短路接地或者单相短路接地故障。所以判断出故障时两相短路接地或者单相短路接地后,在比较电机电流大小。

单相接地短路保护本设计判断方法为:出现零序电流,且A B C I I I >≈,则A 相为单相接地的故障相。

两相接地短路保护本设计判断方法为:出现零序电流,且,B C A p I I I I >=,则B 相C 相为两相接地的故障相。

本章小结

本章主要叙述了三相智能电机保护器的原理。因为传统过流保护在电机发生不对称故障时不能够进行有效保护,本文引入了对称分量法作为电机保护的基本理论以检测电机运行中的不对称故障。

电动机保护装置开题报告

本科毕业设计开题报告 题目:电动机智能保护装置的设计 专题: 院(系): 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 教师职称:

本科毕业设计开题报告 题目电动机智能保护装置的设计来源工程实际 1、研究目的和意义 电动机作为现代工业动力源,异步电动机价格低廉、结构简单、机械性能较好,在各行业中获得了广范的应用。在传统的电动机保护装置大多由电磁元件装置和模拟电子式保护器完成,但其功能单一、精度差、稳定性不高,动作时间慢的特点无法满足人们对电动机保护可靠性越来越高的要求,其保护长期困扰着继电保护专业人员和运行人员,抓好电动机保护的研究与推广工作,对国民经济有着重要的意义,对其进行可靠有效的保护尤为重要。因此电动机保护的自控、集中监控和智能化自处理是电动机保护主要研究方向。 2、国内外发展情况(文献综述) 我国电动机保护装置大概经过了以下的几个发展几个阶断。 一、热继电器、熔断器、电磁式继电器:建国初期,我国引进苏联JR系列继电器。但热继电器等存在致命缺陷,包括整定粗糙、受环境影响大、误差大、重复性差、功能单一等。无法满足高要求,因此也就无法避免被淘汰的命运。 二、模拟电子式电动机保护装置:在上世界八十年代,由于半导体元件普及,涌出一批性能可靠、功能多样的电子式电机保护器。但这类产品仍存在一些无法避免的缺点,整定精度不高、采样精度不高、无法实现具有多功能为一体的全面保护。随着科技的发展,人们对电机保护要求也越来越高,希望电动机保护器结构简单,体积小,接线简单,这些都是模拟电子保护装置无法实现的。 三、数字式电机保护器:这类电机保护器主要以单片机作为电机保护器,可实现智能化综合保护,在采样和整定上有质的飞越,可对信号进行软件非线性校正,极大地降低了被测信号畸变的影响,真正实现了高度采样。电动机保护器正朝着智能化、综合化、高精度、高可靠性发展。 3、研究/设计的目标: 本设计的目标是以单片机为核心的电机保护系统,能够精准、快速、有效的检测出电动机故障,实现电动机及时有效的保护,对电动机的过压、过流、短路等故障进行实时检测,确保电动机安全运行。 4、设计方案(研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等): 电动机保护装置是分析三相异步电动机在运行中可能发生的常见故障,以单片机为中心控制部件,如短路、过流、低电压、过负荷、单相接地等。该系统具有自检、自诊断、故障参数记忆等功能。 系统分硬件部分和软件部分 一、硬件部分: 硬件部分主要由电压互感器、电流互感器、A/D转换器、单片机,报警,LED显示。系统先由

ZYD300H 电机保护器

智能型微机电机保护器使用说明书(LED/LCD通用) 1.概述 智能型微机监控电机保护器适用于AC380V、AC660V低压系统,作为低压异步电动机和增安型电动机的保护、监测和控制的新一代智能化综合装置。除了先进的电动机保护、监控功能,还提供了设备运行和跳闸的记录以及额定参数等重要信息,并且采用现场总线方式结构,为现代化的设备管理带来很大的便利;广泛用于石油、化工、电力、冶金、煤炭、轻工、纺织等行业。 符合标准:GB3836.3-2000、GB14048.4-2003、IEC255 2.特点 ●“tE时间保护”符合有关增安型防爆电动机过载保护的国家标准(GB3836.3-2000) ●交流采样,测量A、B、C三相电流及控制回路电压 ●现场显示电动机运行状态,保存三次电动机故障跳闸记录 ●一路保护输出,二路自定义继电器输出,一路4~20mA电流输出,一路RS485接口 ●分体式电机保护器可选DI输入模块,控制正反向启动,自启动,及开关量控制单元 ●大屏幕LED或高清晰度宽温液晶显示,并具有背景光,跟随电动机运行状态和用户要求实时显示 ●三相电流不平衡、断相、过压、欠压、自启动等功能用户可取可舍 ●启动中过流保护设定,可根据电机情况进行多种倍数调节 ●模拟量输出微调功能,可以消除由于线路衰减造成的误差精度 ●2路可编程继电器J2 J3多达5种设置输出功能。满足不同的现场保护情况 ●采用E2PROM存储技术,实现参数电设定,掉电后设定参数仍保存下来,勿须再设定 ●采用RS485通信总线,可广泛用于各种监控系统作为带有电机保护及控制的智能化监控单元 ●一机多用,可取代电流表、电压表、热继电器、电流互感器、时间继电器和漏电继电器等 3.主要功能 保护功能: 过流、堵转、断相、三相电流不平衡、过压、欠压、短路、漏电(选配)等故障保护 测量功能: 三相电流、控制回路电压的测量和显示 通用功能: 增安型电动机保护、三相异步电动机保护、馈线保护,三种保护装置通用 通信功能: 通过本保护器的RS485接口与上层系统通信。总线接口支持参数设置、控制及监测等功能,支持Modbus通信协议。 一般采用RS485总线接口进行物理连接,通常上位机或PLC设备作为主站,本保护器作为子站。 电流输出: 4~20mA电流输出,20mA对应的电流值可设。 起动方式: 直接起动、正反起动、Y-△起动、自耦降压起动、远程自启动

