模塊式電動機保護器設計

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，可以減少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。企業將基本的保護功能作為基本模塊，其它保護、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**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2000 m以下）；相對濕度為：濕月的月平均相對濕度為90%，同時該月的平均低溫度為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AC 220V，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**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，在國內同行中屬于前列，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，產品性能可靠，可以對電動機實施可靠**的保護�？梢苑奖愕奶娲�老式熱繼電器、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。