在电源及电机控制中常用到过流保护功能

在电源及电机控制中常用到过流保护功能

在电源及电机控制中常用到过流保护功能，这需要对电流进行采样。

同时，如果用单片机实现检测电流进行保护的话需要消耗大量CPU时间，因此我用硬件电路设计了一种带自锁功能的过流保护模块，这对于过流保护可以实现模块化，方便使用。该模块采用ACS712霍尔传感器采集电流，可将正负过流保护值可以分开来设定，将输出转为0-3.3V的电压，方便DSP采样，最后绘制了PCB，制作了出来。

01电流采样电路的设计

采样电路的比较

电流采样电路通常有“高（压）端电流采样”和“低（压）端电流采样”和“霍尔传感器采样”三种采样电路，如下图所示，给出高端和低端两种采样电流形式。

低端电流采样

高端电流采样

1

高端电流检测具有如下特点：

优点：可以检测区分负载是否短路、无地电平干扰

缺点：共模电压高，使用非专用分立器件设计较复杂、成本高、面积大

2

低端电流检测具有如下特点：

优点：共模电压低，可以使用低成本的普通运算放大器

缺点：检测电流电阻的引入地电平干扰，电流越大地电位干扰越明显，有时至会影响负载3

霍尔传感器采样具有如下特点：

优点：对采样信号进行隔离，适合大功率场合

缺点：易受到电磁干扰的作用

过流保护电路原理

过流保护电路原理过流保护电路图 过流保护电路原理 本电路适用于直流供电过流保护，如各种电池供电的场合。 如果负载电流超过预设值，该电子保险将断开直流负载。重置电路时，只需把电源关掉，然后再接通。该电路有两个联接点（A、B标记），可以连接在负载的任意一边。 负载电流流过三极管T4、电阻R10和R11。A、B端的电压与负载电流成正比，大多数的电压分配在电阻上。当电源刚刚接通时，全部电源电压加在保险上。三极管T2由R4的电流导通，其集电极的电流值由下式确定：VD4＝VR7＋0.6。因为D4上的电压（VD4）和R7上的电压（VR7）是恒定的，所以T2的集电极电流也是恒定。该三极管提供稳定的基极电流给T3，因而使其导通，接着又提供稳定的基极电流给T4。保险导电，负载有电流流过。当电源刚接通时，电容器C1提供一段延时，从而避免T1导电和保持T2断开。 保险上的电压（VAB）通常小于2V，具体值取决于负载电流。当负载电流增大时，该电压升高，并且在二极管D4导通时，达到分流部分T2的基极电流，T2的集电极电流因而受到限制。由此，保险上的电压进一步增大，直到大约4.5V，齐纳二极管D1击穿，使T1导通，T2便截止，这使得T3和T4也截止，此时保险上的电压增大，并且产生正反馈，使这些三极管保持截止状态。 C1的作用是给出一段短时延迟，以便保险可以控制短时过载，如象白炽灯的开关电流，或直流电机的启动电流。因此，改变C1的值可以改变延迟时间的长短。该电路的电压范围是10～36V的直流电，延迟时间大约0.1秒。对于电路中给出的元件值，负载电流限制为

1A。通过改变元件值，负载电流可以达到10mA～40A。选择合适额定值的元件，电路的工作电压可以达到6～500V。通过利用一个整流电桥（如下面的电源电路），该保险也可以用于交流电路。电容器C2提供保险端的瞬时电压保护。二极管D2避免当保险上的电压很低时，C1经过负载放电。 过流保护电路图 带自锁的过流保护电路 1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的... 2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定... 3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平...

电动机线缆选型

1、一台18千瓦的三相异步电动机须选配多大交流接触器？，应该怎么选？ 答：算一下该电机的工作电流,功率因素按0.9,电流=18000/1.73*380*0.9=30.4安培,按1.5倍选取45安的接触器就可以了,如果配热过载保护器按工作电流的1.2倍选. 2、15kw水泵星三角启动运行电流变大是什么原因？ 15kw水泵星三角启动运行电流变大是什么原因,运行时电流20A左右吧，热继调大后热机很热，如热继调小水泵就过载报警。不知为啥，15KW水泵角型运行时电流时17A吗？急，特急，忘各位大侠帮帮忙。谢谢 答：正常运行时是三角形，功率计算公式：P=1.732*U*I*cosφ，功率因数cosφ取0.8，那么： I=15000/(1.732*380*0.8)=28.5A 所以，按照额定负载功率运转，电流是28.5A，你现在是20A左右，还没有达到额定功率，正常情况下，发热量不会很大啊！所以你所说的“热”不能以个人感觉，应该测一下温度，一般情况下，60度以下是没有问题的。 追问 星三角启动后，角型的运行电流时20A,正常吗？是不是有点大。再次谢谢你了。回答 15KW的电机，20A电流当然不大了，通过计算就知道了。“热继电器太热，不太正常”是什么意思？是电机太热还是热继电器太热？ 所以，你需要做一些检查： 1、电机是否有相间短路？ 2、缺相？ 3、绝缘？ 4、热继电器问题？ 20A的电流是很正常！ 3、18.5kw的电动机用多大交流接触器 18.5KW的电动机要用多大的交流接触器与型号 答：18.5kw的电动机一般采用降压启动，可以用40A——60A的交流接触器，如果是直接启动就要用100A的交流接触器 4、18.5KW电动机直接启动需要多大的接触器。用60A的有什么坏错，谢谢 18.5KW电动机建议用降压启动。星三角或软启动等都可以。60A的可以用。 5、请问;星三角启动18.5KW电动机的额定启动电流和额定工作电流是多少？需安

