模塊式電動(dòng)機保護器設計

標準中對電動(dòng)機保護器控制功能描述如下：“可具備對電動(dòng)機進(jìn)行直接起動(dòng)、可逆（雙向）控制、各種減壓起動(dòng)和雙速控制的控制功能”。由此可見(jiàn)標準將控制功能作為非標配功能處理，實(shí)際客戶(hù)使用時(shí)可以只將保護器當作保護元件使用，模塊式電動(dòng)機保護器作為可編程產(chǎn)品，可以通過(guò)編程功能自由實(shí)現的起動(dòng)有：保護模式、直接起動(dòng)/全壓起動(dòng)、星三角起動(dòng)、自耦降壓起動(dòng)、可逆起動(dòng)、雙速起動(dòng)，變頻器配合使用、軟起動(dòng)器配合使用等起動(dòng)方式。

除各種常規起動(dòng)方式外，模塊式電動(dòng)保護器還帶有兩種自起動(dòng)功能，自起動(dòng)功能如下：
a）帶有運行中的電動(dòng)機因失壓或欠壓停車(chē)，當電源恢復到允許自起動(dòng)電壓值后，執行立即自起動(dòng)、延時(shí)自起動(dòng)、禁止自起動(dòng)的功能。
b）帶有不考慮停車(chē)間隔時(shí)間的長(cháng)短，產(chǎn)品可根據掉電前產(chǎn)品記憶的電動(dòng)機運行情況實(shí)現自起動(dòng)功
能。
2.3 保護功能

模塊式電動(dòng)機保護器須具備如下保護功能：過(guò)載保護、斷相保護、堵轉保護、阻塞保護、欠載保
護、不平衡保護、起動(dòng)超時(shí)保護、過(guò)壓保護、欠壓保護、欠功率保護、相序保護、單相接地保護、漏電保護、外部故障、工藝連鎖等多種保護功能。
2.4 產(chǎn)品著(zhù)火危險防護

工業(yè)類(lèi)產(chǎn)品需要具有不可燃燒的特性，選用的耐火材料應具有GB 4943-2001規定的V2及以
上阻燃等級，能承受GB/T 5169.5中嚴酷等級為20 s的針焰試驗。
2.5 模塊劃分

智能型電動(dòng)機保護器具備如下功能：電流、電壓、功率、頻率等電參數測量；電機轉子、軸承溫度測量；電參數、溫度值的變送輸出；開(kāi)關(guān)量輸入、輸出；工藝連鎖；各類(lèi)保護功能；通訊組網(wǎng)等功能。從上述功能描述上看，功能可總結為：電參數測量；溫度測量；模擬量輸入輸出；對電機保護、控制；通訊功能幾方面。

采用按功能劃分模塊的方式，可以劃分出如下幾種模塊：電參數測量模塊、溫度模塊、模擬量模塊、通訊模塊、開(kāi)關(guān)量模塊、顯示模塊、CPU單元幾種。
2.6 模塊功能
各模塊功能如下：

CPU單元負責協(xié)調各模塊工作，帶有開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出功能、對外通訊組網(wǎng)、時(shí)鐘、故障記錄、PTC測量等功能。開(kāi)關(guān)量輸入、輸出可以自由編程設定功能?？梢詫?shí)現直接起動(dòng)、雙向起動(dòng)、雙速起動(dòng)、自耦降壓起動(dòng)、星三角起動(dòng)等多種起動(dòng)。CPU單元是模塊式電動(dòng)機保護器必備模塊。

測量模塊測量實(shí)現電流、電壓測量。電流范圍為0.4A至800A，電壓為AC220V、AC380V、AC660V，頻率45Hz～65Hz，漏電流50mA～5A。測量用電流互感器需要選取保護級電流互感器，保護級電流互感器相對測量級電流互感器過(guò)載能力強，通?？梢赃_到10倍過(guò)載不飽和。目前,市場(chǎng)上常用的保護級電流互感器，精度可以達到0.5級，在保護類(lèi)產(chǎn)品中使用，效果很好。電機電流小于等于100A時(shí)，采用一體式模塊互感器，當大于100A采用外置式電流互感器。電動(dòng)保護器的過(guò)載、斷相、堵轉、過(guò)壓、欠壓、欠功率等保護功能都是通過(guò)對電參數的分析來(lái)實(shí)現的，測量模塊也是模塊式電動(dòng)機保護器的必備模塊。

溫度模塊通過(guò)外接PT100、PT1000、Cu50、PTC/NTC等傳感器實(shí)現溫度測量?？梢允褂脺囟饶K，對電動(dòng)機繞組、軸承的溫度溫度進(jìn)行測量，通過(guò)實(shí)測的溫度值，執行溫度保護。還可以通過(guò)溫度模塊的測溫功能，對電動(dòng)機的冷卻過(guò)程進(jìn)行精確跟蹤，測出實(shí)際冷卻時(shí)間。溫度模塊可以外接三路溫度傳感器，可以通過(guò)一個(gè)溫度模塊同時(shí)對電機繞組、軸承進(jìn)行測溫。

模擬量模塊可以實(shí)現模擬量輸入測量和模擬量變送輸出。模擬量輸入測量功能，可以被用在現場(chǎng)工藝連鎖保護、測量顯示等情況，模擬量輸入可接的設備包括：電力變送器、模擬信號變送器、轉速傳感器、角度傳感器、位置傳感器等設備，通過(guò)接收判斷上述設備的信號實(shí)現對應的工業(yè)操作。通過(guò)模擬量輸出功能，能將電參量、溫度、模擬量輸入等參數轉換為DCS或PLC所需要的模擬量輸出信號，由DCS或PLC執行相應的操作。

開(kāi)關(guān)量模塊對CPU單元的開(kāi)關(guān)量進(jìn)行擴展，當CPU單元的開(kāi)關(guān)量點(diǎn)數無(wú)法滿(mǎn)足使用者需求時(shí)，通過(guò)外加開(kāi)關(guān)量模塊實(shí)現產(chǎn)品開(kāi)關(guān)量點(diǎn)數擴展。

常用的現場(chǎng)總線(xiàn)有：MODBUS、PROFIBUS、DEVICENET、CANBUS等，通過(guò)外加通訊模塊實(shí)現與PROFIBUS、DEVICENET等通訊網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通訊。采用專(zhuān)用通訊模塊來(lái)實(shí)現，產(chǎn)品在多種通訊網(wǎng)絡(luò )中使用，使的產(chǎn)品應有靈活性提到提高。

由CPU單元和測量模塊組成基本模塊，實(shí)現基本的測量、保護、控制功能，其它模塊作為選配模塊，由基本模塊加選配模塊實(shí)現復雜功能。
2.7 模塊互聯(lián)

模塊互聯(lián)直接影響到產(chǎn)品的可靠性。數據交換的處理是產(chǎn)品穩定工作的關(guān)鍵，常用的通訊接口SPI、IIC、UART、CAN 等，都有自身的特點(diǎn)與局限性。根據產(chǎn)品實(shí)際功能、特點(diǎn)，選用合理的通訊接口。通過(guò)選定的通訊接口進(jìn)行模塊互聯(lián)。