智能电动机系统保护电路设计解析
某系统电机保护器的硬件电路设计浅谈

损指示 、 电机过热指示等。 E D灯的驱动采用扩展两个 串入并出的移 L 位寄存器 7 4 H C 1 6 4 , 两个 7 4 H C 1 6 4采用片连接方式 , 因此 , 只需 占用 C P U的两个 I / O口, 一个接移位时钟信号 , 一个接第一个 7 4 HC 1 6 4数 据输入 端 。 正常工作时液晶模块显示当前主电机的三相工作电流 、工作电 压、 风机工作 电流 、 电机连续运行时间等参数 ; 在参数进入保护状态 时显示各种故障信息等。为提醒现场工作人员 , 在进入保护状态时, 液晶的屏幕保护时间失效, 即液晶的背光灯处于常亮状态 ; 而在正常 停机和正常工作时, 无人按下键盘时间超过设定时间后 , 液晶模块将 进入低功耗状态 , 即 自动关闭背光灯 , 进入屏幕保护模式 ; 只要再 按 下任意键 ,将重新 点亮液 晶背光灯 。本 设计采 用液 晶显示模 块 O C M J 5 x l 0 B , 该 液 晶模 块含 有 G B 2 3 1 2 1 5 x 1 5 点 阵 国标 一 、 二 级 简 体 汉字 和 8 x 8 点 阵及 8 x 1 6点阵 A S C I I 字符 , 可实 现文 本 、 图形 显示 。该 为 A / D转 换 电路 。 模块具有上厂 下/ 左/ 右整屏清除屏幕、 光标显示、 反 白等操作 , 硬件接 口 温度信号主要用来测量电机的各部分发热情况 ,包括电机轴承 采用 R E Q / B U S Y握手通信协议, 简单可靠。 温度、 机身温度等模拟信号的取样主要包括电压信号的采样 、 电流信 2 . 4时钟 设计 号 的采样以及相序信号 的采样等。其中电压信号经过变压器变压之 时钟 的主要作用不仅记录故障发生的时间,而且可以记 录电机 后, 经过电阻分压、 半波整流和电容滤波 , 送到 A / D转换 1 2 1 作为输入 ; 的运行时间曲线 , 为设备的定期维护提供科学的参考。由于系统要求 而 电流信号由互感器产生 , 经过半波整流和电容滤波, 送到 A / D转换 在各参数异常记录故障信息 , 该故障信息除包括故障类别外 , 故障发 口作为输入。 两者都有二极管限幅保护电路 , 当输入电压高于 5 v时, 生时的时间 , 因此 , 体统还需设计计时实时时钟电路。考虑系统的体 由于二 极管 的钳 位作 用 , 从 而保 护单 片机 I / O 口不被 损 坏 。三相 电压 积、 功耗 、 价格等综合因素 , 本系统选用了 P h i l i p s 公 司生产的具有串 经 过 三相 变压 器变 压后 , 经 过移 相 网络 和 电压叠 加 , 再经 过 桥式 整 流 行 I 2 C总线结构的 P C F 8 5 6 3 作为系统时钟 ,该时钟电路具有外围电 把 交流 电 压变 为直 流 电压 , 然后 经过 电阻 网络分 压送 给 A / D转 换器 。 路简单 、 操作简单 、 功耗低 、 等特点 , 为保证系统的时 间的连续性 、 实 这个 电路在三相电压相位为正序和副序 的时候电压会有 明显的差 时陛, 本电路设计一个 3 . 6 V / 6 0 m A h 直流充电电池并设计了简单的涓 别, 所以在单片机软件 中, 可以根据送入单片机的电压来判断相序。 流充 回路 。 2 ‘ 2开关信号的获取 2 . 5存储器的设计 开关信号主要是接收外部来的各类开关信号 ,包括是否允许开 储存器不仅储存系统 的参量 , 如额定电压 、 额定 电流、 过欠压的 机信号 、 各类继 电器的辅助触点返回信号等 , 为保证信号 的可靠性要 值等 , 而且对发生的故障进行历史记录, 供现场分析使用。