[发明专利]一种基于单片机技术的电动机综合保护器及其保护方法

权利要求书

1.一种基于单片机技术的电动机综合保护器，包括单片机，A/D转换模块，电源模块，电流互感器，电流信号调理模块，变压器，电压信号调理模块，JTAG通讯模块，输入单元，复位单元，继电器，接触器和显示单元，

所述电流互感器用于实时采集所述电动机的电流信号，并将采集到的所述电流信号送给所述电流信号调理模块；所述电流信号调理模块通过2K精密采样电阻将交流电流信号转成交流电压信号，然后再经精密整流电路以及滤波电路转换成合适的直流电压信号，并将所述直流电压信号送给所述A/D转换模块；

所述变压器用于实时采集所述电动机的电压信号，并将采集到的所述电压信号送给所述电压信号调理模块；所述电压信号调理模块采用单相桥式整流电路，用于将交流电压信号转换成适合的直流电压信号，并将所述直流电压信号送给所述A/D转换模块；

所述A/D转换模块用于将模拟信号转换成所述单片机可以识别的数字信号，并且将转换的信号输送给所述单片机；

所述电源模块用于将系统输入的5V电压转换成所述A/D转换模块所需要的±12V电压以及所述单片机所需要的3.3V电压；

所述JTAG通讯模块用于向所述单片机写入程序以及调试所述保护器的功能；

所述输入单元用于在所述单片机上设置电流阀值以及电压阀值；

所述复位单元，用于所述单片机上电复位以及人工复位；

所述单片机，用于获取设定值以及电流、电压的实际值，并将实际电流、电压值与输入单元在所述单片机上设置的电流阀值以及电压阀值设定值进行比较，向所述继电器输出相应的控制信号，并将实际电流、电压以及设置的阀值输出到所述显示单元显示；

所述继电器接受所述单片机发送的控制信号，控制接触器开合；

所述接触器通过所述继电器的控制，开合三相电源和所述电动机的连接，实现对所述电动机的保护。

2.根据权利要求1所述的保护器，其特征在于，所述继电器的常开触点与所述交流接触器线圈串联。

3.根据权利要求2所述的保护器，其特征在于，所述电动机的三相电分别与所述接触器三个常开触点串联。

4.根据权利要求1所述的保护器，其特征在于，所述A/D转换模块采用16位A/D转换芯片。

5.根据权利要求4所述的保护器，其特征在于，所述A/D转换芯片为AD7656芯片。

6.根据权利要求1所述的保护器，其特征在于，所述单片机采用STM32F103芯片。

7.根据权利要求1所述的保护器，其特征在于，所述电流互感器为DL-CT14C。

8.根据权利要求1所述的保护器，其特征在于，所述显示单元为LCD显示屏。

9.根据权利要求8所述的保护器，其特征在于，所述LCD显示屏采用TFTLCD显示屏。

10.通过权利要求1所述保护器对所述电动机保护的方法，其特征在于，包括，

1)短路保护：所述单片机将接收到的所述电动机的最大电流值与所述电动机的额定电流比较，当满足以下公式(1)时：

(I_max/I_e)＞7……(1)

Imax：电动机的最大电流；Ie：电动机的额定电流；

所述单片机确认所述电动机短路，向所述继电器发送短路保护信号，所述继电器控制所述接触器切断电路。

2)过载保护：所述电动机过载倍数与电动机允许过载时间t的近似关系：

$t=1500\ln \frac{{\mathrm{\β}}^2-1}{{\mathrm{\β}}^2-\mathrm{\α}}\mathrm{......}\left(2\right)$

t：电动机允许过载时间；β：电动机的过载倍数；α：电动机绕组允许的温升，

当t超出公式(2)的范围时，所述单片机判断为过载，向所述继电器发送过载保护信号，所述继电器控制所述接触器切断电路；

3)欠压保护：当电压满足以下公式(3)时：

U/U_e＜0.8……(3)

U：电动机的工作电压；U_e：电动机的额定电压，

所述单片机判断为欠压，向所述继电器发送欠压保护信号，所述继电器控制所述接触器切断电路；

4)过压保护：过压判别公式为：

U/U_e＞1.2……(4)

U：电动机的工作电压；U_e：电动机的额定电压，

当满足公式(4)时，所述单片机判断为过压，向所述继电器发送过压保护信号，所述继电器控制所述接触器切断电路。