模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器設(shè)計(jì)

關(guān)鍵字：模塊式 電動(dòng)機(jī) 保護(hù)器
    智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器發(fā)展至今，存在兩種發(fā)展趨勢(shì),一種是：多種功能集成在一個(gè)殼體內(nèi)；另一種是：根據(jù)功能劃分模塊，通過(guò)模塊拼裝滿足各種要求。多種功能在一個(gè)殼體內(nèi)的方式，可以減少開(kāi)發(fā)前期的投入，開(kāi)發(fā)周期短，從短期內(nèi)來(lái)看，對(duì)企業(yè)有利。功能模塊化，開(kāi)發(fā)前期投入多，相對(duì)前種方式開(kāi)發(fā)周期會(huì)變長(zhǎng)，但成功后，后期產(chǎn)品維護(hù)方便，可以消除因功能多少引起生產(chǎn)紊亂，產(chǎn)品使用者進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)或改造時(shí)產(chǎn)生停產(chǎn)等不利因素。

模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的優(yōu)勢(shì)

1.1   對(duì)企業(yè)自身的優(yōu)勢(shì)
 
客戶的需求是多樣化的，產(chǎn)品使用環(huán)境不同、實(shí)際生產(chǎn)工藝不同，造成客戶對(duì)產(chǎn)品的需求往往有所不同，同一類產(chǎn)品功能不同，會(huì)引起生產(chǎn)廠家生產(chǎn)上的不同，庫(kù)存管理、分類不同，加大企業(yè)自身生產(chǎn)負(fù)擔(dān)。模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，各模塊功能明確，方便生產(chǎn)，利于存儲(chǔ)。企業(yè)將最基本的保護(hù)功能作為基本模塊，其它高級(jí)保護(hù)、控制、通訊功能作為選配模塊，這樣在客戶需要不同功能時(shí)，在基本模塊基礎(chǔ)上添加對(duì)應(yīng)模塊即可，通過(guò)搭積木方式實(shí)現(xiàn)不同功能的產(chǎn)品。在面對(duì)客戶多樣化需求時(shí)，優(yōu)勢(shì)是不言而喻的。

1.2   對(duì)使用者的優(yōu)勢(shì)
 
模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器適用范圍廣，使用者根據(jù)自身需要選取產(chǎn)品，使用者只需要常規(guī)過(guò)載、斷相等常規(guī)保護(hù)功能時(shí)選取基本模塊即可。需要帶有全面保護(hù)和控制功能，選取基本模塊和所需的模塊進(jìn)行組合。需要帶有全面保護(hù)、控制、通訊、管理分析功能時(shí)，選取基本模塊加多個(gè)模塊進(jìn)行組合。
模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器靈活性高，使用者在設(shè)計(jì)初期選用了基本模塊，而實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)需要更多功能時(shí)，添加模塊即可。當(dāng)使用者遇到系統(tǒng)、功能升級(jí)或改造，而引起設(shè)備升級(jí)、變動(dòng)時(shí)，添加、刪減對(duì)應(yīng)的功能模塊即可完成技術(shù)改造，不必?fù)?dān)心造成停產(chǎn)等影響。
 
模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可靠性高，在使用中如遇到保護(hù)器出現(xiàn)故障，模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器會(huì)自動(dòng)報(bào)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(dòng)機(jī)保護(hù)器的設(shè)計(jì)思想
 
要進(jìn)行模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器設(shè)計(jì)，首先要明確產(chǎn)品使用環(huán)境，模塊種類，以及劃分的依據(jù)。
2.1   產(chǎn)品使用環(huán)境
 
作為保護(hù)類產(chǎn)品，要明確產(chǎn)品的正常工作環(huán)境。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境溫度可選位為：-10 ℃ ～+55 ℃，此溫度可以滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的使用環(huán)境；大氣壓力為：80 kPa～110 kPa（海拔2000 m以下）；相對(duì)濕度為：最濕月的月平均相對(duì)濕度為90%，同時(shí)該月的平均最低溫度為25 ℃，并且在產(chǎn)品上不應(yīng)出現(xiàn)凝露；使用環(huán)境不應(yīng)有腐蝕、破壞絕緣的氣體及導(dǎo)電介質(zhì)，對(duì)于使用環(huán)境內(nèi)有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)的介質(zhì)、產(chǎn)品應(yīng)有防爆措施。戶內(nèi)產(chǎn)品的使用環(huán)境應(yīng)有防御雨、雪、風(fēng)、沙的設(shè)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(dòng)機(jī)保護(hù)器技術(shù)難點(diǎn)
可靠的通訊協(xié)議，用于模塊數(shù)據(jù)通訊處理。此套協(xié)議要帶有模塊識(shí)別、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、沖突檢測(cè)、仲裁等功能。同時(shí)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)格式做好規(guī)定，即起始位、停止位、數(shù)據(jù)位、檢驗(yàn)位，數(shù)據(jù)校驗(yàn)等。傳輸數(shù)據(jù)格式可以參考常規(guī)數(shù)據(jù)傳輸模式，起始位1位，數(shù)據(jù)位8位/7位，停止位1位/2位，校驗(yàn)位1位，檢驗(yàn)位可以選擇奇、偶校驗(yàn)。數(shù)據(jù)傳輸要帶有校驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以采用CRC等校驗(yàn)方式。
 