因为本系 求, 这些开关信号都通过光耦后再送人 C P U 。在电机保护系统中 , 有 统中需要储存一定深度的故障信息以及系统参、 保护参数等 , 所需储 许多外部触点的通断状态需要输入到 C P U中 , 参与控制和保护。 对于 存 空 间 较大 ,所 以我们 选 择 了 同样 是 I 2 C总 线结 构 的具 有 3 2 K B的 从装置外部引入的触点 , 为 了避免给微机保护系统引入干扰 , 采用光 A T 2 4 C 2 5 6 作 为 本设计 的储 存器 , 可 实现 节省 C P U的 l / O 口的 目的。 电耦合器实现电器隔离。电路如下图所示 。 2 . 6控制 输 出设计 控制输出是 C P U根据参数的测量、 状态判断后 向用户提供只报 警不停机 、 停机信号的保护信号。它 由单片机的 P 2 . 4 1 2 1 来驱动 , 当保 护器检测到故障后 , P 2 . 4输出低 电平 , 使光 电隔离器导通 , 经过三极 管的 功率放 大使 继 电器 吸合 , 从 而送 出保护 触点 。 2 . 7通信 电路 开 关输 入 本 系统还 设计 了 R S - 4 8 5总线标 准 的通 信接 口电路 , 设计 中我们 采用 了价格低廉、 结构简单、 使用方便的 7 5 L B C 1 8 4作为通信的电平 2 . 3键盘/ 显示 转换芯片, 7 5 L B C 1 8 4 是 具 有 瞬变 电压 抑制 功 能 的差分 收 发器 。为保 显示/ 键盘是人机接 1 2 I ,其主要功能是用于实时显示电机工作参 证信号传输的可靠性以防止长线传输给系统 带来 的干扰或其他 信 数, 各类现场参数的调整等 , 同时在参数异常而保护后显示详细 的报 号, 对通信电路采取了光电隔离措施 , 为保证至少达到 2 0 k b i t / s 的通 警信息 , 并可通过键盘可以查询历史故 障信息等。 键盘主要用来设置 信速度, 光 电耦合器选择了高速光耦 P C 4 0 0 。要注意的是 , 光耦两侧 各种参数, 包括电压等级的选择, 过压、 欠压倍数的设定、 环境温度过 不能采用 同一组电源 , 除 了发送信号 T X D、 接收信号 R X D需要隔离 高、 过低保护值的设定 , 电机的整定电流的设定 、 电机短路倍数 的 设 外, 控制接收/ 发送状态的 R E / D E信号也需要进行隔离处理。 定、 系统时间的设定 、 液 晶屏幕保护( 背光 ) 延时时间的设定 、 系统三 参考 文献 级菜单密码的设置以及强制启动模式的选择等等。由于在工业现场, [ 1 ] 姚剑敏. 基于 D S P的智能型电机综合保护器的设计 仪表技术与 设计的键盘应尽量少 , 因此 , 一共设计了 4 个键 , 分别为功能键 、 增量 传 感 器 , 2 0 0 6 ( 1 o 1 . 键、 减量键和复位键 , 这里的复位键实际上是系统出了故 障后而又排 [ 2 ] 聂 文艳 , 王 仲根 . 基 于嵌 入 式 系统 的 新 型 电 动 机 保 护 器 的 设 计 [ J ] . 除故障后的解除闭锁键 , 不按下本复位键 , 系统仍将无法启动 , 主要 煤矿 机 械 , 2 0 1 0 ( 1 0 ) . 3 ] 周继军. 浅谈智能电机保护器的应 用【 J ] 冲 国科技信息, 2 0 0 7 ( 3 ) . 还是从安全的角度考虑 , 防止现场的误操作。 键与 C P U的接 口因数量 [ 作者 简 介 : 庞研 ( 1 9 8 1 , 2 一 ) , 女, 汉族 , 就 职 于 太原 重 工起 重机 分 较少 , 可以采用独立式键盘。 助 理 工程 师 显示电路包括两部分 : 指示工作 和故障状态的 L E D灯和显示运 公 司技 术 科 ,
