專利名稱：電機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及緊急電路保護(hù)裝置，尤其涉及一種電機(jī)保護(hù)器。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(電機(jī)保護(hù)器)是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件，是跨行業(yè)、量大 面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品，幾乎滲透到所有用電領(lǐng)域；是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防建設(shè) 及人民生活正常生產(chǎn)和安全工作的重要保證，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和節(jié)能事業(yè)中有著不可替代的重 要地位和作用。《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》規(guī)定“節(jié)能是指加強(qiáng)用能管理，采取技術(shù)上 可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施，減少?gòu)哪茉瓷a(chǎn)到消費(fèi)各個(gè)環(huán)節(jié)中的 損失和浪費(fèi)，更加有效、合理地利用能源”;“節(jié)能發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針”。節(jié)能是系 統(tǒng)工程。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)運(yùn)行的1KW-320KW低壓電動(dòng)機(jī)數(shù)量為6000萬(wàn)臺(tái)，占電網(wǎng)用電 量的70%以上，是工農(nóng)業(yè)及商業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的動(dòng)力設(shè)備。全國(guó)每年燒毀電動(dòng)機(jī)數(shù) 量約300萬(wàn)臺(tái)，容量為10億千瓦，每年僅電動(dòng)機(jī)在燒毀過程中就耗電為數(shù)億萬(wàn)度，修理費(fèi)高 達(dá)數(shù)100億元左右，造成停工停產(chǎn)損失竟達(dá)數(shù)100億元。僅上述費(fèi)用不算，還會(huì)造成電機(jī)修 理后功率下降，耗電量大，性能變差直接影響企業(yè)正常生產(chǎn)。按上述情況舉例說(shuō)明電動(dòng)機(jī) 保護(hù)器及其發(fā)展趨勢(shì)全國(guó)每年因維修電動(dòng)機(jī)浪費(fèi)電磁線約1億萬(wàn)公斤，若少生產(chǎn)1億萬(wàn)公 斤電磁線(每公斤需用電33. 4度)每年就可節(jié)約用電33. 4億度。本產(chǎn)品是基于DSP技術(shù)的電機(jī)智能保護(hù)器，在市場(chǎng)已有智能型電機(jī)保護(hù)器所實(shí)現(xiàn) 功能的基礎(chǔ)上引入了嵌入式操作系統(tǒng)，使電機(jī)保護(hù)器升級(jí)為一個(gè)嵌入式平臺(tái)，使軟件的通 用性增強(qiáng)，擴(kuò)展性增強(qiáng)，增加了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，容錯(cuò)性和可升級(jí)能力，并為產(chǎn)品今后的進(jìn)一 步擴(kuò)充功能打下基礎(chǔ)。在國(guó)內(nèi)尚無(wú)應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)電機(jī)保護(hù)器的情況下，本產(chǎn)品率先使用 該系統(tǒng)做出了技術(shù)上的嘗試，提高產(chǎn)品的技術(shù)水平，在工控領(lǐng)域開始大量引入嵌入式系統(tǒng) 的現(xiàn)狀下，符合了產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的潮流。同時(shí)該項(xiàng)目將會(huì)帶動(dòng)軟件、工業(yè)電子產(chǎn)品、數(shù)字技 術(shù)及產(chǎn)品、新型傳感器研究與開發(fā)等應(yīng)用產(chǎn)品研究與開發(fā)。國(guó)內(nèi)外一些廠家為適應(yīng)電動(dòng)機(jī)保護(hù)的需要研制過智能型電機(jī)保護(hù)器，但技術(shù)水平 高低不一。