保護(hù)類產(chǎn)品繼電器輸出是不能誤動(dòng)作的，繼電器輸出通常用于控制電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)或信號(hào)傳輸，一旦出現(xiàn)誤動(dòng)，影響很大。誤動(dòng)的原因有多種，不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范而引起的誤動(dòng)；產(chǎn)品抗干擾性不好，受到干擾引起誤動(dòng)。
 
作為電動(dòng)機(jī)保護(hù)器要符合《GB14048.4低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 機(jī)電式接觸器和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器》和《JB/T10736—2007低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器》等標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)者以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，這樣可以減少功能上的偏差帶來(lái)的誤動(dòng)。
 
由于產(chǎn)品抗干擾性能不好而產(chǎn)生的誤動(dòng)，對(duì)設(shè)計(jì)者有很大的考驗(yàn)。干擾的傳播途徑有很多種，產(chǎn)品供電電源，空間電磁信號(hào)，連接線耦合等，強(qiáng)干擾會(huì)引起產(chǎn)品死機(jī)等工作狀態(tài)不正常。常規(guī)使用看門狗來(lái)保證產(chǎn)品死機(jī)后自動(dòng)復(fù)位的方法，在保護(hù)類產(chǎn)品中并不完全適用，通過(guò)看門狗進(jìn)行復(fù)位時(shí)，繼電器會(huì)出現(xiàn)瞬間工作狀態(tài)跳變，很可能造成誤動(dòng)作。
可編程邏輯功能，使用者對(duì)產(chǎn)品需求多種多樣，將使用者的要求分好類，通過(guò)上位機(jī)配置軟件進(jìn)行功能編程。需要有行業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師參與需求功能庫(kù)的建立，通過(guò)時(shí)盡量在硬件上做到通用化，即硬件采用一個(gè)平臺(tái)，對(duì)硬件平臺(tái)寫入不同的程序（是指由客戶編制的程序），執(zhí)行不同的功能。部分可編程功能可見(jiàn)圖1～圖5。

4   模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器研發(fā)中遇到的問(wèn)題及解決
 
模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器在研發(fā)、測(cè)試中曾遇到如下問(wèn)題：
 
通過(guò)內(nèi)部總線進(jìn)行互聯(lián)時(shí)，某些模塊數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，分析硬件、協(xié)議發(fā)現(xiàn)出問(wèn)題的模塊在收發(fā)處理時(shí)引起錯(cuò)誤操作，對(duì)收發(fā)處理部分重新更改，解決此問(wèn)題。
 
環(huán)境試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)模塊出錯(cuò)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)使用的電路中有元件性能達(dá)不到技術(shù)指標(biāo)，重新設(shè)計(jì)更正后可以通過(guò)環(huán)境試驗(yàn)。
EMC測(cè)試時(shí)，靜電間接放電試驗(yàn)會(huì)引起芯片復(fù)位，對(duì)測(cè)量?jī)x表可以判為合格，但保護(hù)類產(chǎn)品不能出現(xiàn)這樣的誤動(dòng)。經(jīng)反復(fù)分析、測(cè)試、驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)中存在一定問(wèn)題，原設(shè)計(jì)在其它產(chǎn)品中可以正常工作，但在此處參數(shù)上不完全相符，對(duì)電路進(jìn)行更正，可以有效通過(guò)靜電測(cè)試。
5 結(jié)束語(yǔ)
 
模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器是國(guó)家科技部項(xiàng)目，設(shè)計(jì)思想新穎，在國(guó)內(nèi)同行中屬于首創(chuàng)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同行產(chǎn)品在此領(lǐng)域的空白。模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，集測(cè)量、保護(hù)、控制、通訊于一身，產(chǎn)品性能安全可靠，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)施可靠有效的保護(hù)?？梢苑奖愕奶娲鲜綗崂^電器、溫度繼電器等傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)產(chǎn)品，可以通過(guò)和接觸器、斷路器配合實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制、保護(hù)等功能?？梢苑奖愕慕尤隤LC、DCS系統(tǒng)。
 
模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器可以作為MCC核心器件使用，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，原需要通過(guò)PLC加外部傳感器、變送器才能實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在可以交給模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。并且模塊式產(chǎn)品帶有一定的可編程能力，可以作為設(shè)備級(jí)的中心控制器。模塊式電動(dòng)機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品如圖6所示。