單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)_第1頁
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精品文檔-下載后可編輯單片機(jī)控制電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)【摘要】利用單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過載、短路、斷相等常見故障的綜合保護(hù)。保護(hù)范圍比較寬,可對(duì)大小不同的電機(jī)進(jìn)行保護(hù),被保護(hù)的電機(jī)額定電流可自行設(shè)計(jì),并可實(shí)時(shí)顯示工作電流和各種故障狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī);保護(hù);過載;斷相

0概述

在電氣時(shí)代的今天,電動(dòng)機(jī)一直在現(xiàn)代化生產(chǎn)和生活起著十分重要的作用。由于生產(chǎn)自動(dòng)化及各種自動(dòng)控制、順序控制設(shè)備的出現(xiàn),要求電動(dòng)機(jī)經(jīng)常運(yùn)行在頻繁的起動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、間歇以及變負(fù)荷等多種方式。在不同運(yùn)行狀態(tài)下,電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況及其所受到的電動(dòng)機(jī)和熱力的沖擊相差懸殊。而電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)使用期限正與它所受到的起動(dòng)次數(shù)和持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。因此,除要求使用人員了解所有有關(guān)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行知識(shí)并合理使用外,還應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置,以確保電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的控制部分已由模擬控制逐漸讓位于以單片機(jī)為主的微處理器控制。用單片機(jī)進(jìn)行控制的電動(dòng)機(jī)操作方便,整定值精確(可數(shù)字顯示),保護(hù)效果好,但價(jià)格較模擬控制的電動(dòng)機(jī)價(jià)格高。

1用可編程器件GAL進(jìn)行保護(hù)

采用可編程器件GAL取代斷相檢測(cè)中的三個(gè)三極管串聯(lián)。利用GAL內(nèi)部編制一個(gè)三與門,利用一個(gè)電壓比較器比較過載電壓。輸出信號(hào)接到GAL中,利用GAL內(nèi)部的貼觸發(fā)器,在GAL內(nèi)部編制一個(gè)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。通過把交流電進(jìn)行整形,變成一個(gè)50Hz的方波。通過記錄電網(wǎng)的頻率,來達(dá)到過載延時(shí)的目的。通過不同信號(hào)的輸入,GAL器件可以相應(yīng)地指示出電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài):過載、斷相、正常運(yùn)行,但GAL的抗過電壓能力差,如果信號(hào)采樣的輸入過大,將會(huì)燒掉GAL,不能滿足不同的電機(jī)的要求。

2采用CPU為主器件進(jìn)行保護(hù)

隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展,人們對(duì)電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)的要求也越來越嚴(yán)格,以CPU為核心的智能化產(chǎn)品,已經(jīng)是取代模擬產(chǎn)品的必然趨勢(shì)?,F(xiàn)在生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)的廠家都在發(fā)展單片機(jī)為核心的智能化電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)。采用傳統(tǒng)的電流互感器,把電流互感器采樣到的電流信號(hào),經(jīng)過整流橋整定成直流信號(hào)。利用電容進(jìn)行濾波,通過負(fù)載電阻把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)送給A/D轉(zhuǎn)換器。在負(fù)載電阻的選擇上,由于負(fù)載電阻是固定的,當(dāng)輸入電流增大很多時(shí),A/D的輸入將會(huì)溢出轉(zhuǎn)換范圍;輸入電流太小,會(huì)影響采樣的精度,經(jīng)CPU內(nèi)部各種運(yùn)算之后,會(huì)使數(shù)據(jù)失真。采用電位器調(diào)節(jié)負(fù)載電阻來解決上述問題。把電阻的額定電流整定到二個(gè)固定的電壓,因?yàn)槿嗖蓸涌梢耘袛喑鲭姍C(jī)是否斷相,這樣CPU就可以把額定電流固定到一個(gè)基準(zhǔn)的數(shù)值,然后通過計(jì)算電機(jī)的采樣電流與額定電流之比,可以確定出電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),即過載、斷相、不平衡度、過流、欠電流等,經(jīng)過一段時(shí)間的綜合,來達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的。

2.1硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路可分為電流采集、A/D轉(zhuǎn)換、CPU、鍵盤、顯示、掉電保護(hù)等6個(gè)部分。

(1)電流采集。用電流互感器將電機(jī)三項(xiàng)定子電流轉(zhuǎn)化為小電流,再由整流橋把交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流電流信號(hào),經(jīng)電阻產(chǎn)生直流電壓信號(hào),送入A/D。為保護(hù)大小不同的電機(jī),在輸入電阻的選取上,采用一個(gè)帶數(shù)字電位器的電阻網(wǎng)絡(luò),數(shù)字電位器可自動(dòng)減小電阻,拓寬保護(hù)范圍。

(2)A/D轉(zhuǎn)換器。將四路模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送給CPU。

(3)CPU。一般采用由片內(nèi)存儲(chǔ)器的AT89C_31,免去了采用8031外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器的麻煩。

(4)鍵盤。鍵盤采用四個(gè)的編碼鍵盤,按鍵時(shí),鍵值為零。采用中斷方式,如果四個(gè)鍵中有任意鍵按下,則產(chǎn)生鍵盤中斷,CPU查詢是哪一鍵按下,并執(zhí)行相應(yīng)的程序。

(5)顯示。顯示電路采用MX7219串行顯示芯片。四位LED。可顯示實(shí)時(shí)電流和各種故障狀態(tài)及故障電流。

(6)掉電方式。由于事系統(tǒng)可保護(hù)不同的電機(jī),在開機(jī)時(shí),經(jīng)常需要設(shè)定新的參數(shù),這樣在系統(tǒng)斷電時(shí),這些存在片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)變會(huì)丟失。采用一片24C08芯片來完成掉電保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)斷電時(shí)CPU片內(nèi)M朋中數(shù)據(jù)便會(huì)存到24C08中保存起來,斷電也不會(huì)丟失,當(dāng)再次開機(jī)時(shí),CPU就會(huì)從24C08中取出這些數(shù)據(jù),從而完成掉電保護(hù)功能。

系統(tǒng)的硬件原理圖如圖1所示。

2.2經(jīng)濟(jì)分析

目前市場(chǎng)上出售的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器大致可分為兩種:一種是模擬電路的,這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,但操作不直觀,整定值不精確,保護(hù)效果不是很理想;另一種是智能型的,也就是用單片機(jī)進(jìn)行控制的,這種產(chǎn)品操作方便,整定值精確(可數(shù)字顯示),保護(hù)效果好,但價(jià)格較前

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