少部分采用液晶顯示屏，較少采用先進(jìn)的高速DSP芯片，且沒有產(chǎn)品采用嵌入式 操作系統(tǒng)的。本項(xiàng)目開發(fā)的產(chǎn)品是工業(yè)領(lǐng)域電機(jī)保護(hù)和水利工程中專門作為水庫(kù)、船閘、水 電站、泵站及供、排水工程的間門啟閉機(jī)的保護(hù)，具有高速處理能力，高可靠性，擴(kuò)展兼容性 強(qiáng)的中小型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過熱、過載、短路、欠壓、堵轉(zhuǎn)和不平衡等故 障時(shí)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。其主要技術(shù)特點(diǎn)為六位數(shù)碼管分頁(yè)顯示和數(shù)據(jù)掉電保護(hù)；采用高速高集 成度的DSP芯片；并行高精度高速AD轉(zhuǎn)換芯片，同時(shí)采樣3路電壓和三路電流值；標(biāo)準(zhǔn)的 ModbusRTU接口 ；采用了嵌入式操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性擴(kuò)展性和兼容性。目前國(guó)內(nèi) 尚未見有同時(shí)具有以上技術(shù)特點(diǎn)的小型電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。因此本項(xiàng)目產(chǎn)品研制成功將成為 國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先產(chǎn)品。
實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述問題，本實(shí)用新型提供一種采用DSP作為處理器，運(yùn)算速度快功能強(qiáng) 大，采用多路高精度AD芯片，可同時(shí)采集三相交流電壓和三相電流，裝置具有過載、堵轉(zhuǎn)、 電流不平衡、缺相、過壓、欠壓、欠載、過流等保護(hù)功能的電機(jī)保護(hù)器。本實(shí)用新型的一種電機(jī)保護(hù)器，包括電源板、控制板和顯示板，所述電源板與控制 板通過三個(gè)雙排插針成90度角相插接，電源板上設(shè)置有電源模塊、19個(gè)外接線的接線端 子、繼電器和電壓互感器，電源模塊為其它模塊的工作提供直流電源，繼電器用來(lái)輸出控制 信號(hào)，電壓互感器用來(lái)把高壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為毫安信號(hào)，所述控制板包括有供電單元、6路采樣 電阻和濾波電路、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、DSP處理器、模擬量轉(zhuǎn)換輸出電路和485通訊模 塊，所述采樣電阻和濾波電路用來(lái)轉(zhuǎn)換電壓互感器輸出的電流信號(hào)并進(jìn)行低通濾波后經(jīng)運(yùn) 算放大器和A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入DSP處理器，DSP處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，模擬量轉(zhuǎn)換輸 出電路和485通訊模塊與DSP處理器連接，所述顯示板包括八段數(shù)碼管、多個(gè)按鍵和多個(gè)報(bào) 警指示燈，所述八段數(shù)碼管、按鍵和報(bào)警指示燈均焊接在顯示板上并且通過10腳插排與所 述控制板連接。本實(shí)用新型的一種電機(jī)保護(hù)器，所述電源模塊上設(shè)置有一個(gè)為所述控制板提供直 流電源10針排插、一個(gè)10針模擬和數(shù)字信號(hào)排插和一個(gè)16針的模擬和數(shù)字信號(hào)排插。本實(shí)用新型的一種電機(jī)保護(hù)器，所述電源板上設(shè)置有19個(gè)外接線的接線端子中， 有3個(gè)接線端子為220V電源，其余均為信號(hào)線。本實(shí)用新型的一種電機(jī)保護(hù)器，所述的19個(gè)外接線端子成單排排列。本實(shí)用新型電機(jī)保護(hù)器的有益效果為本實(shí)用新型采用DSP作為處理器，運(yùn)算速 度快功能強(qiáng)大，采用多路高精度AD芯片，可同時(shí)采集三相交流電壓和三相電流，裝置具有 過載、堵轉(zhuǎn)、電流不平衡、缺相、過壓、欠壓、欠載、過流等保護(hù)功能。用戶可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置電動(dòng)機(jī) 啟動(dòng)時(shí)間、額定電流、過載動(dòng)作時(shí)間、過壓動(dòng)作值、欠壓動(dòng)作值、堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)(相對(duì)于額定 電流)、漏電保護(hù)動(dòng)作電流值、三相電流不平衡率、欠載動(dòng)作值。