水泵电机保护器

JL-200型水泵电机保护器 一、概述 JL-200系列水泵电机保护器是我公司在多年研制电机保护器产品的基础上开发出的新一代高科技产品。此产品以微电脑控制器(MCU)为核心元件,通过高精度CT检测电流,电机保护器具有自动线性修正功能,在宽电流范围内仍具有较高的测量精度,对过载、短路、堵转、欠载、缺相、三相电流不平衡、过压、欠压、相序、接触器故障等具有可靠的保护作用;并可实现报警和事件记录。本产品具有性价比高、功能齐全、工作稳定可靠、精度高、保护动作准确、安装、参数设定简单方便等特点。可广泛适用于机械、冶金、建材、化工、纺织行业等工业三相电动机及其它电器的保护与监测。 二、产品主要特点 系统采用宽温、低功耗工业级芯片,更适合于工业现场使用。 软件、硬件及电磁兼容性三个方面协同设计,产品具有很强的抗干扰能力和很高的可靠性,特别适合于工业现场使用。 电流互感器变比可设置(5A规格),用户可直接查看一次回路的电力参数,使得采样数据更直观,使用更灵活。 采用交流同步采样和先进的数字信号处理算法,实现了实时数据处理和高精密性,有着卓越的可靠性,具有响应速度快、测量准确、精度高,事件记录等优点。 具有自学习过程,能自动检测电机起动过程与时间,生成起动曲线,优化保护参数;并能根据故障前电机负载率和运行时间自动调整过载保护动作时间。 事件记录功能:当保护动作时,记录保护类型、采样电流等参数,形成事件追忆数据,在失电或复位后可长久保存,便于事后分析。 采用模块化设计结构,产品体积小,结构紧凑,安装方便,在低压控制终端柜和1/4模数及以上各种抽屉柜中可直接安装使用,提高了控制线路的可靠性和自动化水平。 结构紧凑、华丽、精湛优美的外观和卓越的设计体现了高雅、精致、紧凑的产品。 完善的事故记录及自检功能,友好的人机界面,所有测量值和参数、保护信息等由面板液晶显示器实时显示。 三、技术参数 1、电动机保护功能 ●过载保护●欠载保护●堵转保护●阻塞保护●温度保护●相序保护●欠压保护●过压保护●起动超时保护 ●断相保护●不平衡保护●接触器故障保护(选增功能,无此功能时仅有故障提示,无信号输出)

三相电机保护器(精)

三相电动机智能保护器的研究 李晓 长沙理工大学 摘要:本文引入了对称分量法作为电机保护的基本理论以检测电机运行中的不对称故障。本装置通过测量电机运行时的零序和负序分量,应用对称分量法,能够对电动机进行短路保护、断相保护、三相不平衡保护、接地保护、堵转保护、欠电压保护、过载保护、过电压保护。 关键词:电动机保护;AT89C51;对称分量法 0 引言 三相电动机由于其可靠性高、结构简单、成本低廉、维护方便等特点,因此被广泛应用实际使用过程中,除了恶劣的运行环境还有超技术条件运行,也是导致各类电机故障产生的主要原因。三相电机由于电网、负载及电机本身的原因,也会经常发生电机损坏现象。电机故障或损坏带来相当巨大的直接和间接损失。本文主要介绍设计与使用能及时、准确地检测出故障的发生,并能通过对故障特征的分析来确定故障原因并进行保护的装置,对维持电机的正常运转,确保生产安全显得至关重要。 1 电机保护器原理 图1电机保护器原理结构框图 本论文的重点是及时的发现三相电机出现的故障,并做出反映,在设计的时间内,如果没有及时的排除故障,则三相电机断电停车。通过对三相电流、电压监测,对电机的工作状态做出准确及时的判断,实现对电机的智能化管理。为电机提供完善的保护,避免因热过载、堵转、断相、相不平衡、欠载、漏电短路等故障引起的重大事故,最大限度的保证电机设备运行的有效性和安全性。如图1所示,为电机保护器原理结构框图。 1.1 数据采集模块

通过互感器对三相电压、电流数据进行采集,把采集到的数据,首先送入模拟多路开关中,在分别把数据送出。经过A/D转换单元,转换为单片机可读的信号,最后送入到单片机中。 (1) 三相电压采集 因为采集到的模拟信号无法直接输送到单片机中,首先经过A/D转换器把采集到的模拟信号转换为数字信号,再把经过A/D转换后的数字信号输送到单片机中,这个过程中是需要一定的时间,为了保持采集到的信号保持不变,所以需要由LM324的一组运算放大器构成一个采样保持电路,来确保在A/D转换的过程中信号保持不变。图2为采样保持电路。 图3 采样保持电路 现在大多数所用到的电压互感器采集到的信号可能会很小,AT89C51单片机无法读取。这就需要把采集到的信号进行放大,由LM324两组运算放大器构成一个串联25倍放大电路,把信号放大后送到单片机中。图3为信号放大电路。 图4 放大电路 (2) 电流采集模块 如图4所示,为OP07与两个二极管组成的电流与电压转换的电路,把采集到的三相电流信号转换为电压信号。 图5电压转换电路 1.3 单片机的选择

CSP 系列电机智能保护器说明书

CSP系列电机智能保护器 说 明 书 (V2.0) 杭州华光电气有限公司 HANGZHOU CHINA-SHINE ELECTRIC CO.,L TD

目录 一、概述 (1) 二、主要特点 (1) 三、正常使用条件 (1) 四、主要功能 (1) 五、外型尺寸 (2) 六、主要技术指标 (2) 七、操作方法 (3) 八、型号规格 (4) 九、注意事项 (4) 十、订货说明 (4) 十一、外部接线示意图 (5)