《电动机控制电路》课件

它主要用于驱动各种机械设备, 满足生产和生活需求。
电动机控制电路的组成
01
02
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主电路
主电路是电动机直接接入 的部分,主要由断路器、 接触器、电动机等组成。
控制电路
控制电路用于控制主电路 的工作,主要由控制按钮 、继电器、接触器等组成 。
保护电路
保护电路用于保护电动机 和控制电路的安全,主要 由热继电器、熔断器等组 成。
ห้องสมุดไป่ตู้
04
CATALOGUE
电动机控制电路的应用
电动机控制电路在工业自动化中的应用
自动化生产线
电动机控制电路用于驱动 各种机械装置,实现自动 化生产线的连续运转。
物流系统
在物流系统中,电动机控 制电路驱动传送带、升降 机等设备,实现货物的快 速、准确传输。
工业机器人
电动机控制电路用于驱动 工业机器人的关节,使其 能够实现复杂、精确的动 作。
方向,实现方向控制。
02
CATALOGUE
电动机控制电路的种类
交流电动机控制电路
交流电动机控制电路是指通过交流电源驱动交流电动机的电路。它通常由电源开 关、接触器、热继电器、熔断器等组成,用于控制电动机的正反转、调速和制动 等操作。
交流电动机控制电路的优点是结构简单、成本低廉、维护方便,适用于大多数工 业控制和自动化设备中。
电动机控制电路的发展趋势和挑战
发展趋势
未来电动机控制电路将趋向于高效、 环保、智能化发展,满足日益增长的 需求。
挑战
随着技术的不断发展,电动机控制电 路面临着成本、技术更新换代、市场 接受度等方面的挑战。同时,如何实 现电动机控制电路的可持续发展也是 当前面临的重要问题。
电动机保护器电路设计方案图解

电动机保护器电路设计图解电动机保护器提高了电动机运行的可靠性和系统智能化要求,因此保护器的可靠运行起着举足轻重的作用,同时也对保护器抗外界干扰提出了比较现实的要求。
采用Freescale公司的高性能处理器MC9S08AW60($3.8740)。
MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08内核的高度节能型处理器,是第一款认可用于汽车市场的微控制器。
可应用在家电、汽车、工业控制等场合,具有业内最佳的EMC性能。
电源端滤波处理利用电磁原理进行硬件电路滤波是提高保护器EMC 的有效方法。
线路如下图,经热敏电阻t、压敏电阻RV1、电感L1、L2、差模电容C1、共模电感L3、共模电容C2、C3组成的两级滤波处理,很好的隔离了由于电源端的输入和输出干扰。
PTC热敏电阻器的主要用于过流过热保护,直接串在负载电路中,在线路出现异常状况时,能够自动限制过电流或阻断电流,当故障排除后又恢复原态,俗称“万次保险丝”。
根据线路的最大工作电流来确定选择。
压敏电阻主要用于吸收各种操作浪涌及感应雷浪涌过压保护,以防止这类过电压干扰或损坏各种电路元件。
根据设计经受的浪涌电压按照最大允许使用电压和通流容量来选择。
其中,L1、L2、C1为抑制差模干扰,L3、C2、C3为抑制共模干扰。
L1、L2铁芯应选择不易饱和的材料及M-F特性优良的材料。
按照IEC-380安全技术指标推荐,图中元件参数的选择范围为:C1=0.1~2uF。
C2、C3=2.2~33uF。
L3为几个或几十毫亨,随工作电流不同而取不同的参数值。