對(duì)比市場(chǎng)上同類產(chǎn)品，定位小尺寸純保護(hù)功能的電機(jī)保護(hù)器，本產(chǎn)品測(cè)量的電機(jī) 參數(shù)較全，包括三路電壓三路電流的模擬量測(cè)量。而相類似尺寸和功能的電機(jī)保護(hù)裝置有 的只測(cè)量三相電流有的測(cè)量三相電壓，或三相電流加一相電壓，因此裝置的保護(hù)功能受到 一定限制，而本產(chǎn)品測(cè)量參數(shù)較全，在現(xiàn)有基本保護(hù)功能的基礎(chǔ)上可提供全面的三相電壓 欠過壓保護(hù)及由用戶選配的相序保護(hù)和功率保護(hù)，因此在與市場(chǎng)同類小型的電機(jī)保護(hù)器相 比，本產(chǎn)品在做到小型化及低成本的情況下可為用戶提供更多的保護(hù)功能和選擇，使本產(chǎn) 品的保護(hù)功能更接近大型的電機(jī)保護(hù)器。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例電機(jī)保護(hù)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例電機(jī)保護(hù)器的系統(tǒng)軟件流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型電機(jī)保護(hù)器作進(jìn)一步說(shuō)明。參見圖1和圖2，本實(shí)用新型的一種電機(jī)保護(hù)器，包括電源板1、控制板2和顯示板3，電源板1與控制板2通過三個(gè)雙排插針成90度角相插接，電源板1上設(shè)置有電源模塊11、 成單排排列的19個(gè)外接線的接線端子12、繼電器13和電壓互感器14，電源模塊11為其它 模塊的工作提供直流電源，電源模塊11上設(shè)置有一個(gè)為控制板2提供直流電源10針排插、 一個(gè)10針模擬和數(shù)字信號(hào)排插和一個(gè)16針的模擬和數(shù)字信號(hào)排插，19個(gè)外接線的接線端 子中，有3個(gè)接線端子為220V電源，其余均為信號(hào)線，繼電器13用來(lái)輸出控制信號(hào)，電壓互 感器14用來(lái)把高壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為毫安信號(hào)，控制板2包括供電單元21、6路采樣電阻和濾波 電路25、運(yùn)算放大器24、A/D轉(zhuǎn)換器23、DSP處理器22、模擬量轉(zhuǎn)換輸出電路26和485通訊 模塊27，采樣電阻和濾波電路25用來(lái)轉(zhuǎn)換電壓互感器14輸出的電流信號(hào)并進(jìn)行低通濾波 后經(jīng)運(yùn)算放大器24和A/D轉(zhuǎn)換器23進(jìn)入DSP處理器22，DSP處理器22對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和 計(jì)算，模擬量轉(zhuǎn)換輸出電路27和485通訊模塊26均與DSP處理器22連接，顯示板3包括 八段數(shù)碼管、多個(gè)按鍵和多個(gè)報(bào)警指示燈，八段數(shù)碼管、按鍵和報(bào)警指示燈均焊接在顯示板 上并且通過10腳插排與控制板2連接。電機(jī)保護(hù)是在檢測(cè)三相電壓UA、UB、UC，三相電流IA、IB、IC的基礎(chǔ)上做出的。參見圖1中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本實(shí)用新型的一種電機(jī)保護(hù)器具體的過程如下1、當(dāng)220V交流電輸入電源模塊后系統(tǒng)上電，DSP對(duì)各子系統(tǒng)初始化，設(shè)置各項(xiàng)參 數(shù)(自動(dòng)保存前次參數(shù))點(diǎn)亮顯示屏；2、電機(jī)動(dòng)力線電壓電流信號(hào)通過接線端子進(jìn)入互感器，把強(qiáng)電信號(hào)轉(zhuǎn)化為弱電信 號(hào)，此信號(hào)為電流信號(hào)，由采樣電阻轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)濾波電路濾波和運(yùn)算放大器放大后 