电机过流保护及三相电缺相保护

目录 一、方案论证 (2) 二、方案设计 (2) 1.过流保护 (2) 2.缺相保护 (2) 三、具体内容 (3) 1.过流保护 (3) 1）电流的检测方案比较 (3) 2）方案的选择 (3) 3）信号处理 (3) 4）基准比较电压 (4) 2.缺相保护 (4) 1）缺相信号检测方法的比较 (4) 2）方案选择 (5) 3）信号处理 (5) 4）控制开关电路 (5) 5）自锁的实现 (5) 四、方法步骤 (5) 1、查找文献 (5) 2、电路的设计与仿真 (6) 五、设计结论 (9) 六、附表及元件明细 (9) 七、参考文献 (9) 八、附图一 (12) 附图二.................................................. 错误！未定义书签。

电机过流保护及三相电缺相保护 一、方案论证 随着各行业现代化步伐加快，煤矿企业如今也慢慢步入电气化时代，尤其是近几年煤矿企业加大了对矿井的设备投入，这就为保障井下的各种电器设备安全正常的运行提出了更高的要求。电器设备的正常运行直接关系到煤矿的生产和井下工人的生命安全！为此，我们提出设计相关电器设备的保护电路。 而在井下常发生的电器事故中，设备的过载运行和三相电机的缺相运行是最常见的电器事故，且井下的大部分由外因素引起的火灾都是由上述两个因素造成的。特别是缺相运行的检测，因三相负载在缺相时仍能工作，且不易被发现，例如三相电动机。如果不及时发现故障电路采取相应的措施，会严重影响井下设备的正常运行，更严重着则会引发火灾，设备永久损坏！ 所以，我们设计与这两个方面相关的电路保护——“过流保护”、“三相电缺相保护”。这两个保护电路在井下对电器设备的安全运行是必不可少的，具有很强的实用性！ 二、方案设计 1.过流保护 过流保护首先要检测井下供电电缆的电流，而检测电流有多种方案——电阻分压、电流互感器、电流继电器。然后经采集的信号进行处理，若信号本身是直流则直接接相应的保护动作电路，若是交流则要多加一级交流有效值转换电路。而后就是实现电路的电器自锁，保证电路稳定可靠工作。流程图如下： 2.缺相保护 缺相保护首先要实现的是相位缺失的检测，这里同样有多种方案可供选择，主要的常用类型为：电容中性点检测法、电阻中性点检测法（只适用于三相四线制）、二极管整流法、互感器+二极管整流法。它们都是为了实现一个开关信号的检测去实现驱动开关元件动作。流程图如下：

电气控制与保护

一、摘要 (1) 二、前言 (2) 三、正文 (3) 四、感想与体会 (14) 五、参考文献 (15)

随着时代的发展与进步，人们的工作大部分都开始使用机械来完成了，而我们则只需要在一旁操作就行了。但是如果我们只是懂得去使用它却不懂得去爱护它的话，那么这台机器的寿命就不会太久了。别人或许能用个两、三年才出现一次大的故障，而你或许只要一年机器就报废在你手里了。本文则正是为此而主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理、电动机的运行维护。从而让你能够更好的发挥你你机器的性能以及延长它的使用寿命。

近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要了。

技术现状工作原理运行维护 一、电动机技术发展及现状 电机是利用电磁感应原理工作的机械。随着生产的发展而发展的，反过来，电机的发展又促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电机的基本结构变化不大，但是电机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电机的理论基础上又发展出许多种类的控制电机，控制电机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电机学科的一个独立分支 它应用广泛，种类繁多。性能各异，分类方法也很多。电机常用的分类方法主要有两种：一种是按功能用途分，可分为发电机﹑电动机，﹑压器和控制电机四大类。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械，也是最主要的用电设备，各种电动机消耗的电能占全国总发电量的60%~70%。另一种分类方法是按照电机的结构或转速分类,可分为变压器和旋转电机.根据电源电流的不同旋转电机又分 为直流电机和交流电机两大类.交流电机又分为同步电机和异步电机.

电动机保护控制器使用手册

电机保护控制器生产及使用手册 （V1.0） 一．概述 SDM800系列智能电动机保护控制器具有三类功能：控制功能、保护功能及测量功能， 控制功能可通过与外部接触器配合实现电机的多种起动方式，保护功能可实现电机异常运行 的各种保护，测量功能对电机运行参数和状态进行检测。 测量功能：即对电机运行参数和状态进行检测。SDM800系列智能电动机保护控制器可 以对电流、电压、功率、频率、功率因数等交流电量进行测量处理，并以这些电参量为依据 对电动机进行起动控制、运行状态保护和远程控制。 保护功能：可实现电机异常运行的各种保护。SDM800系列智能电动机保护控制器与交 流电动机回路中的接触器配合使用，具备对电动机的相序错误、缺相、起动时间过长、过载、 堵转、欠载、欠功率、漏电、温度过高、欠压、过压、不平衡等最多12项保护功能。 控制功能：可通过与外部接触器配合实现电机的多种起动方式。SDM800系列智能电动 机保护控制器具备对电动机进行直接起动、可逆（双向）控制、各种减压起动和双速控制的 控制功能（共有7种起动方式可供用户选择）。此外，SDM800系列智能电动机保护控制器还 具备失压后电动机重起动（或自起动）等控制功能。 二．接线方式及注意事项 SDM800系列智能电动机保护控制器有3排接线端子，具体接线图如下表： 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 DI1 DI2 DI3 DI4 DI5 DI6 DI7 DI8 DI9COM AO+ AO- 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 DO1+ DO1- DO2+ DO2- DO3+DO3-DO4+DO4-AI+AI- RT1 RT2 8 7 6 5 4 3 2 1 33 485A 485B 485G UC UB UA N L 显示接口Dix：第x路开关量输入 COM：开关量输入共地端 AO：模拟量输入 DOx：第x路继电器输出 AI：漏电信号输入 RT1、RT2：温度检测输入（热敏电阻PTC输入） 注意：以上功能并非所有型号的SDM800系列智能电动机保护控制器都具有，因而可能并不需要对所有的端子进行接线，使用时请对照具体的型号及相应接线图。 （详细接线图见说明书最后部分） 用户正常使用SDM800系列智能电动机保护控制器前，建议遵循如下步骤： 1．充分进行需求分析，确定电机控制方式（即起动方式） 2．研究保护对象，确定保护功能选项 3．依据保护对象现场运行要求，进行保护参数的整定 4．电机回路断电时，测试开关量状态 5．通电现场调试