图1电源端处理图图2电源端未滤波处理的实验效果图3电源端滤波处理后的实验效果上图为电源端是否使用滤波器,使用瑞士TRANSIENT 2000电磁兼容测试仪1000V 100KHZ 0.75mS条件EFT群脉冲实验,从TEXtronix TDS1012B捕抓到的信号比较,未使用滤波处理的电源输出端产生了尖峰脉冲,会导致微处理器复位,甚至死机。
说明自锁启动控制电路中各种保护电路的作用

说明自锁启动控制电路中各种保护电路的作用自锁启动控制电路是一种常用的电气保护装置,主要用于保护电动机和其他负载免受过载、短路和缺相等故障的损害。
该电路通过自动监测电流、电压和相序等参数,一旦检测到异常情况,就会触发相应的保护措施,以防止设备损坏或人身安全受到威胁。
本文将详细介绍自锁启动控制电路中各种保护电路的作用。
1. 过载保护电路过载保护电路是自锁启动控制电路中最基本的保护功能之一。
其作用是在电动机或负载电流超过额定值时,通过自动切断电源来保护设备免受过载损坏。
过载保护电路通常采用热继电器、电流互感器或电流保护开关等装置来实现。
当电流超过设定值时,这些装置会自动切断电源,从而实现过载保护。
2. 短路保护电路短路保护电路是为了防止电动机或负载发生短路故障而设计的保护装置。
短路故障会导致电流急剧增加,可能引起设备烧毁、火灾等严重后果。
短路保护电路利用短路电流的特点,通过熔断器、热继电器或短路保护开关等装置来检测短路故障,并迅速切断电源,以保护设备的安全运行。
3. 缺相保护电路缺相保护电路是为了防止电动机或负载缺相运行而设计的保护装置。
缺相故障会导致电动机无法正常运行,甚至引起电动机损坏。
缺相保护电路通过检测电源的相序和相位,一旦发现缺相现象,就会切断电源,以保护设备免受损坏。
4. 过温保护电路过温保护电路是为了防止电动机或负载因过热而损坏而设计的保护装置。
过温故障可能由于环境温度过高、电动机负载过重或冷却系统故障等原因引起。
过温保护电路通常采用温度传感器或热继电器等装置,一旦检测到温度超过设定值,就会切断电源或触发报警,以避免设备受损。
5. 欠压保护电路欠压保护电路是为了防止电动机或负载在电源电压过低的情况下运行而设计的保护装置。
电源电压过低可能导致电动机无法正常启动或负载无法正常工作,甚至引起设备损坏。
欠压保护电路通常采用电压继电器或欠压保护开关等装置,一旦检测到电源电压低于设定值,就会切断电源,以保护设备的安全运行。
基于单片机的电动机智能保护监测系统的设计

第7卷第2期7008年3月漯河职业技术学院学报JournalofLuoheVocationalTechnologyCollegeVu】.7NO.2Mar.2008基于单片机的电动机智能保护监测系统的设计于亚征1,沈祥鸿2(1.河南理工大学,河南焦作454000;2.商丘职业技术学院,河南商丘476000)÷・辱‘・÷r争r争・夺。
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关键词:电动机保护;单片机;智能监测;故障中图分类号:TP274文献标识码:A文章编号:1671—7864(2008)02—0016—02‘}。
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系统结构如图l所示。
一嚣誉H鬻薹卜—l篙Z一R3接-4口85墨慧HI变换电路LI口a感电路I……Uo∞I埔睹船l……’憾薹I≥l等指示山U故障数据I电动机存储电路——1故障控制图1系统结构图l故障种类及保护1.1缺相和相间电流不平衡相间不平衡及缺相的计算公式如下:占=(,…一,…)×100%/1。
式中,,…为i相中最大电流;,。
ARD3T智能电动机保护器PROFIBUS-DP通讯模块设计

ARD3T智能电动机保护器PROFIBUS-DP通讯模块设计0 引言PROFIBUS 是一种国际化的、开放的现场总线标准,它是国际标准IEC61158 现场总线之一。