送往A/D轉(zhuǎn)換器，DSP控制高精度的模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器采樣三相電壓、三相電流的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， DSP通過并行16位數(shù)據(jù)總線讀入六路模擬量的實(shí)時(shí)值；3、DSP對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，得到三相電壓、三相電流的有效值、有功功率、無(wú)功 功率以及功率因數(shù)，通過零序電流互感器得到漏電流值；4、DSP通過以上數(shù)值計(jì)算判斷電機(jī)是否處于不正常的運(yùn)行狀態(tài)，處于何種非正常 狀態(tài)，并將當(dāng)前電壓、電流值或故障帶碼等數(shù)據(jù)通過串行總線發(fā)送給顯示電路顯示，如發(fā)生 異常狀態(tài)由DSP驅(qū)動(dòng)雙路繼電器動(dòng)作報(bào)警；5、儀表通過應(yīng)答方式或?qū)崟r(shí)方式應(yīng)用485總線與上位機(jī)聯(lián)系，傳輸當(dāng)前電壓電流 值或故障代碼等信息，可接受來(lái)自上位機(jī)的指令控制修改參數(shù)。同時(shí)儀表可通過4 20mA 信號(hào)輸出當(dāng)前任意一路可選電壓或電流值。本實(shí)用新型電機(jī)保護(hù)器中，雙路繼電器輸出控制信號(hào)，電機(jī)異常時(shí)切斷電機(jī)動(dòng)力 回路；DSP(TMS320LF2407)作為系統(tǒng)處理器，它是TI公司開發(fā)的帶16*16硬件乘法器模塊 的工控處理器；運(yùn)算放大器和TI的高速并行16bitADC芯片(ADS8364)組成測(cè)量電路，檢 測(cè)轉(zhuǎn)換后的交流電壓信號(hào)；485通訊模塊進(jìn)行儀表和上位機(jī)的通訊，采用ModbusRTU協(xié)議； 4 20毫安轉(zhuǎn)換電路，由DSP通過PWM把電壓電流值調(diào)制成方波信號(hào)，再由運(yùn)放轉(zhuǎn)換成電壓 信號(hào)后送往U/I轉(zhuǎn)換芯片(AD694)轉(zhuǎn)換成4 20mA電流信號(hào)輸出；本實(shí)用新型電機(jī)保護(hù)器具體以下特點(diǎn)1)、六位數(shù)碼管可翻頁(yè)顯示電壓電流及各種參數(shù)，內(nèi)容清晰，操作方便。2)、高可靠的模塊電源，220V交流電輸入。3)、可顯示三相電壓三相電流，顯示內(nèi)容全面。4)、采用工作電壓監(jiān)控和防止死機(jī)的看門狗技術(shù)。[0029]5)、采用高速處理器高精度AD器件保證采樣的實(shí)時(shí)性和反應(yīng)速度，采用數(shù)字濾波 技術(shù)和誤碼檢測(cè)技術(shù)，以提高測(cè)量準(zhǔn)確性和可靠性。6)、通過面板上的按鈕可完成各種數(shù)據(jù)設(shè)置操作，操作直觀易懂。7)、大容量無(wú)源觸點(diǎn)輸出，功能可編程，控制、報(bào)警功能強(qiáng)大。8)、具有掉電記憶功能，各種預(yù)置數(shù)據(jù)在停機(jī)后再加電開機(jī)無(wú)需作任何調(diào)整即可 投入使用。9)、內(nèi)嵌RS-485通訊接口，便于組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。10)、具有漏電流輸入功能，漏電保護(hù)更精確響應(yīng)時(shí)間更短。本實(shí)用新型基于DSP技術(shù)的電機(jī)智能保護(hù)器(電機(jī)保護(hù)器)主要以單片機(jī)作為控 制器，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的智能化綜合保護(hù)，具有遠(yuǎn)程通訊功能，可在PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)多達(dá)256臺(tái)聯(lián) 網(wǎng)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)在線綜合監(jiān)視與控制，在采樣和整定精度方面比模擬型電機(jī)保護(hù)器有質(zhì)的飛 躍，可對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行軟件非線性校正，并可實(shí)現(xiàn)真有效值計(jì)算，從而極大地降低了被測(cè)信 號(hào)波形畸變的影響，真正實(shí)現(xiàn)了高精度采樣，在整定方面采用數(shù)字設(shè)定，通過鍵盤由用戶自 行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定，不存在誤差，還可為過載保護(hù)設(shè)置多條更科學(xué)的反時(shí)限曲線。因?yàn)椴捎昧藛纹?