(完整版)电机与电气控制选择题试题库答案]

湖南铁道职业技术学院 《电机及电气控制》选择题试题库答案 1.交流接触器的 B 发热是主要的。 A、线圈 B、铁心 C、.触头 2.直流接触器通常采用的灭弧方法是 C 。 A、栅片灭弧 B、电动力灭弧 C、磁吹灭弧 3.由于电弧的存在将导致A 。A、电路分断时间加长B、电路分断时间缩短C、 电路分断时间不变 4.某交流接触器在额定电压380V时的额定工作电流为100A，故它能控制的电机功率 约为 B 。（1KW为2A电流）A、50KW B、20KW C、100KW 5.在延时精度要求不高，电源电压波动较大的场合，应使用 C 时间继电器。 A、空气阻尼式 B、电动式 C、晶体管式 6.下列电器中不能实现短路保护的是B 。 A、熔断器 B、热继电器 C、空气开关 D、过电流继电器 7.按下复合按钮时 B 。 A、动断点先断开 B、动合点先闭合 C、动断动合点同时动作 8.热继电器过载时双金属片弯曲是由于双金属片的B 。 A、机械强度不同 B、热膨胀系数不同 C、温差效应 9.在螺旋式熔断器的熔管内要填充石英沙，石英沙的作用是A 。 A、灭弧 B、导电 C、固定熔体使其不摇动绝缘 10.在下列型号中，行程开关的型号为 B 。 A、LA19—2H B、LX19—111 C、LW6—3 11.某三相变压器的一次二次绕组联结如图，则它的联结组是（A ） A，Y，d1；B，Y，d7； C，Y，d11；D，Y，d5。 12、若变压器带感性负载，从轻载到重载，其输出电压将会（B）。A、升高；B、降低； C、基本不变； D、不能确定。 13、欲增大电压继电器的返回系数，应采取的方法是：（ B ） A、减小非磁性垫片厚度 B、增加非磁性垫片厚度 C、增加衔铁释放后的气隙 14、X62W万能铣床主轴要求正反转，不用接触器控制，而用组合开关控制，是因为（B ）。 A、节省接触器 B、改变转向不频繁 C、操作方便

三相异步电动机过电流保护方法分析

三相异步电动机过电流保护方法分析 三相异步电动机是工农业生产中最常用的动力源,但是由于三相异步电动机运行环境千差万别,特别是在高温、高湿、多尘的工作条件下,更易出现堵转、短路、断相、长期过载导致绝缘受损等故障,若不及时排除,就会出现电动机拒动、绕组绝缘损坏、使用寿命缩短、线路保护装置跳闸,甚至烧毁电机等情况,从而影响正常生产和设备的安全运行。为了确保电动机安全、可靠运行,必须对各种易发故障建立完善保护。 一、故障分析 决定三相异步电动机使用寿命的因素很多,电气方面主要是绝缘老化引发的绕组损坏。导致绝缘老化的因素有潮湿、尘埃、腐蚀性气体、过电压、过电流以及热作用引起的损坏,其中热作用对绝缘老化损坏与电动机寿命关系重大。一般认为绝缘材料温度超过允许值8～100℃,其寿命减半,引起绕组出现过热现象的常见故障有: (1)电网电压低、电动机起动时间长、长期过载或频繁起动。 (2)长期受腐蚀性气体、热、潮湿或机械作用。 (3)机械故障造成电动机转子堵转而引发定子绕组电流骤增。 (4)电网电压不平衡或波动太大、电动机缺相运行、绕组电流失衡增大。 以上几类常见故障,几乎都与电动机运行参数——电流强度有直接关系,电动机典型故障电流变化情况列表如下: 二、保护方法 我国传统的三相异步电动机保护是热继电器加熔断器,但是用热继电器保护过载和缺相有其局限性,灵敏度调高了,容易发生误动作,灵敏度调低了起不到保护作用。随着半导体模拟器件的兴起及普及,出现了一批性能比较可靠、功能多样化的电子式电动机保护器,对电动机的可靠运行提供了较可靠的保障,但这类产品仍有整定精度不高、采样精度不高的缺陷。利用对预埋在电动机绕组内的温度传感器(通常为热敏电阻)的特性进行检测,当出现各种故障导致绕组温升过高时,温度传感器的特性(如热敏电阻的电阻值)发生变化,并转换成开关量输出,经过放大驱动动作机构,从而有效地对电动机进行保护,但这种保护成本和安装技术都很高,普及率低。 为达到安全可靠的全面保护,只靠设计一种保护方法是不行的,必须全面分析各种故障引起的电流异常情况,采用智能保护器或多功能保护器来保护三相步电动机的安全运行,保护器的设计功能如下:

