模塊式電動機保護器設計

關(guān)鍵字：模塊式 電動機 保護器
    智能電動機保護器發(fā)展至今，存在兩種發(fā)展趨勢,一種是：多種功能集成在一個殼體內(nèi)；另一種是：根據(jù)功能劃分模塊，通過模塊拼裝滿足各種要求。多種功能在一個殼體內(nèi)的方式，可以減少開發(fā)前期的投入，開發(fā)周期短，從短期內(nèi)來看，對企業(yè)有利。功能模塊化，開發(fā)前期投入多，相對前種方式開發(fā)周期會變長，但成功后，后期產(chǎn)品維護方便，可以消除因功能多少引起生產(chǎn)紊亂，產(chǎn)品使用者進行產(chǎn)品升級或改造時產(chǎn)生停產(chǎn)等不利因素。

模塊式電動機保護器的優(yōu)勢

1.1   對企業(yè)自身的優(yōu)勢
 
客戶的需求是多樣化的，產(chǎn)品使用環(huán)境不同、實際生產(chǎn)工藝不同，造成客戶對產(chǎn)品的需求往往有所不同，同一類產(chǎn)品功能不同，會引起生產(chǎn)廠家生產(chǎn)上的不同，庫存管理、分類不同，加大企業(yè)自身生產(chǎn)負擔。模塊式電動機保護器，各模塊功能明確，方便生產(chǎn)，利于存儲。企業(yè)將最基本的保護功能作為基本模塊，其它高級保護、控制、通訊功能作為選配模塊，這樣在客戶需要不同功能時，在基本模塊基礎上添加對應模塊即可，通過搭積木方式實現(xiàn)不同功能的產(chǎn)品。在面對客戶多樣化需求時，優(yōu)勢是不言而喻的。

1.2   對使用者的優(yōu)勢
 
模塊式電動機保護器適用范圍廣，使用者根據(jù)自身需要選取產(chǎn)品，使用者只需要常規(guī)過載、斷相等常規(guī)保護功能時選取基本模塊即可。需要帶有全面保護和控制功能，選取基本模塊和所需的模塊進行組合。需要帶有全面保護、控制、通訊、管理分析功能時，選取基本模塊加多個模塊進行組合。
模塊式電動機保護器靈活性高，使用者在設計初期選用了基本模塊，而實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)需要更多功能時，添加模塊即可。當使用者遇到系統(tǒng)、功能升級或改造，而引起設備升級、變動時，添加、刪減對應的功能模塊即可完成技術(shù)改造，不必擔心造成停產(chǎn)等影響。
 
模塊式電動機保護器可靠性高，在使用中如遇到保護器出現(xiàn)故障，模塊式電動機保護器會自動報出具體模塊故障，使用者只需更換故障模塊，不影響其它模塊。
2    模塊式電動機保護器的設計思想
 
要進行模塊式電動機保護器設計，首先要明確產(chǎn)品使用環(huán)境，模塊種類，以及劃分的依據(jù)。
2.1   產(chǎn)品使用環(huán)境
 
作為保護類產(chǎn)品，要明確產(chǎn)品的正常工作環(huán)境。根據(jù)標準，環(huán)境溫度可選位為：-10 ℃ ～+55 ℃，此溫度可以滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的使用環(huán)境；大氣壓力為：80 kPa～110 kPa（海拔2000 m以下）；相對濕度為：最濕月的月平均相對濕度為90%，同時該月的平均最低溫度為25 ℃，并且在產(chǎn)品上不應出現(xiàn)凝露；使用環(huán)境不應有腐蝕、破壞絕緣的氣體及導電介質(zhì)，對于使用環(huán)境內(nèi)有火災、爆炸危險的介質(zhì)、產(chǎn)品應有防爆措施。戶內(nèi)產(chǎn)品的使用環(huán)境應有防御雨、雪、風、沙的設施。供電電源：額定電壓AC 220V，交流電源額定電壓為額定值的85%～110%。3   模塊式電動機保護器技術(shù)難點
可靠的通訊協(xié)議，用于模塊數(shù)據(jù)通訊處理。此套協(xié)議要帶有模塊識別、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)校驗、沖突檢測、仲裁等功能。同時對傳輸數(shù)據(jù)格式做好規(guī)定，即起始位、停止位、數(shù)據(jù)位、檢驗位，數(shù)據(jù)校驗等。傳輸數(shù)據(jù)格式可以參考常規(guī)數(shù)據(jù)傳輸模式，起始位1位，數(shù)據(jù)位8位/7位，停止位1位/2位，校驗位1位，檢驗位可以選擇奇、偶校驗。數(shù)據(jù)傳輸要帶有校驗數(shù)據(jù)，可以采用CRC等校驗方式。
 
