模塊式電動機保護器設計

標準中對電動機保護器控制功能描述如下：“可具備對電動機進行直接起動、可逆（雙向）控制、各種減壓起動和雙速控制的控制功能”。由此可見標準將控制功能作為非標配功能處理，實際客戶使用時可以只將保護器當作保護元件使用，模塊式電動機保護器作為可編程產(chǎn)品，可以通過編程功能自由實現(xiàn)的起動有：保護模式、直接起動/全壓起動、星三角起動、自耦降壓起動、可逆起動、雙速起動，變頻器配合使用、軟起動器配合使用等起動方式。

除各種常規(guī)起動方式外，模塊式電動保護器還帶有兩種自起動功能，自起動功能如下：
a）帶有運行中的電動機因失壓或欠壓停車，當電源恢復到允許自起動電壓值后，執(zhí)行立即自起動、延時自起動、禁止自起動的功能。
b）帶有不考慮停車間隔時間的長短，產(chǎn)品可根據(jù)掉電前產(chǎn)品記憶的電動機運行情況實現(xiàn)自起動功
能。
2.3 保護功能

模塊式電動機保護器須具備如下保護功能：過載保護、斷相保護、堵轉(zhuǎn)保護、阻塞保護、欠載保
護、不平衡保護、起動超時保護、過壓保護、欠壓保護、欠功率保護、相序保護、單相接地保護、漏電保護、外部故障、工藝連鎖等多種保護功能。
2.4 產(chǎn)品著火危險防護

工業(yè)類產(chǎn)品需要具有不可燃燒的特性，選用的耐火材料應具有GB 4943-2001規(guī)定的V2及以
上阻燃等級，能承受GB/T 5169.5中嚴酷等級為20 s的針焰試驗。
2.5 模塊劃分

智能型電動機保護器具備如下功能：電流、電壓、功率、頻率等電參數(shù)測量；電機轉(zhuǎn)子、軸承溫度測量；電參數(shù)、溫度值的變送輸出；開關量輸入、輸出；工藝連鎖；各類保護功能；通訊組網(wǎng)等功能。從上述功能描述上看，功能可總結(jié)為：電參數(shù)測量；溫度測量；模擬量輸入輸出；對電機保護、控制；通訊功能幾方面。

采用按功能劃分模塊的方式，可以劃分出如下幾種模塊：電參數(shù)測量模塊、溫度模塊、模擬量模塊、通訊模塊、開關量模塊、顯示模塊、CPU單元幾種。
2.6 模塊功能
各模塊功能如下：

CPU單元負責協(xié)調(diào)各模塊工作，帶有開關量輸入、開關量輸出功能、對外通訊組網(wǎng)、時鐘、故障記錄、PTC測量等功能。開關量輸入、輸出可以自由編程設定功能?？梢詫崿F(xiàn)直接起動、雙向起動、雙速起動、自耦降壓起動、星三角起動等多種起動。CPU單元是模塊式電動機保護器必備模塊。

測量模塊測量實現(xiàn)電流、電壓測量。電流范圍為0.4A至800A，電壓為AC220V、AC380V、AC660V，頻率45Hz～65Hz，漏電流50mA～5A。測量用電流互感器需要選取保護級電流互感器，保護級電流互感器相對測量級電流互感器過載能力強，通?？梢赃_到10倍過載不飽和。目前,市場上常用的保護級電流互感器，精度可以達到0.5級，在保護類產(chǎn)品中使用，效果很好。電機電流小于等于100A時，采用一體式模塊互感器，當大于100A采用外置式電流互感器。電動保護器的過載、斷相、堵轉(zhuǎn)、過壓、欠壓、欠功率等保護功能都是通過對電參數(shù)的分析來實現(xiàn)的，測量模塊也是模塊式電動機保護器的必備模塊。

溫度模塊通過外接PT100、PT1000、Cu50、PTC/NTC等傳感器實現(xiàn)溫度測量?？梢允褂脺囟饶K，對電動機繞組、軸承的溫度溫度進行測量，通過實測的溫度值，執(zhí)行溫度保護。還可以通過溫度模塊的測溫功能，對電動機的冷卻過程進行精確跟蹤，測出實際冷卻時間。溫度模塊可以外接三路溫度傳感器，可以通過一個溫度模塊同時對電機繞組、軸承進行測溫。

模擬量模塊可以實現(xiàn)模擬量輸入測量和模擬量變送輸出。模擬量輸入測量功能，可以被用在現(xiàn)場工藝連鎖保護、測量顯示等情況，模擬量輸入可接的設備包括：電力變送器、模擬信號變送器、轉(zhuǎn)速傳感器、角度傳感器、位置傳感器等設備，通過接收判斷上述設備的信號實現(xiàn)對應的工業(yè)操作。通過模擬量輸出功能，能將電參量、溫度、模擬量輸入等參數(shù)轉(zhuǎn)換為DCS或PLC所需要的模擬量輸出信號，由DCS或PLC執(zhí)行相應的操作。

開關量模塊對CPU單元的開關量進行擴展，當CPU單元的開關量點數(shù)無法滿足使用者需求時，通過外加開關量模塊實現(xiàn)產(chǎn)品開關量點數(shù)擴展。

常用的現(xiàn)場總線有：MODBUS、PROFIBUS、DEVICENET、CANBUS等，通過外加通訊模塊實現(xiàn)與PROFIBUS、DEVICENET等通訊網(wǎng)絡進行通訊。采用專用通訊模塊來實現(xiàn)，產(chǎn)品在多種通訊網(wǎng)絡中使用，使的產(chǎn)品應有靈活性提到提高。

由CPU單元和測量模塊組成基本模塊，實現(xiàn)基本的測量、保護、控制功能，其它模塊作為選配模塊，由基本模塊加選配模塊實現(xiàn)復雜功能。
2.7 模塊互聯(lián)

模塊互聯(lián)直接影響到產(chǎn)品的可靠性。數(shù)據(jù)交換的處理是產(chǎn)品穩(wěn)定工作的關鍵，常用的通訊接口SPI、IIC、UART、CAN 等，都有自身的特點與局限性。根據(jù)產(chǎn)品實際功能、特點，選用合理的通訊接口。通過選定的通訊接口進行模塊互聯(lián)。