浅谈机电一体化中的电机控制与保护

浅谈机电一体化中的电机控制与保护 近几十年来随着电子技术及现代控制理论的发展，电动机在工农业生产及人们的生活中都有其广泛的应用，特别是在机电一体化中，更需要电动机的应用，本文中依据机电一体化技术的发展前景，从电机的结构与工作原理入手，分析电机的控制与保护，及继电器的保护现状与发展。 标签：机电一体化；继电器保护；电动机 机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 一、电机执行机构的组成 目前较常用的主要是交流电动机，它可分为三相异步电动机、单相交流电动机两，前一种比较多的用在工业上，而后一种通常用在民用电器上。从电机的结构上看，主要分为控制部分和执行驱动部分，控制部分主要由三相PWM波发生器、单片机、智能逆变模块、整流模块、A/D、故障检测、输入输出通道等组成；执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。 二、电动执行机构的工作原理 霍尔电流、电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号，经A/D转换后送入单片机。单片机通过8255控制PWM波发生器，产生的PWM波经光电耦合作用于逆变模块IPM，实现电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工作时所需要的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。 三、电机中控制系统各功能元件选型 1.电机阀位及速度控制 实现电机执行机构的阀位和速度的控制需要解决的关键性技术问题主要有五个方面，分别是阀门柔性开关的控制、阀位的极限位置的判断、电机保护的实现、准确定位与模拟信号的隔离。对于机电一体化中电机阀门位和速度的控制，微处理器根据测得的变频器输出电压和电流，通过计算得出输出力矩，如果输出力矩达到或大于设定的力矩，那么就会自动降低运行速度。 2..单片机 选用INTEL公司生产的8031单片机，它主要通过并行8255口担负控制系统的信号处理：接收系统对转矩、阀门开启、关闭及阀门开度等设定信号，并提

过流保护方向元件测试

在双侧电源线路上，电流保护应增设方向元件以构成方向电流保护，增设方向元件后， 只反映正向短路故障。对电流保护Ⅱ段，装设方向元件后可不与反方向上的保护配合，有时可以提高灵敏。同时，将低电压元件引入方向电流保护，可提高方向电流保护的工作可靠性，有时也可提高过电流保护的灵敏度，低电压闭锁元件的动作电压一般取 60%~70% 的额定电压。 在微机保护中，为了减小和消除死区，反映相间短路故障的方向元件广泛采用 90°接线。即在三相对称的情况下，当功率因数 cos φ=1 时，接入继电器的电流 Ik 与接入继电器的电压U k 相位相差 90°。各相功率方向元件所接电流、电压量如图 1.1.2 所示。 图 1.1.2 90°接线功率方向元件 图 1.1.3 90°接线功率方向元件动作 原理示意图 在图1.1.3中，以 k U 为参考相量，向超前方向（逆时针方向）做ja k e U 相量，再做垂 直于ja k e U 相量的直线ab ，其阴影侧即为k I 的动作区。因此功率方向元件的判据为

满足（式1-1）时,Ik处于动作区内，正方向功率方向元件动作，表示故障点在保护安装处正方向；满足（式1-2）时，Ik处于非动作区内，反方向功率方向元件动作，表示故障点在保护安装处背后。 下面以RCS-9612A 线路保护装置为例，介绍过流保护方向元件的测试方法。其他具有相同保护原理的保护测试可参考此测试方法。 图1.1.4 低压闭锁方向过流Ⅱ段的逻辑框图 1、保护相关设置 （1）保护定值设置：

（2）保护压板设置： 在“保护定值”里，把“过流Ⅱ段投入”、“过流Ⅱ段经方向闭锁”均置为“1”，其他控制字均置为“0”。（即过流Ⅱ段保护经方向闭锁，但不经电压闭锁）注：对于有过流保护硬压板投退的保护装置，还应把“过流保护”硬压板投入。 2、试验接线： 本次试验接线同图1.1.1 所示。 3、过流保护方向元件测试（灵敏角测试）在“交流试验”菜单里，可以用手动和自动两种方式分别对过流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的方向元件进行测试。在测试的过程中，为了保证结果的正确性，建议把非测试段退出。 下面以“过流Ⅱ段”为例，来介绍用“交流试验”中的自动方式来测试A 相功率方向元件（Ik = I A ，U k =U BC ，动作区域为-135°~45°）的方法。最大灵敏角定义：电压超前电流的角度为正，反之为负。假设右图所示的IC为灵敏角指向，UAB为参考方向0°，则该保护的灵敏角即为：－45°，两动作边界分别为45°、－135°（阴影部分为动作区）。 图1.1.5 功率方向角（电压电流相位关系）

PMAC801A智能型电动机保护控制器

PMAC801A智能型电动机保护控制器 产品说明书 V1.11

安全注意事项 危险和警告! 本设备只能由专业人士进行安装。 对于因不遵守本说明书的说明而引起的故障，厂家将不承担任何责任。 注意事项提示! 在拆除此仪器包装后，设定或使用前，请先阅读此说明书的全部内容。对于注明为「注」的内容请额外予以关注。 为确保此电动机保护设备的保护功能得到良好的使用，请用户依照本说明书的所述方式来对保护设备进行安装、设定、使用。 本说明书不旨在包含所有细节或装置的变更，也未能提供所有与安装、运行、维护方面有关的每种可能的偶然情况。如果想得到更进一步的有关信息或本说明书中没有充分说明的购买者所需的特殊问题时，请与本公司联系。 第1页共28页