一、概述 电机智能保护器采用先进的集成电路及微机技术,具有保护功能强,性能可靠,操作方便,且便于安装维护等优点。 二、主要特点 1)各类故障以不同的字符提示,显示直观清晰,并具有过流、过压、欠压保护, 故障数据记忆显示,有关保护设定均以字符和数字显示,准确方便。 2)测量精度高,线性度好,分辨率高;整机抗干扰能力强,保护动作可靠。 3)一机多用,可取代传统的电流表、电压表、热继电器和时间继电器等,并具 有软件自诊断功能。 4)仪表可选择带DC4-20mA的模拟量信号输出功能,方便与自控系统联网。 三、正常使用条件 1)适用于主回路:AC380V。 2)工作电源电压:AC220V。 3)监控器输出接点容量:AC220V5A、AC380V3A。 4)环境温度:-20℃~+55℃,相对湿度:≤90%,无腐蚀气体、无剧烈振动、冲击的场所。 四、主要功能 1)具有过流、堵转、三相不平衡、断相、过电压、欠电压、短路,动作准确可 靠。 2)显示内容:正常状态时,显示运行电流;故障时显示故障状态。 3)设定参数:额定电流,过电压、欠电压、电机起动时间、过电流反时限序号。

电动机综合保护器

电动机综合保护器 电机综合保护器是针对超载、断相起保护作用,器件的接线端分别接电源及与控制线路串联,以便出现超载或断相时切断控制线路作为保护,并不是用它来控制电机起动的。 电机综合保护器对电机进行全面的保护,在电机出现过流、欠流、断相、堵转、短路、过压、欠压、漏电、及三相不平衡状态时予以保护措施,启动延时,数字电流表、电压表功能,能显A、B、C三相运行电流,实现多种参数设定功能,故障记忆报警查询和动作值保持功能,来电自启动和自动复位功能。 电机因电性原因出现过负荷、缺相、层间短路及线间短路、线圈的接地漏电、瞬间过电压的流入等造成损坏,或者是由于机械原因,如堵转、电机转动体遇到固体时,因轴承磨损或润滑油缺乏出现热传导现象,损坏电机。由于非正常运行或停止或损坏,会造成生产损失或停止时间内产生的人力损失无法与电机本身更换的费用相提并论,其损失巨大,那么我们就需要对电机进行有效的保护,以便保证生产的正常运行。 对于因电性原因出现的故障,无论是过电流还是过电压,其主要是因为电流瞬间增大,超过了电机的负载电流值而造成

损坏。电机综合保护器根据这一原理,通过监测电机的两相(三相)线路的电流值变化,进行电机的保护,对于过电压、低电压,是通过检测电机相间的电压变化,进行电机的保护。 电机综合保护器保护功能 1、过负载和过电流的保护 2、缺相保护 3、逆相保护 4、接地漏电保护 5、堵转保护 6、相不平衡保护 7、短路保护 8、过电压保护 9、低电压保护 10、过热保护 11、缺电流保护 对于新型号系列的电机综合保护器增加了过热保护和通讯功能,在控制室可以通过控制软件进行0~254的节点上的电机综合保护器进行远程设置与监测控制。

ZDB智能电机保护器

ZDB智能电机保护器采用philip公司高性能单片机和24位A/D转换技术,参数测量精度高,故障分辨准确可靠,保护功能齐全,参数设定简单,显示直观;带有 RS-485 串行通讯接口,可实现计算机通讯、检测、控制等功能;配有完善的网络监控功能软件,可与上位机构成电机保护网络监控系统。整机技术先进,性价比高。 使用ZDB系列保护器可取代电流表、电压表、电流互感器、热继电器、电流变送器、时间继电器和漏电继电器等器件。利用控制器的可编程性,可根据电动机的具体情况如额定电流、保护特性等对各种保护参数予以设定。提供多种外形安装方式及配接电流互感器的形式,以方便现场安装。 本系列电机保护器提供六种外形: 仪表外形、尺寸如下图所示: A外形:自带互感器,保护器与互感器可组合成一体,也可分体安装,适用于电机额定电流≤100A;外形尺寸:96×48×130mm(长×宽×深);安装方式:盘装,开孔尺寸:93+0.5×45+0.5mm a外形:外形同A外形接近,适合外配互感器的场合;外形尺寸:96×48×93mm(长×宽×深); 安装方式:盘装,开孔尺寸:91+0.5×45+0.5mm B外形:外形尺寸:116×90×73mm(长×宽×深); 安装方式:35mmDIN导轨卡装或用4×M4×15螺钉固定, C外形:盘装式方形表。须外配互感器;外形尺寸:96×96×80mm(长×宽×深); 安装方式:盘装,开孔尺寸:91+0.5×91+0.5mm D外形:自带互感器,保护器与互感器为一体;适于电机额定电流≤250A。 外形尺寸:120×90×108mm(长×宽×深); 安装方式:35mmDIN导轨卡装或4×M4.5螺钉安装,穿孔直径:φ18mm。 E外形:自带互感器,保护器与互感器可组合成一体,也可订制分体结构。 适用于电机额定电流≤250A; 外形尺寸:85×100×141mm(长×宽×深),盘装开孔:81+0.5×81+0.5mm; 安装方式:盘装、盘后安装(35mmDIN导轨卡装或4×M4螺钉安装)。 主要功能: ?保护功能:具有过流、堵转、三相电流不平衡、断相、过压、欠压、漏电、短路等故障保护功能。 ?变送功能:可将测量的三相电流平均值变为4~20mA信号输出,变送量程可自行设定。保护器可存储近期电机所发生的三次故障原因。 ?追忆功能:保护器可存储近期电机所发生的三次故障原因。 ?参数设定功能:可现场设定额定电流、启动时间、过压值、欠压值、过流保护动作时间、堵转电流对额定电流的倍数、漏电电流值、通讯参数、三相电流不平衡百分比等参数。 ?显示功能:检测状态时循环显示A、 B 、C三相电流值;保护状态时能对过流值、过压值、欠压值记忆显示,对故障类别以字符方式提示显示;设置状态时显示各故障字符及设定值。 ?复位功能:用户可选择手动复位或自动复位,自动复位延时时间可自由设定。 ?通讯功能:配有RS-485通讯接口,Modbus通讯规约。一台上位机可接64台电机保护器并可对每台电机进行参数设定、启停控制操作,上位机可保存所有电机的启动时间、停机时间、故障发生时间、故障原因、故障发生时电机的工作参数等数据,以供用户查询分析。 技术参数:

