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            上海能墾電氣有限公司

            助力產品質量新高度 雄厚實力品質為堅

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              模塊式電動機保護器設計

              2014-06-15 13:14:08

              標簽:技術文章

              來源:上海能墾電氣有限公司

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

              模塊式電動機保護器的優勢

              1.1   對企業自身的優勢
               
              客戶的需求是多樣化的,產品使用環境不同、實際生產工藝不同,造成客戶對產品的需求往往有所不同,同一類產品功能不同,會引起生產廠家生產上的不同,庫存管理、分類不同,加大企業自身生產負擔。模塊式電動機保護器,各模塊功能明確,方便生產,利于存儲。企業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不同功能的產品。在面對客戶多樣化需求時,優勢是不言而喻的。

              1.2   對使用者的優勢
               
              模塊式
              電動機保護器適用范圍廣,使用者根據自身需要選取產品,使用者只需要常規過載、斷相等常規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,而實際生產中發現需要更多功能時,添加模塊即可。當使用者遇到系統、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改造,不必擔心造成停產等影響。
               
              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,首先要明確產品使用環境,模塊種類,以及劃分的依據。
              2.1   產品使用環境
               
              作為保護類產品,要明確產品的正常工作環境。根據標準,環境溫度可選位為:-10 ℃ ~+55℃,此溫度可以滿足絕大多數產品的使用環境;大氣壓力為:80 kPa~110 kPa(海拔2000m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℃,并且在產品上不應出現凝露;使用環境不應有腐蝕、破壞絕緣的氣體及導電介質,對于使用環境內有火災、爆炸危險的介質、產品應有防爆措施。戶內產品的使用環境應有防御雨、雪、風、沙的設施。供電電源:額定電壓AC220V,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難點 
              可靠的通訊協議,用于模塊數據通訊處理。此套協議要帶有模塊識別、數據傳送、數據校驗、沖突檢測、仲裁等功能。同時對傳輸數據格式做好規定,即起始位、停止位、數據位、檢驗位,數據校驗等。傳輸數據格式可以參考常規數據傳輸模式,起始位1位,數據位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。數據傳輸要帶有校驗數據,可以采用CRC等校驗方式。
               
              保護類產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或信號傳輸,一旦出現誤動,影響很大。誤動的原因有多種,不符合標準的規范而引起的誤動;產品抗干擾性不好,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,設計者以相關標準作為設計依據,這樣可以減少功能上的偏差帶來的誤動。
               
              由于產品抗干擾性能不好而產生的誤動,對設計者有很大的考驗。干擾的傳播途徑有很多種,產品供電電源,空間電磁信號,連接線耦合等,強干擾會引起產品死機等工作狀態不正常。常規使用看門狗來保證產品死機后自動復位的方法,在保護類產品中并不完全適用,通過看門狗進行復位時,繼電器會出現瞬間工作狀態跳變,很可能造成誤動作。
              可編程邏輯功能,使用者對產品需求多種多樣,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。需要有行業經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中遇到的問題及解決
                
              模塊式電動機保護器在研發、測試中曾遇到如下問題:
               
              通過內部總線進行互聯時,某些模塊數據錯誤,分析硬件、協議發現出問題的模塊在收發處理時引起錯誤操作,對收發處理部分重新更改,解決此問題。
               
              環境試驗時,發現會出現模塊出錯,經分析發現使用的電路中有元件性能達不到技術指標,重新設計更正后可以通過環境試驗。
              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,但保護類產品不能出現這樣的誤動。經反復分析、測試、驗證后發現電路設計中存在一定問題,原設計在其它產品中可以正常工作,但在此處參數上不完全相符,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,在國內同行中屬于首創,填補了國內同行產品在此領域的空白。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、溫度繼電器等傳統的電動機保護產品,可以通過和接觸器、斷路器配合實現對電動機的控制、保護等功能??梢苑奖愕慕尤隤LC、DCS系統。
               
              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、變送器才能實現的功能,現在可以交給模塊式電動機保護器來實現。并且模塊式產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品如圖6所示。