智能電動(dòng)機系統保護電路原理分析 —電路圖天天讀（184）

　　本文將要介紹的是ARD2型電動(dòng)機保護器的經(jīng)濟、簡(jiǎn)潔的設計方法和應用。該型保護器主要用于對電動(dòng)機運行狀態(tài)的監測，并針對電動(dòng)機在生產(chǎn)運行過(guò)程中出現的啟動(dòng)超時(shí)、欠壓、過(guò)壓、欠載、過(guò)載、短路、堵轉/阻塞、斷相、不平衡、剩余電流（接地/漏電）等故障進(jìn)行保護，使電動(dòng)機不至于因為以上原因而導致?lián)p壞，從而使生產(chǎn)遭受損失，采用ARD2電動(dòng)機保護器能有效提高電動(dòng)機運行的安全性，降低生產(chǎn)損失，是傳統熱繼電器的理想替代品。

　　設計方法

　　目前市場(chǎng)上綜合型的智能電動(dòng)機保護器的設計主要采用交流采樣方式+高性能單片機的方案，采用該設計方法的電動(dòng)機保護器測量參數多、測量精度高、能夠提供更完善的保護功能，但是采用此設計方法的成本較高，銷(xiāo)售價(jià)格也高，在只需要對電動(dòng)機提供過(guò)載、斷相等基本常見(jiàn)故障保護的場(chǎng)合沒(méi)有性?xún)r(jià)比可言。因此采用一種設計簡(jiǎn)單、功能能夠滿(mǎn)足基本保護要求、主要用于替代熱繼電器的智能電動(dòng)機保護器將會(huì )有很大的市場(chǎng)。ARD2型保護器就是一款設計簡(jiǎn)潔，保護功能較多，能夠滿(mǎn)足大多數電動(dòng)機保護要求的經(jīng)濟型的智能電動(dòng)機保護器。ARD2型智能電動(dòng)機保護器采用低成本的設計方案，整體系統由信號處理單元、中央處理單元、電源模塊、人機交互單元、人機界面、控制模塊、通訊接口模塊等構成，裝置硬件結構如圖1所示。

　　信號處理單元

　　信號處理單元采用整流放大濾波電路，見(jiàn)圖2，該電路能將采樣得到的交流信號整流成直流信號，由CPU片內AD進(jìn)行轉換計算。

　　圖中IC1為運算放大器LM324，采用雙電源供電，這樣可以保證LM324輸出電壓達到5V充分利用A/D轉換提高顯示精度。IC1將采樣得到的信號進(jìn)行兩級放大處理，提高了信號的采樣精度，保證了信號的線(xiàn)性度。

　　中央處理單元

　　中央處理單元選用MOTOROLA公司的第一款基于高度節能型S08核的器件MC9S08AW32高性能單片機，該單片機片上資源豐富，抗干擾能力突出。內含32K字節用戶(hù)程序空間，片上集成2K的RAM，支持BDM片上調試功能，片內集成看門(mén)狗電路，片上集成8通道10位AD。外部擴展了鐵電存儲器，用于存儲一些重要的參數，即使以后升級程序也不會(huì )丟失先前的重要數據。CPU對采樣信號進(jìn)行處理計算，根據測量得到的電流、電壓值與預先設定的各種保護數值進(jìn)行對比，由此來(lái)判斷電動(dòng)機的運行狀態(tài)是否正常，是否需要進(jìn)行保護。中央處理單元電路見(jiàn)圖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，輸出電壓穩定、故障率小，輸出紋波 《1％，轉換效率≥75％。具有過(guò)壓、過(guò)流保護。該模塊經(jīng)實(shí)際現場(chǎng)使用，具有很高的穩定性、可靠性和抗干擾能力。

　　人機交互單元

　　人機交互單元采用LED顯示和按鍵輸入，系統采用單排四位LED數碼管顯示各種信息。用戶(hù)可根據實(shí)際需要進(jìn)行設置。在編程狀態(tài)下顯示菜單及參數。數碼管顯示采用動(dòng)態(tài)掃描方式，其驅動(dòng)電路使用一片74HC595加三極管構成。

　　控制模塊

　　控制模塊主要由開(kāi)關(guān)量輸入、輸出組成，見(jiàn)圖4。開(kāi)關(guān)量輸入用于監測外部開(kāi)關(guān)狀態(tài)，也可根據客戶(hù)要求用于電動(dòng)機的起動(dòng)、停止控制；開(kāi)關(guān)量輸出主要用于輸出報警信號、脫扣信號和遠程起動(dòng)信號。ARD2智能電動(dòng)機保護器的功能較多，能夠對電動(dòng)機運行中遇到的各種類(lèi)型的故障進(jìn)行準確的報警顯示和脫扣動(dòng)作，能有效的防止電機意外燒毀的發(fā)生，能為用戶(hù)節約大量的資金，是熱繼電器的理想替代產(chǎn)品。因此，廣泛采用電動(dòng)機智能保護器，不但可以提高工藝控制的準確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對于提高電氣控制系統的自動(dòng)化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟，也能起到積極的推動(dòng)作用。

　　通訊接口模塊

　　通訊接口模塊采用通用的RS-485、Modbus RTU通訊規約，能實(shí)現遙測、遙控、遙信等功能，見(jiàn)圖5。

　　ARD2智能電動(dòng)機保護器的功能較多，能夠對電動(dòng)機運行中遇到的各種類(lèi)型的故障進(jìn)行準確的報警顯示和脫扣動(dòng)作，能有效的防止電機意外燒毀的發(fā)生，能為用戶(hù)節約大量的資金，是熱繼電器的理想替代產(chǎn)品。因此，廣泛采用電動(dòng)機智能保護器，不但可以提高工藝控制的準確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對于提高電氣控制系統的自動(dòng)化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟，也能起到積極的推動(dòng)作用。

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