第1章产品介绍 1.1设计说明 PMAC801A智能型电动机保护控制器是集电动机的测量、保护和控制功能于一体新一代增强型的高性能电动机保护装置。适用于额定电压为AC380V或AC690V的普通三相交流异步电动机。取代了电动机控制中心（MCC）中常用的分散装置，大大简化电动机控制回路结构，提高电动机控制的可靠性及先进性，同时也降低了综合应用成本。 控制器采用模块化设计，分体式安装，体积小，结构紧凑，可扩展，安装方便，可安装在1/4抽屉柜中。它由主体、CT模块、显示模块三部分组成。 1.2产品特点 ■模块化设计，包含主体模块、CT模块、显示模块等； ■产品内置多达21种保护功能； ■实现电动机回路的三相电流、接地/漏电电流、电流不平衡率、三相线电压、频率、功率因数、有功功率、无功功率、有功电度等多种电参数的测量； ■内置直接启动、双向可逆启动、星/三角启动、自耦变压器启动等多种启动方式，用户可根据电动机启动方式自行选择设置； ■控制器主体提供9路开关量输入，用于启停信号、复位信号和接触器状态等信号输入； ■提供5路继电器输出，满足多种启动方式和保护动作，并具有保护跳闸（或报警） 第2页共28页

机电一体化中的电机控制与保护

机电一体化中的电机控制与保护 摘要 依据机电一体化技术的发展前景，提出一种新型电动执行机构的设计方案，详细介绍了该执行机构各功能元件的选型与设计、阀位及速度控制原理以及各种关键问题的解决方法。该执行机构将阀门、伺服电机、控制器合为一体，采用8031单片机、变频技术实现了阀门的动作速度和位臵控制，解决了阀门的精确定位、阀门柔性开关、极限位臵判断、电机保护及模拟信号隔离等技术问题。现场运行情况表明，该电动执行机构具有动作快、保护完善以及便于和计算机通讯等优点，充分利用了机电一体化技术带来的方便快捷。 关键词：电动机阀门继电器保护机电一体化技术总结

目录 内容摘要 (1) 引言 (3) 第1章机电一体化技术发展历程及其趋向 (4) 1．1 机电一体化技术发展历程 (4) 1．2 机电一体化发展趋向 (4) 第2章机电一体化中电动执行机构的硬件设计及工作原理 .. 7 2.1系统工作原理 (8) 第3章机电一体化中阀位及速度控制原理 (11) 第4章关键技术问题的解决 (13) 第5章机电一体化中继电器保护的现状与发展 (14) 5.1继电保护发展现状 (14) 5.2 继电保护的未来发展 (16) 5.2.1 计算机化 (16) 5.2.2 网络化 (17) 5.2.3 保护、控制、测量、数据通信一体化 (18) 5.2.4 智能化 (19) 结束语 (20) 参考文献 (21)

引言 在现代化生产过程控制中，执行机构起着十分重要的作用，它是自动控制系统中不可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比，一旦出厂，这一速度固定不可调整，其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊断措施以及必要的通信手段，系统的安全性较差，不便与计算机联网。鉴于以上原因，采用传统的大流量电动执行机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。随着计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用，这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执行机构，采用机电一体化技术，将阀门、伺服电机、控制器合为一体，利用异步电动机直接驱动阀门的开与关。通过内臵变频器，采用模糊神经网络，实现阀门的动作速度、精确定位、柔性开关以及电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和可控硅换向开关模件、机械传动装臵和复杂、昂贵的控制柜和配电柜，具有动作快、保护较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明，该执行机构工作稳定，性能可靠。自电子技术一问世,电子技术和机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注重. .

电动机保护用热继电器的合理选择与使用

电动机保护用热继电器的合理选择与使用 1.前言 热继电器是一种传统的保护电动机的电器，它具有与电动机容许过载特性相同的反时限动作特性，主要用于三相交流电动机的过载保护与断相保护。从目前的情况来看，由于没有选择与使用好热继电器而引起电动机烧毁的事故，仍然时有发生。如何合理地选择与使用热继电器，也仍是一个值得关注的问题。我们从长期的实际工作中，全面总结出了这方面的经验，供大家参考。 2.热继电器类型的选择 从结构上来说，热继电器分为两极型和三极型，其中三极型又分为带断相保护和不带断相保护两种，其型号及其意义如下。 另外，从热继电器的产品目录上还有额定电压、额定频率、额定工作制、使用温度范围、安装类别、防护等级等有关数据。 三极型的热继电器主要用于三相交流电动机的过载与断相保护。当电动机定子绕组为星形接法时，可以选用一般的三极型热继电器。因为星形接法的电动机，相电流等于线电流，无论电动机是过载运行还是断相运行，串接在主回路中的热元件都会因电流过大而使热继电器触头动作，保护电动机；如果电动机定子绕组为三角形接法，一般需要选用带断相保护的热继电器。因为三角形接法的电动机，当其引出线上发生一相断线（常见的是熔断器熔断）而缺相运行时，线电流I L等于电机相电流I P的1.5倍（如图1）,不再是倍的关系，使得线电流不能正确反映出相电流，即串接在主回路中的热元件不能准确反映电机绕组是否真正过载，此时如果选用不带断相保护的热继电器，就不能很好地起到保护作用。 图1 热继电器产品目录上的其它数据，在类型选择时，考虑一下与热继电器实际使用情况相一致就行。

