智能電動機(jī)系統(tǒng)保護(hù)電路原理分析 —電路圖天天讀（184）

　　本文將要介紹的是ARD2型電動機(jī)保護(hù)器的經(jīng)濟(jì)、簡潔的設(shè)計方法和應(yīng)用。該型保護(hù)器主要用于對電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，并針對電動機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的啟動超時、欠壓、過壓、欠載、過載、短路、堵轉(zhuǎn)/阻塞、斷相、不平衡、剩余電流（接地/漏電）等故障進(jìn)行保護(hù)，使電動機(jī)不至于因?yàn)橐陨显蚨鴮?dǎo)致?lián)p壞，從而使生產(chǎn)遭受損失，采用ARD2電動機(jī)保護(hù)器能有效提高電動機(jī)運(yùn)行的安全性，降低生產(chǎn)損失，是傳統(tǒng)熱繼電器的理想替代品。

　　設(shè)計方法

　　目前市場上綜合型的智能電動機(jī)保護(hù)器的設(shè)計主要采用交流采樣方式+高性能單片機(jī)的方案，采用該設(shè)計方法的電動機(jī)保護(hù)器測量參數(shù)多、測量精度高、能夠提供更完善的保護(hù)功能，但是采用此設(shè)計方法的成本較高，銷售價格也高，在只需要對電動機(jī)提供過載、斷相等基本常見故障保護(hù)的場合沒有性價比可言。因此采用一種設(shè)計簡單、功能能夠滿足基本保護(hù)要求、主要用于替代熱繼電器的智能電動機(jī)保護(hù)器將會有很大的市場。ARD2型保護(hù)器就是一款設(shè)計簡潔，保護(hù)功能較多，能夠滿足大多數(shù)電動機(jī)保護(hù)要求的經(jīng)濟(jì)型的智能電動機(jī)保護(hù)器。ARD2型智能電動機(jī)保護(hù)器采用低成本的設(shè)計方案，整體系統(tǒng)由信號處理單元、中央處理單元、電源模塊、人機(jī)交互單元、人機(jī)界面、控制模塊、通訊接口模塊等構(gòu)成，裝置硬件結(jié)構(gòu)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(nèi)AD進(jìn)行轉(zhuǎn)換計算。

　　圖中IC1為運(yùn)算放大器LM324，采用雙電源供電，這樣可以保證LM324輸出電壓達(dá)到5V充分利用A/D轉(zhuǎn)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(jié)能型S08核的器件MC9S08AW32高性能單片機(jī)，該單片機(jī)片上資源豐富，抗干擾能力突出。內(nèi)含32K字節(jié)用戶程序空間，片上集成2K的RAM，支持BDM片上調(diào)試功能，片內(nèi)集成看門狗電路，片上集成8通道10位AD。外部擴(kuò)展了鐵電存儲器，用于存儲一些重要的參數(shù)，即使以后升級程序也不會丟失先前的重要數(shù)據(jù)。CPU對采樣信號進(jìn)行處理計算，根據(jù)測量得到的電流、電壓值與預(yù)先設(shè)定的各種保護(hù)數(shù)值進(jìn)行對比，由此來判斷電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)是否正常，是否需要進(jìn)行保護(hù)。中央處理單元電路見圖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(wěn)定、故障率小，輸出紋波 《1％，轉(zhuǎn)換效率≥75％。具有過壓、過流保護(hù)。該模塊經(jīng)實(shí)際現(xiàn)場使用，具有很高的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力。

　　人機(jī)交互單元

　　人機(jī)交互單元采用LED顯示和按鍵輸入，系統(tǒng)采用單排四位LED數(shù)碼管顯示各種信息。用戶可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。在編程狀態(tài)下顯示菜單及參數(shù)。數(shù)碼管顯示采用動態(tài)掃描方式，其驅(qū)動電路使用一片74HC595加三極管構(gòu)成。

　　控制模塊

　　控制模塊主要由開關(guān)量輸入、輸出組成，見圖4。開關(guān)量輸入用于監(jiān)測外部開關(guān)狀態(tài)，也可根據(jù)客戶要求用于電動機(jī)的起動、停止控制；開關(guān)量輸出主要用于輸出報警信號、脫扣信號和遠(yuǎn)程起動信號。ARD2智能電動機(jī)保護(hù)器的功能較多，能夠?qū)﹄妱訖C(jī)運(yùn)行中遇到的各種類型的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的報警顯示和脫扣動作，能有效的防止電機(jī)意外燒毀的發(fā)生，能為用戶節(jié)約大量的資金，是熱繼電器的理想替代產(chǎn)品。因此，廣泛采用電動機(jī)智能保護(hù)器，不但可以提高工藝控制的準(zhǔn)確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對于提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，也能起到積極的推動作用。

　　通訊接口模塊

　　通訊接口模塊采用通用的RS-485、Modbus RTU通訊規(guī)約，能實(shí)現(xiàn)遙測、遙控、遙信等功能，見圖5。

　　ARD2智能電動機(jī)保護(hù)器的功能較多，能夠?qū)﹄妱訖C(jī)運(yùn)行中遇到的各種類型的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的報警顯示和脫扣動作，能有效的防止電機(jī)意外燒毀的發(fā)生，能為用戶節(jié)約大量的資金，是熱繼電器的理想替代產(chǎn)品。因此，廣泛采用電動機(jī)智能保護(hù)器，不但可以提高工藝控制的準(zhǔn)確性、科學(xué)性，降低事故率，而且對于提高電氣控制系統(tǒng)的自動化水平和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，也能起到積極的推動作用。

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