PROFIBUS 可以将从低级(传感器/执行器)到中间级执行级(单元级)的自动化设备分散开来,根据应用特点和用户不同的需要,PROFIBUS 提供了3 种兼容版本通信协议:FMS 、PA 和DP 。
在实际应用中,PROFIBUS-DP 占到PROFIBUS 用量的90%。
为适应现场总线的发展应用,电动机保护器需要兼容多种总线协议,在各种系统中正常使用。
ARD3T 智能电动机保护器可以带有MODUBS、PROFIBUS-DP 通讯协议,主体模块带有MODBUS 协议,通过PROFIBUS 通讯模块实现PROFIBUS DP 通讯,在PROFIBUS 通讯中ARD3T 作为从站使用。
1 ARD3T PROFIBUS 通讯模块设计原理PROFIBUS 通讯模块作为ARD3T 接入PROFIBUS 总线的桥梁,完成ARD3T 内部总线协议和PROFIBUS总线协议内容转换。
目前在开发DP 从站的常用方案有:(1)采用单片机+PROFIBUS 开发芯片;(2)直接使用带有52 内核的PROBIBUS 芯片。
常用的PROFIBUS 开发芯片及厂家见表1 所示,本文采用的开发方案是:单片机+PROFIBUS 开发芯片,协议芯片负责完成数据的转换和收发功能,单片机负责和ARD3T 主体通讯,控制VPC3 等。
选用的协议芯片为VPC3,VPC3 可直接替代SIEMENS 公司的SPC3 芯片,并且支持3.3V、5V 电压的工作电压,RAM 大等优点,与SPC3 相比较更适合本方案使用。
PROFIBUS 模块硬件框PROFIBUS 通讯的物理层为RS485,VPC3 芯片本身不带有RS485 接口,本设计中通过IL3685 芯片实现RS485 信号转换。
无刷直流电机的保护电路

无刷直流电机的保护电路摘要:为了使无刷直流电机长期稳定运行,采用加保护电路的方法使其正常工作,保护电路主要由欠压保护、过流保护、短路保护等组成,在软件里设置电压、电流的阈值,直接对电压、电流进行检测并产生相应的保护,以免对电路和电机造成损害,并且做了相应的欠压、过压、过流测试实验。
实践应用表明,该设计的几种方案切实可行,能够在异常情况下及时对电机做出保护动作。
关键词:无刷直流电机;欠压保护;过压保护;过流保护0 引言电机广泛应用于人们的生产、生活及科研等各个领域,因此各种类型的电机保护装置应运而生,如欠压保护、过压保护及过流保护等。
这些保护装置相互独立,不仅安装麻烦,总体生产成本高,而且在电机正常运行过程中,还要消耗一定的电能,造成能源浪费。
其实,上述保护装置,归根到底都是预防电机因自身过热而烧毁。
本文给出几种电机的保护方案,它不仅响应速度快,控制可靠,而且大大地降低了保护装置的生产成本。
该保护电路与传统的保护电路相比,省去了热继电器、交流接触器等保护装置的能耗,与电机为一体。
经测试验证,效果良好。
1 电流检测原理要实现过流保护,首要的任务是检测电机的电流。
通常有2种检测电流的方法:(1)小阻值无感采样电阻。
通常采用康铜丝或者贴片件,这是一种廉价的方案,但是要注意采样电阻阻值的选取,功率要足够大,同时电阻的电感要小,以排除感抗在电阻两端引起的电压降。
(2)霍尔电流传感器。
适合驱动开发,采用LEM公司的LA28-NP霍尔电流传感器的电流测量,它的优点是精度高,可靠性高。
在电流采样的位置上也有2种方法可以选择:(1)相电流采样。
将采样电阻或者霍尔电流传感器置于每一相,假设三相电流分别为ia,ib和ic,又因为无刷电机的三相电流有如下关系:ia+ib+ic=0,所以只要检测出无刷电机中两相电流就可以得到另一相的电流信息。