图2 除了上述通用型热继电器的选择外，还有些专用型热继电器。如大容量电动机用的自带专用互感器的JR20-160及以上的热继电器；重载起动的电动机用的3VA型热继电器等等。只要按它们各自适用的情况选择就行了。 值得提醒的是，有些类型的热继电器，如JR0、JR9、JRl4、JRl5、JRl6—A、B、C、D 等，国家已下令淘汰，选择时就不应再考虑了。 3.热继电器电流的选择 热继电器电流的选择包括热继电器额定电流的选择与热元件额定电流的选择两个方面。 1)热继电器的额定电流，选择时一般应等于或略大于电动机的额定电流；对于过载能力较弱且散热较困难的电动机，热继电器的额定电流为电机额定电流的70%左右。如果热继电器与电动机的使用环境温度不一致时，应对其额定电流作相应调整：当热继电器使用的环境温度高于被保护电动机的环境温度15℃以上时，应选择大一号额定电流等级的热继电器；当热继电器使用的环境温度低于被保护电动机的环境温度15℃以上时，应选择小一号额定电流等级的热继电器。 2)热元件的额定电流，选择时一般应略大于电动机的额定电流，取1．1～1．25倍，对于反复短时工作、操作频率高的电动机取上限。如果是过载能力弱的小功率电机，由于其绕组的线径小，过热能力差，应选择其额定电流等于或略小于电动机的额定电流。如果热继电器与电动机的环境温度不一致（如两者不在同一室内），热元件的额定电流同样要作调整，调整的情况与上述热继电器额定电流的调整情况基本相同。 4.热继电器质量的检查 在确定了热继电器的类型与电流等级之后，购买热继电器时要对其质量进行检查。我们对热继电器进行了过流试验，发现有些热继电器的热元件动作不符合所要求的安秒特性；有些构件的配合间隙过大，当双金属片过热弯曲时不能推动导板使动断触头打开；还有些制造工艺较差，构件上存在着毛刺或凹凸不平的现象，使得动断时运动受阻。因此购买热继电器时不仅只作外观检查，还要看其内部的构件配合是否合理，动作是否灵活，电流调节旋钮是否起作用，连接片是否焊牢等；然后进行校验，即按技术要求给热继电器的热元件通以L 2、1．5或2倍的额定电流，看其动作是否符合技术性能的要求，校验的具体方法按相关资料或产品说明书进行。

机电一体化中的电机控制与保护探讨

机电一体化中的电机控制与保护探讨 发表时间：2018-06-14T09:33:12.700Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：曾琴 [导读] 摘要：随着科学技术的发展，机电一体化已成为一门新型的自成体系学科。 （杭州杭开环境科技股份有限公司浙江杭州 310015） 摘要：随着科学技术的发展，机电一体化已成为一门新型的自成体系学科。机电一体化的主要特点是从系统化的角度出发，为了实现多功能、高质量、高可靠性、低能耗等目标，将群体技术：机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等进行合理的配置和布局，并根据系统功能与优化组织目标加以操作，从而达到理想的目标。机电一体化作为一门新型的综合性技术，并不是新技术之间的简单拼凑与结合，它涵盖了技术和产品两个方面，这也是与其机械电气化之间的根本区别。机电一体化技术已广泛应用于微电机装置，赋予了现代机械设备自动检测、自动调节与控制等，其有效地促进了生产效率的提高。 关键词：机电一体化；组成及工作原理；问题；措施 1、机电一体化中电动机构的组成及工作原理 1.1 电机执行机构的组成 目前较常用的主要是交流电动机，它可分为三相异步电动机、单相交流电动机两，前一种比较多的用在工业上，而后一种通常用在民用电器上。从电机的结构上看，主要分为控制部分和执行驱动部分，控制部分主要由三相PWM波发生器、单片机、智能逆变模块、整流模块、A/D、故障检测、输入输出通道等组成；执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。 1.2 电机的工作原理 电机驱动系统由电流电压传感器和位置传感器检测，得出逆变模块三相输出电流、电压及阀门的位置信号，然后由A/D转换后送入单片机。通过控制pwm波发生器的功能，单片机最终实现了电机的运行控制。从整流电路380V电源获得由逆变器模块所需要的直流电压信号。电动机转动的基本工作原理是三相对称绕组中通人三相对称电流产生圆形旋转磁场，转子导体切割旋转磁场感应电动势和电流，转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转距，驱使电动机转子转动。 2、电机的控制与保护装置所存有的问题 2.1电机控制保护装置的使用难以达到需求 在现阶段，所使用的电机控制保护装置还不够发达，尚未达到机电一体化应用中的电机控制与保护的需求。因为所使用的电机控制保护装置多是凭借电热原理和电磁原理，利用热继电器的过载保护功能和熔断器的短路保护而进行的，由于这种零部件本身的不足，导致机电控制与保护还存在缺陷，因此，在机电产品的设计过程中，要将设计、控制与保护融为一体、综合考虑，使电机控制与保护装置实现多样化和全面化。 2.2电机的控制与保护技术 第一，电动机的设计应考虑到后期保护及其控制。无论是设计、控制还是保护，都应该做到一体化。第二，应该提高自身的保护装置具备多样化和全面化的特点，对于数据的处理能力要有一定程度的提升。最后，有必要改进具体的监测手段，在具体操作过程中加以适当改进。只有数字化处理系统才能达到这种检测效果，数字化方式是电机控制保护装置的未来发展趋势。 3、机电一体化应用中电机控制与保护的措施 电机设备是机电一体化体系中重要的组成部分，在进行机电一体化应用模式的推广中，电机设备的主要执行机构由两个主要的部分组装而成。首先是执行驱动部分、其次是控制部分；执行驱动部分主要通过位置传感器、三相伺服电机等相关设备共同组成，而控制部分则是传统的单片机、变频器、输入通道等相关组成设备共同组成。两者相互协调、共同发挥作用。 3.1改善电机控制与保护装置的措施 在机电一体化应用中，电机设备的执行机构主要分为：控制部分与执行驱动部分，其中控制部分主要是由单片机、IPM逆变器、PWM 泼发生器、整流模块、A/D 与 D/A 转换模块、输入通道、输出通道、故障检测与报警电路等组成；执行驱动部分则主要是由三相伺服电机位置传感器等组成在电机设备正常运行的情况下，霍尔电流、位置传感器、电压传感器等将逆变模块的三相输出电流电压与阀门的位置信号等经过A/D 转换后，传输至单片机，通PWM波发生器的控制，产生的 PWM波在光电耦合的作用下，传输至逆变模块IPM，从而实现对于电机设备的变频调速与阀位控制。 3.2准确检测电流与电压 电流与电压的检测是电机控制与保护装置在机电一体化应用中非常中重要的一项操作。其有利于逆变模块以及电机力矩等故障的正确诊断，然而采用普通的电流与电压传感器是难以实现此目标的，为了能够正确而又迅速地排除故障问题，应该选用IPM输出电压以及霍尔型电流互感器，这样才能更加科学、有效地检测IPM输出三相电流与电压，进而达到最终的目标。 3.3对阀门与速度的控制 在电机控制保护装置的实际应用中，对阀门和速度的控制是不可缺少的。在我国主要采用的是双环控制方案，其中内环是速度环，外环是位置环。速度环的目的是为实现对于电机实际转速的调节与控制而进行的一系列操作，这个目的是通过使用速度调节器，将PWM波发生器的载波频率进行调节而达到的。外环的作用是向内环提供相应的速度设定值，这一过程是根据外环的当前位置速度设定，并使用速度给定发生器来实现的。在机电控制保护装置的阀门与速度控制中，由于大流量阀门执行机构在运行中存在匀速、加速或减速等阶段，而且实际位置与给定位置存在不确定性，从而导致阀门与速度控制存在困难，这就需要在对其调节中，要根据阀门与给定阀门的比较，对速度进行调节。 3.4单片机与位置检测电器 从单片机上实现对电机的控制与保护，主要从两个方面入手，首先单片机通常采用并行接口的方式，来进行控制保护系统的信号处理工作，比如阀门的开启与关闭、接收系统对转矩等，其次，当IPM逆转器发出故障时，可对IPM逆转器发出的故障信号做处理，从这两方面达到对电机的控制欲保护目的。位置检测电路的作用是为操作提供准确、有效的位置信号，传统的电控制保护装置与现今的电机控制保护装置大有不同，传统的电动控制保护装置的执行机构，大部分使用绕线电位器、差动变压器与导电塑料电位器等装置，效果不理想，现今使用位置传感器，其优势在于稳定性高、精度高、无触点、无线性区限制与不受温度限制，效果较为理想。