CDP-M10电机智能保护器说明书(V1[1].0版)090917

CDP-M10 电机智能保护器
说 明 书
(V1.0) )
杭州华光电气有限公司
HANGZHOU CHINA-SHINE ELECTRIC CO.,LTD



一、 概述......................................................... 1 二、 主要特点..................................................... 1 三、 正常使用条件................................................. 1 四、 外型尺寸..................................................... 2 五、 主要技术指标和参数设置范围................................... 2 六、 保护功能和操作方法........................................... 1 七、 注意事项.................................................... 13 八、 订货说明.................................................... 13 九、 外部接线示意图.............................................. 14

电机智能保护器 CDP-M10 使用说明书
一、 概述
CDP-M10 电机智能保护器采用先进的集成电路及微处理器技术,采用中文液晶显示, 具有人机交换界面友好简单、操作方便,抗干扰性好、保护功能强,体积小巧、性能可靠, 便于安装维护等优点。
二、 主要特点
1) 各类故障以相应中文及代码提示,显示直观清晰,并具有缺相、过载、空载、过压、欠 压、过流、零序(漏电)、启动超时保护功能和晃电自启动功能,相关保护定值和时间定 值设定均以中文菜单提示输入,操作简单方便。 2) 测量精度高达 0.5 级,线性度好;整机抗干扰能力强,保护动作可靠。 3) 一机多用,可取代传统的电流表、电压表、热继电器和时间继电器等,并具有软件自诊 断功能。 4) 仪表可选择带模拟 4-20mA 的信号输出功能和异步串行通信。通讯采用规约:MODBUS 从站规约,方便与自控系统联网。
三、 正常使用条件
1) 适用于主回路:交流 380V 以下电动机保护。 2) 额定工作电源电压:AC220V; 二次电流输入范围:Ie=1A 时:0~1.4A,Ie=5A 时:0~7A; 零序电流输入:0~2A 3) 控制输出接点容量:AC 220V 5A。控制输入节点:无源常开、点动接通
4) 适用环境温度:-20℃~+55℃,相对湿度:≤90%,海拔 2000 米以下,无导电微尘,无 腐蚀气体,无剧烈振动、冲击的场所。 主要功能: 具有缺相、过载、空载、过压、欠压、过流、零序、启动超时保护功能和晃电自启动功 能,动作准确可靠。 显示内容:正常状态时,显示运行电压和三相电流;故障时显示故障信息和发生故障时 的电流(电压)值。 保护整定参数设定:缺相、过载、空载、过压、欠压、过流、零序、启动超时、晃电自 启动保护定值和时间定值,并可选定保护投入和退出。 其他参数设置: 可以通过人机界面设定模拟输出对应的电参数, 修改本机地址和波特率,
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三相电机设计

第一章绪论 中型三相异步电动机在机械制造、矿山、冶金、电力等行业,作为各设备的拖动工具应用的非常广泛,生产高压电机的企业也相当的多,产量也较大。异步电动机消耗的能源所占电力的比例最高。本文以一个机座号的一个极数简要地介绍在设计异步电动机的四个计算步骤,磁路计算、参数计算、损耗和运行性能的计算、起动性能计算。在这四个计算中,电磁感应定律贯穿整个全过程。 在中型高压电机的电磁设计过程中,现在的企业大多采用的电磁计算的核算程序,通过计算机进行计算,对于数据调整实际采用试探法。这就要求电机设计人员要对电机设计四个步骤的计算内容有很好的理论理解,要清楚参数之间的相互关系,以便在电磁计算过程中对于性能不合适的地方确定调整方向。 电机的电磁程序虽然各企业的编制都不一样,在大致的所使用方法还是基本相同,就计算机应用的电磁程序编制过程中经常用到的一些常用方法和一些原始的计算公式,尤其电机需迭代的四个参数饱和系数K T、电势系数K E、效率 、起动电流倍数 I st 在整个电磁计算过程中形成四个循环,但又互相影响,它们初值取的好坏以及控制的计算精度直接影响着计算的速度和计算的准确度。 三相异步电动机的设计中,在磁密取值即不能不饱和又不能过饱和,定转子电密高低直接影响着电机的温升、效率、电机使用铜铝材料等。电机在保证性能参数的方案可以为多铁方案(铁心长)也可以为多铜方案(多匝数,短铁心方案),在电机设计过程中要在保证电机力能指标,又要在温升允许的情况下,进行多方案比较,以节约原材料为优化方向,尽可能降低电机成本。

第二章 电机设计理论 本次的设计题目就是我公司下达的设计项目,本次设计它所依据的主要理论是三相异步电动机的原理及试验以及三相异步电动机的计算程序,将手算程序改编成计算机程序来进行本次设计项目Y560 IP23 6kV 10P 电机的三个规格、710kW 、800kW 、900kW 进行电磁计算,以确定参数,计算的目的是要保证电机的力能指标满足JB/T7593-94的标准规定,根据电磁计算结果来设计绘制出工作图满足生产需要。 2.1 电机设计的理论分析以及主要的计算公式 2.1.1 电机的磁路计算。 异步电机的磁路计算通常是从等效电路出发,求出电机的空载电流或其主要组成部分磁化电流、各种参数和损耗。磁路计算的主要目的是为了求出磁化电流,同时要校核电机磁路系统的尺寸,如电机的齿部和轭部的磁路不过分饱和以影响电机性能,又是电机的齿部和轭部太不饱和,造成电机的原材料的增加,以使电机的生产成本上升。电机的磁路计算还要给电机的性能计算提供数据。 由于电机的磁路计算是对称的,所以只计算一对磁极的磁路就可以了,又由于一对极的磁路对称于中心线,我们可以进行一个极的磁路计算,就是求出一个极磁路各段磁路所需磁势之和即: 2C 1C 2T 1T F F F F F F ++++=σ (2-1) σF -----空气隙所需磁势; 1T F -----定子齿所需磁势; 2T F -----转子齿所需磁势; 1C F ------定子轭所需磁势; 2C F -------转子轭所需磁势; 电机的磁路计算就是分别对上述磁路进行计算,以确定定转子冲片槽形尺寸是否合适,铁心的长度是否满足要求。计算采用的步骤如下: (1) 根据定子每相电势E 1,求出每极磁通φ; (2) 确定通过各段磁路的磁通φx ;