機(jī)就使得在相同硬件條件下集多種功能與一體的綜合保護(hù)器的出現(xiàn)成為可能，具有遠(yuǎn)程通 訊、聲光報(bào)警、過載、堵轉(zhuǎn)、短路、漏電、欠流、故障記憶等多種功能，采用交流采樣技術(shù)、多點(diǎn) 線性校正技術(shù)、量程自動(dòng)切換技術(shù)，能保持很高的采樣精度。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng) 機(jī)保護(hù)器(電機(jī)保護(hù)器)正朝著智能化，綜合化，高精度，高可靠方向發(fā)展。以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型 的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本 實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書確定的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種電機(jī)保護(hù)器，包括電源板、控制板和顯示板，其特征在于所述電源板與控制板通過三個(gè)雙排插針成90度角相插接，電源板上設(shè)置有電源模塊、19個(gè)外接線的接線端子、繼電器和電壓互感器，電源模塊為其它模塊的工作提供直流電源，繼電器用來(lái)輸出控制信號(hào)，電壓互感器用來(lái)把高壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為毫安信號(hào)，所述控制板包括有供電單元、6路采樣電阻和濾波電路、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、DSP處理器、模擬量轉(zhuǎn)換輸出電路和485通訊模塊，所述采樣電阻和濾波電路用來(lái)轉(zhuǎn)換電壓互感器輸出的電流信號(hào)并進(jìn)行低通濾波后經(jīng)運(yùn)算放大器和A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入DSP處理器，DSP處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，模擬量轉(zhuǎn)換輸出電路和485通訊模塊與DSP處理器連接，所述顯示板包括八段數(shù)碼管、多個(gè)按鍵和多個(gè)報(bào)警指示燈，所述八段數(shù)碼管、按鍵和報(bào)警指示燈均焊接在顯示板上并且通過10腳插排與所述控制板連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述電源模塊上設(shè)置有一個(gè)為所 述控制板提供直流電源10針排插、一個(gè)10針模擬和數(shù)字信號(hào)排插和一個(gè)16針的模擬和數(shù)字信號(hào)排插。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述電源板上設(shè)置有19個(gè)外 接線的接線端子中，有3個(gè)接線端子為220V電源，其余均為信號(hào)線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述的19個(gè)外接線端子成單排排列。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)保護(hù)器，包括電源板、控制板和顯示板，電源板與控制板通過三個(gè)雙排插針成90度角相插接，電源板上設(shè)置有電源模塊、接線端子、繼電器和電壓互感器，控制板包括有供電單元、采樣電阻和濾波電路、運(yùn)算放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、DSP處理器、模擬量轉(zhuǎn)換輸出電路和485通訊模塊，采樣電阻和濾波電路用來(lái)轉(zhuǎn)換電壓互感器輸出的電流信號(hào)并進(jìn)行低通濾波后經(jīng)運(yùn)算放大器和A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入DSP處理器，DSP處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，模擬量轉(zhuǎn)換輸出電路和485通訊模塊與DSP處理器連接，顯示板包括八段數(shù)碼管、多個(gè)按鍵和多個(gè)報(bào)警指示燈，八段數(shù)碼管、按鍵和報(bào)警指示燈均焊接在顯示板上并且通過10腳插排與所述控制板連接。
文檔編號(hào)H02H7/08GK201717615SQ20102025996
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者李兵, 禇銘, 阮宏義 申請(qǐng)人:安徽江河技術(shù)有限公司