電機啟動前自檢保護裝置的製作方法

2023-07-24 16:36:41 1

專利名稱：電機啟動前自檢保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電機的保護裝置，尤其是一種電機啟動前自檢保護裝置。
背景技術：
現在的電機在啟動前的狀態一般沒有辦法知道，也沒有即時的檢測裝置，電機可 能工作於潮溼的工作環境，電機的繞組之間以及繞組對地之間的絕緣性能可能變差，而電 機啟動時瞬間電流達到額定值的3-5倍，可能會出現頂掉斷路器的情況，嚴重者還可能損 壞設備，但一般的電機保護器在這種情況下很難起到保護作用，從而引起事故。

發明內容
本發明需要解決的技術問題是提供一種能夠即時檢測電機繞組阻值和絕緣電阻， 在其值非正常時不啟動電機的電機啟動前自檢保護裝置。為解決上述問題，本發明所採取的技術方案是一種電機啟動前自檢保護裝置，包 括MCU模塊，通訊接口電路，顯示和鍵盤電路，輸入輸出隔離接口電路，繞組阻值測量電路， 直流高壓發生和絕緣電阻測量電路，其中，MCU模塊和通訊接口電路，顯示和鍵盤電路，輸入 輸出隔離接口電路，繞組阻值測量電路，直流高壓發生和絕緣電阻測量電路均為雙向連接。所述繞組阻值測量電路包括光耦隔離電路、繼電器開關陣列和信號放大電路，MCU 模塊的控制信號經光耦隔離電路驅動繼電器開關陣列，電機繞組通過繼電器開關陣列接入 信號放大電路，信號放大電路的輸出送入AD轉換電路。所述直流高壓發生和絕緣電阻測量電路包括直流高壓產生電路、繼電器開關陣列 和信號放大電路，其中直流高壓產生電路的輸出通過繼電器開關陣列連接到電機的繞組和 電機殼，直流高壓產生電路的輸出經分壓後的電壓信號輸入一路信號放大電路，直流高壓 產生電路的輸出經繞組對機殼以及電阻分壓後的電壓信號輸入另一路信號放大電路，信號 放大電路的輸出送入AD轉換電路。所述繼電器開關陣列為繞組阻值測量電路和直流高壓發生和絕緣電阻測量電路 的共用電路，由MCU模塊控制分時使用。所述還包括AD電路，AD電路與單片機接口，AD電路的輸出接MCU模塊的輸入，AD 電路的輸入接繞組阻值測量電路以及直流高壓發生和絕緣電阻測量電路的輸出。採用上述技術方案所產生的有益效果在於本發明裝置安裝在電機的啟動電路 中，在電機啟動前，通過對繞組阻值以及繞組的絕緣電阻進行測量，判斷電機是否處於正常 狀態，從而啟動電機或者發出報警並禁止電機啟動。