电动机综合保护器2010JD5[1]

1.3.5 安装面与垂直面的斜度不大于±5°。 1.3.6 在无爆炸危险介质,且介质中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及较多导电尘埃存在的地方。 1.3.7 在有防雨雪设备及没有充满水蒸汽的地方。1.3.8 在无显著动摇、冲击和振动的地方。1.3.9 安装类别:Ⅲ。 1.3.10 主电路使用类别:AC-3、AC-4。 2.1 结构 本系列电动机保护器主要部件由底座罩壳、互感器和电路板组件组成。全部的零部件都安装在一个塑料外壳中。2.2 结构特点 2.2.1 保护器具有断相和过载保护功能。 2.2.2 保护器的三个指示灯分别指示运行、过载和断相工作状态。2.2.3 保护器具有整定电流连续可调装置。2.2.4 保护器的主电路是采用穿芯式接线方试。2.2.5 保护器的脱扣级别:10A ;3P 。 2.2.6 保护器的安装方式:与产品底板平面螺钉独立安装。2.3 工作原理 保护器是通过电流互感器检测电动机主电路电流来判断电动机是否过载或断相的,过载时触发过载反时限电路,根据过载电流倍数进行延时,延时时间到,便触发继电器使其常闭触头断开而实现保护;断相时保护器是通过断相保护电路延时,时间到,则使继电器常闭触头断开而实现保护。 2 结构与工作原理 3.1 主电路基本参数见表13.2 辅助电路技术参数 3.2.1 额定工作电压AC220V ±10%或AC380V ±10%, 3 技术参数 1.1适用范围 JD-5(B)电动机保护器,适用于额定频率50Hz ,额定工作电压AC380V/AC220V ,额定工作电流0.5A~100A 的长期工作1 概述: 额定控制电源电压:以电压值AC380V 或AC220V 表示 整定电流范围代号(见表1),用整定电流范围最大值表示 基本规格代号:不标注为一般式,加注字母B 表示设有报警功能设计序号 电动机保护器 1.3正常工作条件1.3.1周围空气温度: a) 周围空气温度不超过+40℃,且其24h 内其平均温度值不超过+35℃; b) 周围空气温度下限为-5℃。1.3.2 海拔高度:不超过2000m ; 1.3.3 大气条件:最高温度为+40℃时,空气的相对湿度不超过50%;在较低的温度下可以允许有较高的相对湿度,例如20℃时达90%。对由于温度变化偶尔产生的凝露应采取适当的措施。1.3.4 污染等级:3; JD - / 制或间断工作制中,保护器通常与交流接触器配合使用,可对三相电动机在运行中所出现的断相、过载等故障按照产品设定的要求来分断电动机的主电路从而实现了保护。保护器设有运行、断相和过载指示及报警功能, 可随时显示电动机的运行状况。 产品符合标准:GB14048.4《低压开关设备和控制设备机电式接触器和电动机起动器》。1.2 电动机保护器系列型号的解释 5 B JD-5(B) 电动机保护器 JD-5(B) 电动机保护器 整定电流

三相电动机保护装置

使用说明书 六、接线图 七、安装尺寸图(壁挂式): 八、 见故障与排除 序号 常见故障 可能造成原因 排除方法 内置HHD3D 控制器电流整定过小 将电流整定为电机额定电流或稍大点(约1.1~1.2倍 Ie ) 一 过载指示灯亮 电机机械部分有故障 检查是否有卡住、轴承坏等机械故障并及时修理 三相电源缺相 二 缺相指示灯亮 三相电源接触不良 检查输入端电源是否缺相和 各接线端是否有松动, 应扭紧 HHD9系列 三相电动机保护装置 XINLING ELECTRICAL CO.,LTD 输入三相AC380V

一、概述 HHD9系列三相电动机保护装置(简称保护装置),适用于交流50Hz, 电压380V的供电电路中与交流接触器等开关电器组成电动机控制电路, 对主电路出现断相、过载等非正常工作状态时及时断开开关电器触头, 分断三相电源,快速可靠保护电动机。 保护装置具有电流、电压显示,显示精度为2.5级,并具有工作状 态指示,故障指示灯锁定的功能、操作方便、可靠性高,是目前最实用 的电动机保护装置。 二、主要技术数据 1、工作电压:三相AC380V 50Hz,允许波动为(85%~110%)Ue。 2、功率控制范围: HHD9-A型 1~3KW 、 HHD9-B型 3~11KW 3、过载保护功能:当电机工作电流大于整定电流时,保护装置进 入过载延时保护状态,且动作保护具有良好的反时限特性。1.2 倍过载其保护动作时间为180s~240s。 4、断相保护功能:三相电源中任一相缺相或电机内部断线,动作 保护时间不大于3s。 5、起动延时避让时间:35±5s。 6、操作方式:带起动/停止按钮。 7、复位功能:保护动作后需断电复位(即断开内置DZ47-3P小型 断路器)且断电复位时间不小于300s,防止带故障频繁起动。 8、电寿命:1×105次;机械寿命:1×106次。 三、面板指示灯及按钮开关功能说明 1、电压显示:显示电机工作电压AC380V的波动情况。 2、电流显示:显示电机B相电流,监视电机电流运行情况。 3、起动按钮:按起动按钮,电机起动运行。 4、停止按钮:电机运行过程中按停止按钮,电机马上停止运行。 5、电源指示:合上内置DZ47-3P小型断路器,电源指示灯亮表示保 护装置正常供电。 6、运行指示:灯亮指电机起动运行。 7、断相指示:灯亮指示电机因三相电源中有一相缺相或断线保护动 作。 8、过载指示:灯亮指示电机因超负荷工作保护动作。 四、使用和操作说明 打开门锁,根据电机额定工作电流整定内置HHD3D的保护工作电流(如电机额定工作电流为15A即将拨码开关整定为15即可),同时将输入A、B、C从左进线孔接三相火线,输出A、B、C从右出线孔接电机,且将DZ47-3P 小型断路器合闸。然后关好门锁,接通三相电源,电源指示灯亮,且显示供电线路电压,按起动按钮,电机起动正常运行。 在电机正常运行时,显示电机运行电流,当出现缺相、过载等非正常现象时,保护装置应保护动作,分断交流接触器的主触头,同时相对应的故障指示灯(断相或过载)亮,断开内置DZ47-3P小型断路器300s查明原因后方可重新合闸。 注:在断相或过载保护时,按起动按钮无效,不能起动电机。 五、注意事项 1、保护装置应定期进行人为的断相、过载保护动作试验来验证产品 的可靠性。 2、当保护装置保护动作后,应马上断开内置DZ47小型断路器,同时 根据故障指示查明和排除故障后才能合上DZ47继续工作,否则将 烧毁电机。 3、保护装置外壳需接地。 4、切记:千万不可带电打开门锁,触摸内部电路。 5、每台保护装置附使用说明书1本,门锁钥匙一个,产品合格证一个。