(2)母线电流采样。
一般是将采样电阻或者电力传感器置于母线负侧进行电流采样。
下面介绍一种基于LEM霍尔电流传感器采样母线电流的方法,该方法精度高,可靠性高。
基于xc866的无位置传感器无刷直流电机的控制系统设计

第8卷 第11期 中 国 水 运 Vol.8 No.11 2008年 11月 China Water Transport November 2008收稿日期:2008-09-27 作者简介:金卫良(1982-),男,杭州电子科技大学自动化学院硕士研究生在读,主要从事生产过程及自动化研究。
基于xc866的无位置传感器无刷直流电机的控制系统设计金卫良1,郑卫红2,邵根富1(1杭州电子科技大学 自动化学院,浙江 杭州 310018;2浙江科技大学 信息学院,浙江 杭州 310012)摘 要:介绍了一种基于Xc866单片机的无刷直流电动机无传感器控制方法。
采用了一种通过对三相端电压进行简单的滤波、比较后直接获得转子位置信号的检测方法,无须专门的位置检测电路或者多级模拟滤波器。
实验证明,这种方法检测精度高,抗干扰能力强,硬件检测电路简单,实现容易。
关键词:无刷直流电机;位置检测;无位置传感器中图分类号:TM33 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2008)11-0160-03永磁无刷直流电机具有结构简单、高效、低噪声、起动转矩大、寿命长等其他种类电机无法比拟的优点,因而得到越来越广泛的应用。
但是在关键的换向控制方面,位置传感器的存在不仅增加了电机结构的复杂性以及成本,而且降低了系统的可靠性和稳定性。
因此,如何实现无位置传感器的无刷直流电机的控制[1]成为近十几年来的一个热门课题。
本文介绍基于英飞凌xc866单片机的无位置传感器无刷直流电机的控制方案。
该方案的控制对象是基于两相导通三相六状态Y 接法的方波型无刷直流电动机[2]。
针对传统的无刷直流电机无位置传感器检测转子位置信号需要多级模拟滤波器、复杂的相移电路以及与霍尔传感器输出的信号不一致的缺陷,本文应用了一种通过对三相端电压进行简单滤波、比较后直接获得转子位置信号的新方法,测量得到的结果用来控制PWM 输出。
该系统的优点是价格低廉、结构简单、性能稳定。
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智能电动机系统保护电路设计解析
电动机保护器提高了电动机运行的可靠性和系统智能化要求,因此保护器的可靠运行起着举足轻重的作用,同时也对保护器抗外界干扰提出了比较现实的要求。
采用Freescale公司的高性能处理器MC9S08AW60($3.8740)。
MC9S08AW60是Freescale公司一款基于S08内核的高度节能型处理器,是第
一款认可用于汽车市场的微控制器。
可应用在家电、汽车、工业控制等场合,具有业内最佳的EMC性能。
电源端滤波处理
利用电磁原理进行硬件电路滤波是提高保护器EMC的有效方法。
线路
如下
上信号端处理
谐波和电磁辐射干扰会导致保护器误动作,使电气仪表计量不准确,甚至无法正常工作。
在电动机控制回路中产生该类干扰源为变频器和现场对讲机。
解决的方法有:一是信号输入线胶合,胶合的双胶线能降低共模干扰,由于改变了导线电磁感应的磁通方向,使其感应互相抵消。
二是内部线路处理。
如下 保护输出端处理
输入输出端采用光电隔离的方法,也是可以消除共模干扰,同时在保护继电器的的输出端并接压敏电阻,有效的提高了继电器的寿命,也降低了由于外部接触器动作对内部的干扰。
考虑到客户使用控制电压的不确定性和接触器线圈容量,确认使用MYG14D821。