電動機保護器電路設計方案圖解

1、電動機保護器電路設計圖解電動機保護器提高了電動機運行的可靠性和系統(tǒng)智能化要求，因此保護器的可靠運行起著舉足輕重的作用，同時也對保護器抗外界干擾提出了比較現(xiàn)實的要求。采用Freescale公司的高性能處理器MC9S08AW60($3.8740)。MC9S08AW60是 Freescale公司一款基于 S08內核的高度節(jié)能型處理器，是第一款認可用于汽車市場的微控制器?？蓱迷诩译姟⑵?、工業(yè)控制等場合，具有業(yè)內最佳的 EMC性能。電源端濾波處理利用電磁原理進行硬件電路濾波是提高保護器 EMC的有效方法。線路如下圖，經熱敏電阻 t 、壓敏電阻 RV1、電感 L1、L2、差模電容 C1、共模電感 L3

2、、共模電容 C2、C3組成的兩級濾波處理，很好的隔離了由于電源端的輸入和輸出干擾。 PTC熱敏電阻器的主要用于過流過熱保護，直接串在負載電路中，在線路出現(xiàn)異常狀況時，能夠自動限制過電流或阻斷電流， 當故障排除后又恢復原態(tài)， 俗稱“萬次保險絲”。根據線路的最大工作電流來確定選擇。 壓敏電阻主要用于吸收各種操作浪涌及感應雷浪涌過壓保護， 以防止這類過電壓干擾或損壞各種電路元件。 根據設計經受的浪涌電壓按照最大允許使用電壓和通流容量來選擇。其中， L1、L2、C1 為抑制差模干擾， L3、 C2、 C3 為抑制共模干擾。 L1、L2 鐵芯應選擇不易飽和的材料及 M-F 特性優(yōu)良的材料。按照 IEC-

3、380 安全技術指標推薦， 圖中元件參數(shù)的選擇范圍為： C1=0.12uF;C2、C3=2.233uF;L3 為幾個或幾十毫亨，隨工作電流不同而取不同的參數(shù)值。圖 1 電源端處理圖圖 2 電源端未濾波處理的實驗效果圖 3 電源端濾波處理后的實驗效果上圖為電源端是否使用濾波器，使用瑞士TRANSIENT 2000電磁兼容測試儀1000V 100KHZ 0.75mS條件EFT群脈沖實驗，從TEXtronix TDS1012B 捕抓到的信號比較，未使用濾波處理的電源輸出端產生了尖峰脈沖，會導致微處理器復位，甚至死機。信號端處理諧波和電磁輻射干擾會導致保護器誤動作，使電氣儀表計量不準確，甚至無法正常工

4、作。 在電動機控制回路中產生該類干擾源為變頻器和現(xiàn)場對講機。解決的方法有：一是信號輸入線膠合，膠合的雙膠線能降低共模干擾， 由于改變了導線電磁感應的磁通方向，使其感應互相抵消。二是內部線路處理。如下圖，采用雙差分輸入的差動放大器，具有很高的共模抑制比。在輸入回路中接 RC濾波器、信號的輸入和輸出端使用專用器件、 降低輸入輸出阻抗、 可靠接地和合理的屏蔽等措施。圖 4 信號處理電路保護輸出端處理輸入輸出端采用光電隔離的方法， 也是可以消除共模干擾， 同時在保護繼電器的的輸出端并接壓敏電阻， 有效的提高了繼電器的壽命，也降低了由于外部接觸器動作對內部的干擾。 考慮到客戶使用控制電壓的不確定性和接觸

5、器線圈容量，確認使用 MYG14D821。圖 5 保護輸出電路外部存儲技術和看門狗保護電路使用外置存儲芯片 X25043，SPI 接口。微處理器內置 SPI 控制模塊，方便的與該芯片接口， 外部存儲技術保證了運行狀態(tài)和事件的記錄。低電壓復位和外部看門狗提高了保護器的可靠性。圖 6 外置存儲器和看門狗電路主體與顯示單元通過 RS485連接考慮到使用環(huán)境的特殊性和要求的多樣性， 主體與顯示單元之間連接也采用RS485 Modbus-Rtu 協(xié)議連接，提高了顯示與控制的可靠性。保護器起著保護電動機的重任，對它的要求是既不能誤動，也不能拒動，而且必須快速。 實時多任務的調度實際是通過時間片的輪換實現(xiàn)宏

6、觀上的多任務效果。 對于保護器而言， 存在著三個重要的任務，等間隔的交流采樣，根據算法得到穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)電量數(shù)據 ; 根據得到的數(shù)據判斷故障，故障計時、清零和脫扣輸出 ; 人機交互界面。下圖以一個周波 T=20mS，32 點采樣為例 ( 考慮到快速除法 ) ，32 次采樣總時間為 3.2mS，數(shù)據計算時間為 9.72mS， 計時 0.36mS，則人機交互的時間為 6.72mS。這樣的任務調度即滿足了保護實時性要求，又較快的響應了參數(shù)設置。圖 7 任務執(zhí)行關系在對信號多次采樣的基礎上， 通過軟件算法提取最逼近真值的數(shù)據。這種算法計算連續(xù)的周期的交流信號，精度高，抗波形畸變能力強。在使用這種算法時， 也可同時采用連續(xù)平均值法、中值算法等