KMA-Y系列智能保护器说明书

一、概述 KMA-Y系列电动机智能型电动机保护器,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,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。该保护器具有保护功能齐全,测量参数直观,反应灵敏,动作及时可靠,可以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理想的产品。 二、特点 1、采用微机技术和高性能低功耗电路,运算高速,性能稳定。 2、整机模块化结构,卡式电流传感器,体积小,安装方便。也可分体安装,主体外形尺寸按照国际仪表装置标准。 3、采用数字处理技术,测量精度高,线性度好,对故障判断速度快,精确可靠。 4、高清晰宽温带背光LCD显示,设置参数与测量及故障记录直观方便。 5、可以与计算机通讯构成远程监控于一体的电机保护网络。 6、一机多用,可取代电流表,电流变送器,热继电器,漏电继电器,电压表。 三、适用范围及使用条件 1、380V AC,660V AC三相异步电动机,馈线电路保护。 2、保护器供电电压;220V AC,380V AC、50HZ。 3、外型结构:整体与分体两种形式,分体安装距离≤5米。 4、环境温度:-30℃~+65℃,相对湿度≤90%。 5、使用环境:无足以腐蚀金属和破坏绝缘性能气体的环境。 6、安装在无剧烈震动冲击,强磁场干扰场所和雨雪侵袭的地方。 四、主要功能 1、设定功能:额定电流、保护电流曲线、启动时间、三相不平衡、堵转倍数、漏电电流值、超欠电压值、通讯地址、保护器上电电机自起动时间。 2、保护功能:过流、堵转、三相不平衡、短路、漏电、断相、超欠压。 3、显示功能:A、B、C三相电流、漏电电流、工作电压、保护动作故障数据及故障记录、设置参数。 4、远传功能:具有4-20mA标准电流输出信号,20mA对应设定的额定电流值。 5、通讯功能:通过RS485串行通讯与计算机可构成256台保护器常规保护控制网络。远程数据设定及显示报警,远程电动机启动,停止控制等。 6、追忆功能:可存储近期电机所发生的三次故障原因,并可按数字键取出最后一次电机发生的故障代号,再按一次显示前一次故障代号。 五、主要技术指标 1、测试范围 1.1 A、B、C三相电流:0—999A。 1.2 漏电流:0—999MA。 2、测量精度:1.5 级(I≤Ie额定电流)。 3、保护触点容量:常开AC250/6A,常闭AC250/6A。 4、启动时间整定范围:1~ 99S,在启动时间内,对断相、漏电、短路、不平衡进行保护(默认值为10S)。 5、堵转保护:当三相电流均达到或超过整定值的堵转电流时,动作时间≤0.5S(默认值为4Ie)。 6、短路保护:任意一相电流均达到或超过8Ie电流时,动作时间≤0.2S。 7、断相保护:任意一相断相时,动作时间≤2S。

GT电机智能保护器

GT-JDG6系列电动机智能监控系统 应用行业:工控,电力 1、概述 GT-JDG6系列电动机智能监控器是瑞安市工泰电器有限公司自行研制开发拥有 自主知识产权的并按IEC国际标准开发的智能化、网络化、数字化低压电动机智能监控器。 该产品基于微处理器技术,将先进的网络通讯技术和分布式智能技术溶于 MCC 控制中心中,集全面的电机智能保护、运行状态监控、电机运行时间积累记录及网络通讯于一体;可以查看测量数据、故障信息管理、参数设定等并且能满足诸多启动方式。产品通过国家质量监督检验中心全面检测。通过了电气性能、环境及安全.电磁兼容项目的型式检验。 2、产品特点 GT-JDG6系列监控器可兼作数字表功能,能显示三相工作电流、电压和设定保护值等;在低压控制终端MCC柜1/4单元及以上各种抽屉柜中可直接安装使用。GT-JDG6系列监控器为电机提供的完善保护,避免因电机过载、欠载、堵转、接地/漏电、欠压、过压、断相及三相电流不平衡、馈线电路保护等可能导致的生产事故,最大限度地保证设备运行的有效性与安全性。 GT-JDG6系列监控器通过对输出继电器的控制,实现多种起动控制方式。监控器具有自动复位功能及起动方式功能(如:星三角起动、自耦变压器起动、频敏变阻器起动)等诸多功能。 GT-JDG6系列监控器具有起动延时功能,可避开起动大电流,它和过电流动作时间分开。监控器内置电流互感器和零序电流互感器,测量精度高而且抗干扰能力强。具有接地漏电保护输出、报警及预警功能(实时监控、提前发出警示信号、正常状态时自动解除预警信号和故障跳闸)。 GT-JDG6系列监控器具有故障记忆及电机运行时间积累记忆功能,可供用户查看故障状态及电机的运行积累时间。 GT-JDG6系列监控器通过 RS485接口,能与多种微机工控组态软件实现网络通讯,还可以通过输出模拟量 4~20mA 的方式与DCS系统连接,把电机运行参数传送出去,构成分布式综合电力监控系统。 GT-JDG6系列监控器对于每一个电机回路,需要配置独立的监控器来进行保护与控制。监控器标准的配置,完善的功能,大大简化了传统意义上的电机回路的