电机与电气控制技术试题库和答案(供参考)

电机与电气控制技术试题库及答案 一、名词解释：（每题5分） 1、低压电器：（B） 是指在交流额定电压1200V，直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器。 2、主令电器：（B） 自动控制系统中用于发送控制指令的电器。 3、熔断器：（B） 是一种简单的短路或严重过载保护电器，其主体是低熔点金属丝或金属薄片制成的熔体。 4、时间继电器：（B） 一种触头延时接通或断开的控制电器。 5、电气原理图（B） 电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的电路图 6、联锁（C） “联锁”电路实质上是两个禁止电路的组合。K1动作就禁止了K2的得电，K2动作就禁止了K1的得电。 7、自锁电路：（C） 自锁电路是利用输出信号本身联锁来保持输出的动作。 8、零压保护（B） 为了防止电网失电后恢复供电时电动机自行起动的保护叫做零压保护。 9、欠压保护（B） 在电源电压降到允许值以下时，为了防止控制电路和电动机工作不正常，需要采取措施切断电源，这就是欠压保护。 10、星形接法：（A）

三个绕组，每一端接三相电压的一相，另一端接在一起。 11、三角形接法：（C） 三个绕组首尾相连，在三个联接端分别接三相电压。 12、减压起动（A） 在电动机容量较大时，将电源电压降低接入电动机的定子绕组，起动电动机的方法。 13、主电路：（A） 主电路是从电源到电动机或线路末端的电路，是强电流通过的电路， 14、辅助电路；（B） 辅助电路是小电流通过电路 15、速度继电器：（C） 以转速为输入量的非电信号检测电器，它能在被测转速升或降至某一预定设定的值时输出开关信号。 16、继电器：（C） 继电器是一种控制元件，利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力（有触头式）或使输出状态发生阶跃变化（无触头式）17、热继电器：（C） 是利用电流的热效应原理来工作的保护电器。 18、交流继电器：（C） 吸引线圈电流为交流的继电器。 19、全压起动：（C） 在电动机容量较小时，将电动机的定子绕组直接接入电源，在额定电压下起动。 20、电压：（A） 电路两端的电位差 21、触头 触头亦称触点，是电磁式电器的执行元件，起接通和分断电路的作用。

《电机与控制技术》期末试题(b)