保護類產(chǎn)品繼電器輸出是不能誤動作的，繼電器輸出通常用于控制電機運行狀態(tài)或信號傳輸，一旦出現(xiàn)誤動，影響很大。誤動的原因有多種，不符合標準的規(guī)范而引起的誤動；產(chǎn)品抗干擾性不好，受到干擾引起誤動。
 
作為電動機保護器要符合《GB14048.4低壓開關(guān)設備和控制設備 機電式接觸器和電動機起動器》和《JB/T10736—2007低壓電動機保護器》等標準的要求，設計者以相關(guān)標準作為設計依據(jù)，這樣可以減少功能上的偏差帶來的誤動。
 
由于產(chǎn)品抗干擾性能不好而產(chǎn)生的誤動，對設計者有很大的考驗。干擾的傳播途徑有很多種，產(chǎn)品供電電源，空間電磁信號，連接線耦合等，強干擾會引起產(chǎn)品死機等工作狀態(tài)不正常。常規(guī)使用看門狗來保證產(chǎn)品死機后自動復位的方法，在保護類產(chǎn)品中并不完全適用，通過看門狗進行復位時，繼電器會出現(xiàn)瞬間工作狀態(tài)跳變，很可能造成誤動作。
可編程邏輯功能，使用者對產(chǎn)品需求多種多樣，將使用者的要求分好類，通過上位機配置軟件進行功能編程。需要有行業(yè)經(jīng)驗豐富的工程師參與需求功能庫的建立，通過時盡量在硬件上做到通用化，即硬件采用一個平臺，對硬件平臺寫入不同的程序（是指由客戶編制的程序），執(zhí)行不同的功能。部分可編程功能可見圖1～圖5。

4   模塊式電動機保護器研發(fā)中遇到的問題及解決
 
模塊式電動機保護器在研發(fā)、測試中曾遇到如下問題：
 
通過內(nèi)部總線進行互聯(lián)時，某些模塊數(shù)據(jù)錯誤，分析硬件、協(xié)議發(fā)現(xiàn)出問題的模塊在收發(fā)處理時引起錯誤操作，對收發(fā)處理部分重新更改，解決此問題。
 
環(huán)境試驗時，發(fā)現(xiàn)會出現(xiàn)模塊出錯，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)使用的電路中有元件性能達不到技術(shù)指標，重新設計更正后可以通過環(huán)境試驗。
EMC測試時，靜電間接放電試驗會引起芯片復位，對測量儀表可以判為合格，但保護類產(chǎn)品不能出現(xiàn)這樣的誤動。經(jīng)反復分析、測試、驗證后發(fā)現(xiàn)電路設計中存在一定問題，原設計在其它產(chǎn)品中可以正常工作，但在此處參數(shù)上不完全相符，對電路進行更正，可以有效通過靜電測試。
5 結(jié)束語
 
模塊式電動機保護器是國家科技部項目，設計思想新穎，在國內(nèi)同行中屬于首創(chuàng)，填補了國內(nèi)同行產(chǎn)品在此領(lǐng)域的空白。模塊式電動機保護器，集測量、保護、控制、通訊于一身，產(chǎn)品性能安全可靠，可以對電動機實施可靠有效的保護?？梢苑奖愕奶娲鲜綗崂^電器、溫度繼電器等傳統(tǒng)的電動機保護產(chǎn)品，可以通過和接觸器、斷路器配合實現(xiàn)對電動機的控制、保護等功能。可以方便的接入PLC、DCS系統(tǒng)。
 
模塊式電動機保護器可以作為MCC核心器件使用，簡化設計，原需要通過PLC加外部傳感器、變送器才能實現(xiàn)的功能，現(xiàn)在可以交給模塊式電動機保護器來實現(xiàn)。并且模塊式產(chǎn)品帶有一定的可編程能力，可以作為設備級的中心控制器。模塊式電動機保護器產(chǎn)品如圖6所示。