三相电源断相与相序保护器设计说明

三相电源断相与相序保护器设计说明书 慈溪飞纳得电器*厂(简称“飞纳得电器”)是一家专业生产销售电动机保护器、电源保护继电器、相序继电器的公司。主要产品有:三相电源保护器、电动机综合保护器、缺相保护器、断相保护器、断相与相序保护器、三相过载保护器、智能电动机保护器、微电脑电动机保护器、电动机综合保护器、电源保护继电器、浪涌保护器,温控器、防爆开关、防爆控制箱、自动扶梯同步率测试仪、独立式汽车空调控制器、汽车风机无级调速器、锅炉液位仪等,为国内各大电梯厂、火力发电厂、汽车厂做配套等 我们的产品主要为国内客户有:上海大众汽车,富士康集团,三菱集团,铃木集团,天津起重,通用电气等,出口欧洲和台湾,日本东南亚等国家。 三相电源在我们的生活中扮演着一个极其重要的角色,并且运用的地方多于大功率仪器设备上,在原来的传统工业控制中,是由外部电源相序接线的准确性来控制,这样对操作者有较高的要求。为了降低操作者的要求,因此一个缺相与相序保护继电器对于三相电源来说作用是相当大的,三相电源保护继电器的核心是通过单片机编程对三相电检测是否有缺相、错相问题来对电机进行及时的保护。首先要对三相电源的断相、错相问题故障进行分析,并结合PIC12F675单片机编程的功能,找出可靠性高、实施性强的保护方案,同时通过发光二级管来反馈给使用者所需要的信息。有了保护继电器就可以避免三相电源一些不必要的损失,不仅降低了操作者的要求,同时也减少了很多的物力人力,具有十分重要的意义! 关键词:三相电源,断相检测,错相检测,继电器 三相电源简介 三相交流电是电能的一种输送形式,简称为三相电。三相交流电源,是由三个频率相同、振幅相等、相位依次互差120°的交流电势组成的电源。三相交流电的用途很多,工业中大部分的交流用电设备,例如电动机,都采用三相交流电,也就是经常提到的三相四线制。而在日常生活中,多使用单相电源,也称为照明电。当采用照明电供电时,使用三相电其中的一相对用电设备供电,例如家用电器,而另外一根线是三相四线之中的第四根线,也就是其中的零线,该零线从三相电的中性点引出。“三相电”的概念是:线圈在磁场中旋转时,导线切割磁场线会产生感应电动势,它的变化规律可用正弦曲线表示。如果我们取三个线圈,将它们在空间位置上相差点120度角,三个线圈仍旧在磁场中以相同速度旋转,一定会感应出三个频率相同的感应电动势。由于三个线圈在空间位置相差点120度角,故产生的电流亦是三相正弦变化,称为三相正弦交流电。 方案的设计 设计的三相电保护继电器整个系统是由硬件和软件组成,硬件是整个系统的载体,而软件是系统的控制中心。 如方案一:来自三相交流电源的三相交流信号经过采样电路降压处理后,变为直流电压送给断相与相序鉴别电路。 方案二:来自三相交流电源的三相交流信号经过采样电路降压处理,输出三相电分别经过三组比较器后送给断相与相序鉴别电路。 方案三:来自三相交流电源的三相交流信号经过采样电路降压处理后,电压电流同时送给断相与相序鉴别电路,这是最保险的但也是不好操作的方案。 电源模块设计

WDH-31-200电机保护器

WDH-31-200系列电动机保护器说明书 华健电子科技1.概述 WDH-31-200系列微机监控电机保护器适用于AC380V、AC660V低压系统,作为低压异步电动机和增安型电动机的 保护、监测和控制的新一代智能化综合装置。除了先进的电动机保护、监控功能,还提供了设备运行和跳闸的记录以及额定参数等重要信息,并且采用现场总线方式结构,为现代化的设备管理带来很大的便利;广泛用于石油、化工、电力、冶金、煤炭、轻工、纺织等行业。 符合标准:GB3836.3-2000、GB14048.4-2003、IEC255 2.特点 ●“tE时间保护”符合有关增安型防爆电动机过载保护的国家标准(GB3836.3-2000) ●交流采样,测量A、B、C三相电流及控制回路电压 ●现场显示电动机运行状态,保存三次电动机故障跳闸记录 ●一路保护输出,一路自定义继电器输出,一路4~20mA电流输出或RS485接口 ●高清晰度宽温液晶显示,并具有背景光,跟随电动机运行状态和用户要求实时显示 ●三相电流不平衡、断相、过压、欠压、自启动等功能用户可取可舍 ●采用E2PROM存储技术,实现参数电设定,掉电后设定参数仍保存下来,勿须再设定 ●采用RS485通信总线,可广泛用于各种监控系统作为带有电机保护及控制的智能化监控单元 ●一机多用,可取代电流表、电压表、热继电器、电流互感器、时间继电器和漏电继电器等 3.主要功能 保护功能: 过流、堵转、断相、三相电流不平衡、过压、欠压、短路、漏电(选配)等故障保护 测量功能: 三相电流、控制回路电压的测量和显示 通用功能: 增安型电动机保护、三相异步电动机保护、馈线保护,三种保护装置通用 通信功能: 通过本保护器的RS485接口与上层系统通信。总线接口支持参数设置、控制及监测等功能,支持Modbus通信协议。 一般采用RS485总线接口进行物理连接,通常上位机或PLC设备作为主站,本保护器作为子站。 电流输出: 4~20mA电流输出,20mA对应的电流值可设。 4.型号说明 WDH-31-200系列微机电动机保护监控装置适用于AC660V及以下低压系统,作为低压电动机馈线终端的保护、监测和控制的新一代智能化综合装置。除了先进的电动机保护、监控功能外,还提供了设备维护和运行记录、跳闸记录和定额参数等重要信息,为现代化的设备管理带来很大的便利。