2010－2011年度第二学期《电机与控制技术》期末试题 班别：姓名：座号：评分： 一、填空题：（每空1分，共20分） 1、常用的低压电器是指工作电压在交流 V以下、直流 V以下的电器。 2、低压开关主要用于、以及和电路。 3、熔断器用于保护，热继电器用于保护，它们都是利用 来工作的。 4、触头系统按功能不同可分为和两类。 5、接触器可用于频繁通断电路，又具有保护作用。 6、画原理图时，控制电路、信号电路、照明电路要跨接在相电源线之间，依次画在主电路的侧，且电路中的耗能元件要画在电路的方，而电器的触头画在耗能元件的方。 7、降压启动是指利用启动设备将适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其恢复到正常运转。 二、选择题：（每小题1分，共10分） 1、低压开关一般为。 ａ、非自动切换电器ｂ、自动切换电器ｃ、半自动切换电器 2、功率小于电动机的控制电路仍可以采用HK系列刀开关。 ａ、5.5千瓦ｂ、7.5千瓦ｃ、10千瓦 3、HH系列刀开关采用贮能分合闸方式主要是为了。 ａ、操作安全、方便ｂ、减小机械磨损ｃ、缩短通断时间 4、用于电动机直接启动时，可选用额定电流等于或大于电动机额定电流的三极刀开关。 ａ、1倍ｂ、3倍ｃ、5倍

5、熔体的熔断时间与。 ａ、电流成正比ｂ、电流的平方成正比ｃ、电流的平方成反比 6、熔断器过载动作的物理过程体现了过载保护特性。 ａ、定时ｂ、瞬时ｃ、延时 7、熔断器的最小熔化电流必须额定电流。 ａ、等于ｂ、小于ｃ、大于 8、交流接触器短路环的作用是。 a、消除铁心振动 b、增大铁心磁通 c、减缓铁心冲击 9、交流接触器发热是主要的。 a、线圈 b、铁心 c、触头 10、热继电器主要用于保护电动机的。 a、短路 b、过载 c、温升过高 三、判断题：（每小题1分，共10分） 1、刀开关安装时，手柄要向上装。接线时，用电器接在上端，下端接电源线。（） 2、热继电器和过电流继电器在起过载保护作用时可相互替代。（） 3、欠电压继电器和零电压继电器的动作电压是相同的。（） 4、接触器除通断电路外，还具备短路和过载的保护功能。（） 5、所谓触头的常开的常闭，系指电磁系统通电动作后的触头状态。（） 6、接触器的电磁线圈通电时，常开触头首先闭合，继而常闭触头断开。（） 7、熔体的熔断时间与电流的平方成正比关系。（） 8、在装接RL1系列熔断器时，电源线应接在上接线座。（） 9、在同样电参数下，直流电弧要比交流电弧容易熄灭。（） 10、银质触头表面氧化膜对接触性能影响较大。（） 四、问答题：（每小题5分，共10分） 1、什么是过载保护？为什么电动机要采取过载保护？熔断器能否代替热电器来实现过载保护？为什么？

电机与电气控制试题答案

. 石家庄职业技术学院2010-2011学年第一学期 ［140705-1］ 电机与电气控制 试卷（B ）答案 一、填空题（每小题1分，共20分） 1、一般仪表用电压互感器二次侧额定电压为 100V ，电流互感器二次侧额定电流为 5A 。 2、直流电动机的机械特性是指 电磁转矩 与__转速__之间的关系。 3、笼式三相异步电动机常见的降压起动方法有定子串电阻或电抗降压起动、 自耦变压器减压起动 、星三角降压起动等。 4、三相异步电动机根据转子结构不同可分为 笼型 和__绕线_两类。当电源电压一定，负载转矩增加时，则转子转速 下降 ，定子电流 上升 。（填“上升”或“下降”） 5、某10极50HZ 的电动机，其三相定子磁场的转速为 600 r/min ，若额定转差率s=0.05，则转子额定转速为 570 r/min 。 6、对直流电动机的电磁转矩a T I C T Φ=公式中各物理量的含义，T C 表示转矩常数，Φ表示_每极磁通_，a I 表示 电枢电流 。 7、常用的电气控制系统图有：电气原理图 、 电气元件布置图、电气安装接线图等。 8、过电压继电器的作用为 过电压保护和控制 。 9、熔断器具有 短路 保护或 过载 保护功能。 10、低压电器中，常用的灭弧方法有双断口灭弧、 磁吹灭弧 、 栅片灭弧 、灭弧罩灭弧等。

二、判断题（正确的画√，错误的画×，每小题1分，共10分） （×）1、变压器可以改变交流电压，也可以改变直流电压。 （√）2、直流电动机的额定功率指转轴上输出的机械功率。 （√）3、变压器是一种将交流电压升高或降低，并且又能保持其频率不变的静止电气设备。 （×）4、三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。 （√）5、螺旋式熔断器熔管内填充的石英沙是起灭弧作用的。（√）6、他励直流电动机降压或串电阻调速时，静差率越大，调速范围越大。 （×）7、一台电磁线圈额定电压为220V的交流接触器在交流220V 和直流220V的电源上均可使用。 （×）8、热继电器过载时双金属片弯曲是由于双金属片的机械强度不同。 （×）9、在电路图中，各电器元件触头所处的状态都是按电磁线圈通电或电器受外力作用时的状态画出的。 （√）10、异步电机只有转子转速和磁场转速存在差异时，才能运行。 三、选择题（每小题1分，共20分） 1、变压器空载电流小的原因是（ C ）。 A、一次绕组匝数多，电阻很大 B、一次绕组的漏抗很大 C、变压器励磁阻抗很大 D、变压器铁心的电阻很大