具有高精度電錶功能的電機保護器的製作方法

2023-04-28 08:06:36

專利名稱：具有高精度電錶功能的電機保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種三相電機保護器。
背景技術：
三相電機是機電行業中應用最為廣泛的設備之一，是其它機電設備的動力源泉。 電機正常地輸出動力是其所驅動設備正常工作的前提。因此，設計與使用能及時、準確的監 測電動機故障的保護裝置是十分必要的。我國的電機保護裝置經歷了從機械式的雙金屬熱 繼電器到電子式保護繼電器，發展到今天，隨著微處理器和大規模集成電路技術的發展，具 有智能化的電機保護裝置已經成為主流。實際使用中通常還需要記錄電機工作的電能，所 以往往在電機保護裝置旁邊還裝有一個電度表。

發明內容本實用新型的目的，是提供一種能同時實現保護功能和高精度功率計量功能的一 體化設計的三相電機保護器。 為實現以上目的，本實用新型採用的技術方案為 具有高精度電錶功能的電機保護器，包括信號處理電路，C8051 F020控制電路， 鍵盤、液晶屏電路，開關穩壓電源電路，其特徵在於所述的信號處理電路接入C8051 F020 控制電路，C8051 F020控制電路實時將電流、電壓、功率數據傳送到液晶屏上顯示，鍵盤與 C8051F020控制電路相連接進行各種監控參數設置，開關穩壓電源電路給C8051 F020控制 電路提供穩定輸出直流電源。 所述的液晶屏電路設有二極體指示燈報警。 所述的開關穩壓電源電路裝有繼電器。 本實用新型的優越性是，採用一體化設計，使電機保護器同時還具有了高精度電 表功能，簡化了結構，安裝容易。可以通過鍵盤在線修改保護器參數，使用、維護方便。如此 諸多因素使得電機的應用成本大為降低。

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以下結合附圖和實施對本實用新型進一步說明。附圖1為本實用新型的電路結構框圖。附圖2為本實用新型的開關穩壓電源結構框圖。附圖3為本實用新型的鍵盤和指示燈控制電路圖。附圖4為本實用新型的電機信號處理流程圖。附圖5為本實用新型的C8051 F020控制電路結構框圖。附圖中1.濾波電路，2.高壓整流電路，3.三端離線式P麗開關T0P222Y，4.高頻
變壓器，5.穩壓反饋電路，6.ZLG7290 I2C鍵盤接口及LED驅動晶片，7.功能指示燈，8.功 能按鍵，9.電磁互感器，IO.低通濾波電路，ll.比較器，12. 12位ADC電路，13.窗口比較邏輯，14.正常電機功率計算電路.具體實施方式在圖1中，電機工作時，電流信號和電壓信號由三相電機處取樣，經信號處理電路 進行初步處理後接入C8051 F020控制電路。C8051 F020控制電路接收到實時的電流和電 壓信號後，依照設定的安全控制參數對電機進行控制，同時還計算出電機的功率，這些數據 在液晶屏上實時的顯示出來。電機運行分為兩部分，電機啟動階段時主要運行保護程序，此 時電機信號較大，改變C8051 F020晶片其ADC的可編程增益放大器的係數來提高監測精 度。啟動完成後，電機進入正常工作階段，再恢復可編程增益放大器的係數，此時監控程序 處於休眠狀態，主要運行功率計算程序。當電機出現異常，電信號的變化被C8051 F020的 窗口比較邏輯器捕獲，它發出電機保護中斷，啟動保護程序，進行故障監測處理。當確認為 故障時，C8051F020控制電路給出控制信號立即切斷電機電源，同時在液晶屏上顯示相應故 障名稱。通過這種設計，協調了保護和計算功能，提高了電機保護器的工作效率，降低了功 耗，確保了高精度功率計算的實現。 圖2中，交流電通過濾波電路(1)後，接入高壓整流電路(2)調整為直流後接入三 端離線式PWM開關T0P222Y(3)，再接入高頻變壓器(4)進行電壓變化，最終輸出直流電信 號。直流輸出還通過穩壓反饋電路(5)後接回T0P222Y(3)，這樣通過形成反饋迴路，來保持 直流輸出電壓的穩定。 圖3中，通過連接在ZLG7290 I2C鍵盤接口及LED驅動晶片(6)的功能按鍵(8) 可以實現對電機保護器的參數的修改和其它日常的操作。保護器通過7290晶片(6)來控 制功能指示燈(7)，指示內容有故障、啟動、通信、就緒。電機在啟動時間段內時，亮啟動燈。 當啟動結束後，滅啟動燈、亮就緒燈。 一旦運行期間出現故障，亮故障燈並關停電機。在電 機保護器和上位機進行通信時，亮通信燈。 圖4中，通過電磁互感器(9)取得電機的電流和電壓信號，經低通濾波電路(10) 後的信號分成兩路，一路經比較器(11)來實現信號的頻率計算，另一路經12位ADC電路 (12)轉換後再分為兩路，其一接入正常電機功率計算電路(14)進行功率計算，另一路接入 窗口比較邏輯(13)來判斷信號的異常，一旦電機信號出現異常，則發出電機保護中斷來啟 動電機保護程序。 在圖5中，通過電源接口連接上電源電路，獲得穩定的5V、10V、 -10V、24V電壓，並 且通過電源電路上的繼電器來控制電動機的關閉。信號接口接受信號處理電路輸出的電流 和電壓信號。通過鍵盤、液晶屏接口來控制顯示內容。通信電路來實現電機保護器和上位 機的通信，這裡採用Modbus通信方式。解碼選擇電路來實現對電路上的功能塊進行選擇和 使用。
權利要求具有高精度電錶功能的電機保護器，包括信號處理電路，C8051 F020控制電路，鍵盤、液晶屏電路，開關穩壓電源電路，其特徵在於所述的信號處理電路接入C8051 F020控制電路，C8051 F020控制電路實時將電流、電壓、功率數據傳送到液晶屏上顯示，鍵盤與C8051 F020控制電路相連接進行各種監控參數設置，開關穩壓電源電路給C8051 F020控制電路提供穩定輸出直流電源。
2. 根據權利要求1所述的具有高精度電錶功能的電機保護器，其特徵在於液晶屏電路設有二極體指示燈報警。
3. 根據權利要求1所述的具有高精度電錶功能的電機保護器，其特徵在於開關穩壓電源電路裝有繼電器。
專利摘要具有高精度電錶功能的電機保護器，採用交流採樣原理，電流信號和電壓信號由三相電機處取樣，經處理電路接入C8051 F020控制電路。C8051 F020控制電路接收到實時的電流和電壓信號後，依照設定的安全控制參數對電機進行控制，同時採用積分算法計算出電機的實時功率和電能，其計算精度可在5‰以內。這些數據在液晶屏上實時地顯示出來。控制系統的安全控制參數可通過鍵盤進行設定。當電機出現故障時，C8051 F020控制電路給出控制信號立即切斷電機電源，同時在液晶屏上顯示相應故障名稱。本實用新型採用一體化設計，在實現電機保護的同時也實現了高精度功率計量。具有結構緊湊、功能全面、成本降低，可靠性高等優點。
文檔編號H02H7/08GK201436756SQ20092000315
公開日2010年4月7日 申請日期2009年1月10日 優先權日2009年1月10日
發明者吳嘉澍, 宋濤, 賀博文 申請人:江南大學