DJB 智能电机保护器的设计

DJB 智能电机保护器的设计 发表时间:2014-11-27T14:05:13.687Z 来源:《价值工程》2014年第5月下旬供稿作者:房菁陈燕[导读] 语DJB 智能电机保护器是构成智能化、可通信电控系统的关键元器件之一,代表了电动机保护器的发展方向。 房菁FANG Jing曰陈燕CHEN Yan(合肥通用职业技术学院,合肥230031)(Hefei Institute of General Professional Technology,Hefei 230031,China)摘要院本文介绍了电动机保护与控制技术的发展,叙述了新型的DJB 智能电机保护器的体系结构及微处理器内存贮保护程序的方法,并分析了该新型电机保护器技术上的优点及创新之处。 Abstract: This paper focused on the new technical development of the motor protection and control. It introduced the architecture ofthis new DJB intelligent motor protector including the methods of program-protection in the microprocessor. And it analyzed the advantagesand innovation in the technology of this new intelligent motor protector.关键词院电机保护;自动控制;通讯Key words: motor protection;automatic control;communiation中图分类号院TM301 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)15-0055-020 引言过流、堵转、过热、短路等故障是电机损毁的主要原因,电机的造价比较昂贵,维修费高,又是生产的重要设备,一旦发生故障将造成重大损失。因此,对它们实施有效的保护十分重要。通常采用加装保险丝和热继电器装置实施保护。对于绕线式电机来说,由于常用于频繁启动场合,且启动电流大,对电网和其它设备会造成较大的冲击。目前,已经应用的电机保护器基本上不能满足绕线式电机的保 护,且存在功能简单、处理能力差、运算速度慢、保护性能不够完善和网络性能差等缺点,因而限制了其应用和发展。随着微电子技术的进步,保护器向着多品种、多功能、小型化、遥测、遥控、集中控制的方向发展。 DJB 智能电机保护器是最新型数显式、智能型电机保护器,该保护器主要由单片机、模数转换器、显示、键盘及控制电路所构成;除能对电机的过流、欠流、堵转、短路、缺相、不平衡等实施快速及延时保护外,还能根据不同的算法实施热跟踪过载保护,也可直接测量定子的温升。该保护器实际上取代了电流互感器、电流表、电压表、时间继电器、热继电器的功能,可以一机多用,不仅可以保护电机,也可以保护其它设备。 该保护器的设计参照了英、法和ABB 公司等国外技术,并比较了国内具有代表性的几种智能型普通电机保护器的特点,采用国际最先进的单片机作为中央处理器,并用高精度(12 位)模数转换器采集信号,具有显示精度高、控制准确、保护功能全、性能可靠、工作稳定等显著特点。 在该保护器的面板上,装有一组输入键,用户可以任意设定各类参数,使其具有更高的灵活性,而故障报警功能保证了用户及时处理故障,避免电机烧毁而造成不必要的损失。该机还具有三相电流的动态监视、三相电流的不平衡监视,最大电流值、温度、启动时间监视、参数设定值查询等功能。 本文所要解决的技术问题是使该智能电机保护器能够方便的和PLC、DCS 及上位机组成网络监控系统,并通过上位机对现场设备进行操控、运行状态监视和历史数据查询。 1 DJB 智能电机保护器的体系结构与特征渊图1冤淤所述的电机保护器包括电流信号前置处理电路、温度信号采集电路、A/D 转换电路、微处理器、键盘与显示电路、报警与跳闸控制电路和通讯接口电路;于所述的电流信号前置处理电路和温度信号采集电路依次通过A/D 转换电路、微处理器分别与键盘与显示电路和报警与跳闸控制电路相连接;盂所述的微处理器还通过通讯接口电路与上位机相连接;榆所述的微处理器由执行键盘、LED 显示信号处理的单片机和执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机所组成,两个单片机之间通过串行通信进行数据交换;虞所述的执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机通过A/D 转换电路与短路器相连接;愚所述的执行键盘、LED 显示信号处理的单片机型号为PIC57,执行数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理通讯接口的单片机型号为AT89S53。 其中电流互感器信号(CTS)、温度探头信号(RTD)分别输入多路A/D 转换电路进行转换后,送入两块高性能单片机处理。单片机1 主要负责键盘、LED 显示。单片机2 主要负责数据采集、计算、故障判断和执行报警跳闸信号处理和处理RS485 串行数字接口与外部网络协议,两个单片机之间通过串行通信进行数据交换,从而使两个处理器独立工作,互不影响。提高了保护器的响应速度和硬件可靠性,实现了菜单式操作,其系统参数、保护参数和有关参数等各种信息的查询和设置清晰直观、简单明了,用户界面友好。 该保护器可测三相定子电流;三相转子电流;一路温度值和一个短路器接点状态;定子/转子的电流经两级电流互感器变换后送入前置处理电路1,第一级电流互感器满量程可达9999A,第二级电流互感器满量程为5A,温度测量采用桥式三线制接法,可有效地抑制长线传输引起的误差;并通过非线性软件校正,有很高的测量精度。保护器进入正常工作后,单片机循环测量定子/转子电流、温度值、短路器接点状态与设定值进行比较判断,并把测量结果送显示器显示,把报警信号,跳闸信号送执行机构执行。 本机具有RS485 串行数字接口,支持MODBUS-RTU,PROF-IBUS-DP 协议和4-20mA 模拟量输出接口,方便的和PLC,DCS 及上位机组成网络系统,通过上位机对现场设备进行操控、运行状态监视和历史数据查询。 2 微处理器内存贮保护程序的方法2.1 执行键盘、LED显示信号处理的单片机工作步骤(图2)淤初始化步骤,用于允许接收键盘指令;于接收步骤,用于接收初始化数据;盂显示步骤,用于显示一级菜单和电机参数设定;榆判断步骤,用于判断是否有按键信号输入,若是,执行按键处理步骤;虞按键处理步骤,用于处理按键输入信号并更新显示。

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