[发明专利]电机综合控制装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种电动机保护及控制装置，通过装置内置传感器和单片机电路实现了电动机电压、电流的测量。

背景技术：

电动机是用电系统的重要负荷，在油田矿区仅注水泵电动机和抽油机电动机就占据了油田生产耗电总量60％以上。为了减少电动机的电能损耗人们采用各种各样的节能控制措施，其中常见的节能控制措施有：通过电能表监视电动机耗电状况、加装电容器对电动机进行无功补偿、采用双功率电动机跟踪负载的变动、利用变频器对电动机进行调速控制，对于一些特定的以电动机为动力的负载往往还要进行电动机的间歇运行控制、降压起动控制、软起动控制和晃电自起动控制等。目前，以上这些控制方式的实现绝大部分都需要安装专用的分离式的控制装置或仪表。在一个电动机系统中安装多个控制装置，使电动机控制系统设备烦多、接线复杂、投资增加、可靠性降低。专用控制装置在控制方式上是相对独立的，难以实现各控制装置之间的逻辑配合。例如：在具有无功补偿的电动机控制系统中，正确的电动机停止操作时应该先切除无功补偿电容器再切除电动机，以防止电动机与补偿电容器之间出现谐振过电压，然而这在采用分离式控制装置的组合系统中很难实现，因此常常出现电容器或电动机被过电压击穿的现象。又如：采用功率跟踪调节器进行电动机绕组切换控制的系统中，功率跟踪调节器与电动机保护器是逻辑分开的不能实现电动机的断电监视，因此在绕组切换时常常因为交流接触器的主接点的粘连发生短路事故。

这类装置主要应用在电动机的保护和节能控制领域，常见的专用控制装置有：电动机保护器、电动机无功补偿控制器、电动机功率跟踪调节器、可编程控制器、专用节能控制装置、数字电能表、功率因数表等。这些控制器的直接控制对象一般是交流接触器、晶闸管模块、软启动器、变频器。

其实，大部分电动机控制装置都是通过电动机电压、电流的测量分析实现其控制功能的。不同功能的控制装置有其不同的信号测量范围，目前电动机保护装置大都是采用带有铁磁材料的电流传感器进行电流的测量。带有铁磁材料的电流传感器在测量电流较小时，磁滞现象会使测量灵敏度低，在测量电流大较时磁路饱和会使测量线性度变差，这对于要求较高测量环节(如：电量计量)是不可行的，就需要安装专用的电流传感器。可见开发多功能电动机控制装置的技术关键在于宽范围电流测量电路的设计。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种为了简化多功能电动机保护控制系统的二次接线，降低系统的整体造价，达到各种控制功能之间的合理配合，提高系统工作的可靠性的一种自带宽范围电流测量电路的电机综合控制装置。一种电机综合控制装置通过线性测量电路实现电动机的保护、计量、节能、控制几种功能。所述的线性测量电路包括三根平行固定铜排，靠近三根固定铜排上分别设有位置相对固定的线性霍尔元件，霍尔元件的测量平面要与所测量铜排中电流所形成的磁场方向垂直，而与相邻铜排中电流所形成的磁场方向平行。还通过单片机控制实现电动机保护、电动机绕组切换、无功动态补偿、软起动、变频器调速的控制以及用电量计量。监控装置本身有三根固定的铜排穿过装置壳体，铜排既是装置三相电源的接入点，又是被控制设备三相电流的测量线。利用铜排和装置内置的线性霍尔元件组成了宽范围的电流测量电路。三根铜排一端接电源，另一端连接用电负载的主控器件的电源进线端。主控器件可以是：控制电动机用的交流接接触器、控制电动机软起动用的晶闸管控制模块、控制补偿电容用的固态继电器以及电动机调速用的变频器等。本监控装置提供二次控制端子可以直接连接各种主控器件的二次的控制线，不需要再接其他中间器件。二次控制端子内部有两种输出控制方式，一种是继电器常开接点控制方式，用于控制不频繁操作的交流接触器。另一种是光电隔离器件直接控制方式，用于控制需要快速频繁操作的固态继电器、晶闸管模块、变频器等。装置用单片机电路实现电流、电压信号的采集与分析，利用采集到的三相电流、电压信号，装置可以计算出电动机负载的有功功率、无功功率、用电量、功率因数等多个控制参数，可以用不同的子程序模块实现不同的控制功能。该综合了几种常用的控制功能，主要有：1电动机通用保护、接触器抖动保护和粘连保护，2电动机用电量计量、电气参数运行监视，3降压启动、晃电自起动、间歇运行、软启动控制，4无功功率跟踪补偿、电动机绕组有功功率跟踪切换控制，5电动机变频调速控制。采用上述结构后，电机综合控制装置同时具有电动机的保护、计量、节能等多项控制功能，解决了各分离控制装置之间资源不能共享、配合困难、接线复杂的问题。电机综合控制装置的功能可以做得比分离装置更加完善，工程安装更简便，造价更低。