圖1是本發明原理框圖；圖2是本發明繞組阻值測量電路的原理圖；圖3是本發明直流高壓發生和絕緣電阻測量電路的原理具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述本發明是一種電機啟動前自檢保護裝置，在按下該裝置的啟動按鈕後，裝置將會 執行對電動機的檢測程序。檢測電機繞組之間以及繞組對機殼(大地)的絕緣電阻，電機 各繞組的電阻值，分析電機是否處於正常狀態，從而避免非正常的電機的啟動對設備或者 電路造成損壞。如圖1所示，本發明包括MCU模塊，通訊接口電路，顯示和鍵盤電路，輸入輸 出隔離接口電路，繞組阻值測量電路，直流高壓發生和絕緣電阻測量電路，其中，MCU模塊和 通訊接口電路，顯示和鍵盤電路，輸入輸出隔離接口電路，繞組阻值測量電路，直流高壓發 生和絕緣電阻測量電路均為雙向連接。MCU模塊由單片機及其外圍電路組成，顯示和接口電路用於參數的顯示和設置， 以及檢測結果的顯示等，其電路構成和結構為通用的結構，通訊接口電路也為通用的結構， 是本領域技術人員很容易想到的，輸入輸出隔離接口電路是本裝置的電機啟動控制電路的 一部分，包括啟動和停止按鈕以及接觸器，其中啟動和停止按鈕為輸入部分，通過光耦隔離 電路連接MCU模塊，將信號輸入單片機，接觸器為電機的主控設備，接觸器的線圈為輸出部 分，由光耦隔離電路和MCU模塊隔離，單片機的啟動控制信號通過光耦隔離控制中間繼電 器，由中間繼電器控制主迴路接觸器的動作，從而控制電機的啟動。電機的繞組阻值測量電路如圖2所示，包括由電阻R101-R108、光耦U101-U108組 成的光耦隔離電路，由繼電器JK101-JK108組成的繼電器開關陣列以及由電阻R200-R203、 穩壓管D200、放大器U200A、U200B、線性光耦U201組成的信號放大電路，MCU模塊的控制信 號經光耦隔離電路驅動繼電器開關陣列，驅動器開關陣列中的JK01、JK102為隔離繼電器， 在不測量的時候，單片機控制其不吸合，斷開電機和保護裝置的電氣通路，JK103-JK108為 電機繞組的選擇切換繼電器，電機繞組通過繼電器開關陣列接入信號放大電路，信號放大 電路的R200為分壓電阻，穩壓管D200是為防止外部意外高壓輸出對測量電路造成破壞而 設，放大器U200A為繞組電壓(繞組阻值與R200分壓後繞組的分壓值)的放大晶片，U201 為線性的隔離光耦，將放大器放大後的電壓信號通過線性光耦隔離後，送入後級放大晶片 U200B繼續放大後，輸出送入AD轉換電路。由MCU模塊控制AD轉換電路將電壓信號轉換為 數位訊號，計算出繞組阻值，電機繞組阻值Rr計算公式為Rr = Ur*R200/(Vccl-Ur)，其中 Ur為繞組兩端的電壓。直流高壓發生和絕緣電阻測量電路如圖3所示，包括由高頻變壓器Tl、光耦U300、 電阻R300-R302、達林頓驅動陣列晶片ULN2003、繼流二極體D301、整流管D300、電容C300、 C301組成的直流高壓產生電路、繼電器開關陣列和由電阻R303-R310、光耦U302、U303、放 大器 U301A、U301B、U304A、U304B、電容 C302、C303、二極體 D302、D303 組成的兩路信號放 大電路，其中繼電器開關陣列電路為繞組阻值測量電路和直流高壓發生和絕緣電阻測量電 路的共用電路，由MCU模塊控制分時使用；直流高壓產生電路的高頻變壓器Tl的初級線圈 的電壓由單片機的P35引腳輸出的高頻脈衝(IOKHz)經達林頓驅動陣列晶片ULN2003後 得到，經高頻變壓器Tl升壓後，再經整流管D300、電容C300整流濾波後得到500v直流高 壓，直流高壓經電阻R301、R302分壓、電容C301濾波後作為高壓電壓測量信號放大電路的 輸入，經放大器U301A放大後，再經線性光耦U302隔離後，送入放大器U304B放大後送入AD電路。直流高壓的另一路經繼電器驅動陣列電路接入電機繞組，經電機機殼、電阻R303 構成迴路，二極體D302、D303串聯後將R303限制在大約1. 8V以下，保護放大器U301B，電 阻R303、電機繞組絕緣電阻分壓，電阻R303的分壓值作為絕緣電阻測量信號放大電路的輸 入，經放大器U301B放大後，再經線性光耦U303隔離後，送入放大器U304A放大後送入AD 電路。AD電路轉換後，經單片機顯示高壓，開啟高壓時由低到高調整佔空比(通過本裝置的 鍵盤電路調整佔空比)同時監視高壓電壓使電壓穩定在500V，如果佔空比已經為50 %電壓 仍然小於500V，則判定絕緣不合格，高壓Uh穩定後，測量迴路中串聯的電阻R303兩端電壓 Ur303，即可算出絕緣電阻 Rz，其中 Rz = (Uh*R303/Ur 303)-R303。繼電器驅動陣列中的Ul，U2，Vl，V2，Wl，W2為電機接線弓丨入端，當電機為引入三根 線時 U1U2 接 U, V1V2 接 V，W1W2 接 W。本發明中的AD電路既可以採用單片機自帶的AD電路，也可以採用單獨的AD電 路，與單片機接口。AD轉換電路為常規電路，是本領域技術人員可以很容易想到的。
權利要求
一種電機啟動前自檢保護裝置，其特徵在於包括MCU模塊，通訊接口電路，顯示和鍵盤電路，輸入輸出隔離接口電路，繞組阻值測量電路，直流高壓發生和絕緣電阻測量電路，其中，MCU模塊和通訊接口電路，顯示和鍵盤電路，輸入輸出隔離接口電路，繞組阻值測量電路，直流高壓發生和絕緣電阻測量電路均為雙向連接。
2.根據權利要求1所述的電機啟動前自檢保護裝置，其特徵在於所述繞組阻值測量電 路包括光耦隔離電路、繼電器開關陣列和信號放大電路，MCU模塊的控制信號經光耦隔離電 路驅動繼電器開關陣列，電機繞組通過繼電器開關陣列接入信號放大電路，信號放大電路 的輸出送入AD轉換電路。
3.根據權利要求1所述的電機啟動前自檢保護裝置，其特徵在於所述直流高壓發生和 絕緣電阻測量電路包括直流高壓產生電路、繼電器開關陣列和信號放大電路，其中直流高 壓產生電路的輸出通過繼電器開關陣列連接到電機的繞組和電機殼，直流高壓產生電路的 輸出經分壓後的電壓信號輸入一路信號放大電路，直流高壓產生電路的輸出經繞組對機殼 以及電阻分壓後的電壓信號輸入另一路信號放大電路，信號放大電路的輸出送入AD轉換 電路。
4.根據權利要求2或3所述的電機啟動前自檢保護裝置，其特徵在於所述繼電器開關 陣列為繞組阻值測量電路和直流高壓發生和絕緣電阻測量電路的共用電路，由MCU模塊控 制分時使用。
5.根據權利要求1所述的電機啟動前自檢保護裝置，其特徵在於所述還包括AD電路， AD電路與單片機接口，AD電路的輸出接MCU模塊的輸入，AD電路的輸入接繞組阻值測量電 路以及直流高壓發生和絕緣電阻測量電路的輸出。
全文摘要
本發明公開了一種電機啟動前自檢保護裝置，包括MCU模塊，通訊接口電路，顯示和鍵盤電路，輸入輸出隔離接口電路，繞組阻值測量電路，直流高壓發生和絕緣電阻測量電路，其中，MCU模塊和通訊接口電路，顯示和鍵盤電路，輸入輸出隔離接口電路，繞組阻值測量電路，直流高壓發生和絕緣電阻測量電路均為雙向連接。本發明裝置安裝在電機的啟動電路中，在電機啟動前，通過對繞組阻值以及繞組的絕緣電阻進行測量，判斷電機是否處於正常狀態，從而啟動電機或者發出報警並禁止電機啟動。
文檔編號H02H7/08GK101950950SQ20101028820
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月20日 優先權日2010年9月20日
發明者李瑞凱, 王建業 申請人:石家莊愛科特科技開發有限公司