淺談三相異步電動機的智能保護裝置設計

陳志文

[摘 要] 在很多生產生活中都會用到電動機，而電動機在物理原理上是由電能不斷轉換成機械能的一種動力設備，這也是日常生活中最為重要的動力機械。雖然它有多種多樣的優點，但是在實際的使用過程中會由于環境、人員使用問題使得電動機出現各種各樣的問題，為了保證生產生活的正常運行，就必須減少電動機的故障發生。針對平時出現最多的故障、原因、保護措施進行研究分析。

[關 鍵 詞] 三相異步電動機；保護裝置；組成以及原理

[中圖分類號] G718.1 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）11-0049-01

三相異步電動機是在生產的領域中使用最為廣泛的一種電動機，同樣也是作為供電系統的主要電能的消耗者，因此，電動機的穩定運行顯得尤為重要。但是在實際的生產過程中，會由于高溫、粉塵等各式各樣的原因導致電動機不能正常運行。所以，運用一定的技術手段保證電動機的正常工作是一項十分重要的任務。電動機的傳統保護裝置由于保護的精度很低、動作時間的誤差很大，使得它們難以滿足現代生產的需求。所以，研究智能的電動機保護裝置便顯得十分重要。

一、三相異步電動機的故障原因

引起三相異步電動機故障的原因主要有兩方面：外部環境和主體的構造。外部環境的原因主要有：如果電源的電壓過低時就會造成電流變大，如果傳動機構不靈活會造成卡組。主體構造的原因主要有：如果軸承過度損壞便會使得過載；軸承與轉軸之間若不堅固都會造成電動機啟動后轉動的聲音不正常；或是單相的繞組會造成匝間短路；而如果風葉壞掉，會使得散熱艱難，溫度便會無休止的升高。機械方面的原因也有很多，我們可以從安裝的方面來解決。

二、智能保護裝置系統組成以及原理

（一）基本構成

三相異步電動機的智能保護裝置是新研發的一種電子的多功能綜合保護裝置。它是一種低壓保護裝置，例如過載保護、過壓、漏電以及缺相等。這種智能保護裝置有很多優點，比如省電、可靠性高、精度高，可以完美替代傳統的熱繼電器。

（二）工作原理

我們以電動機的過載為例說明三相異步電動機的智能保護裝置的具體工作原理。首先是傳感器將電流轉變成一種線性反映到保護器的端口上，然后通過濾波或是整流環節后，再轉變成與電動機工作時的電流成正相關的直流電壓，然后送到相應的工作部分，再與一開始給定的參數進行參照對比，然后經過DSP回路的處理，來保證功率可以回路，從而使得繼電器恢復正常工作。然而，如果電動機在工作時由于過載就會導致此時的電流快速變大，從而使得電壓的信號快速變大，當電壓值大于保護器的給定值時，過載回路就開始工作，RC延時電路經過一定時間的延時，驅動出口的繼電器就開始工作，使得接觸器快速切斷主回路。這就是電動機過載情況下的工作原理。

三、系統硬件設計

基于DSP為基本核心的硬件系統，具有抗高溫、低溫的能力，且抗強的電磁干擾的能力也較強，精度十分高的優點。本次的智能保護裝置的芯片的特點是，高性能的靜態CMOS技術，電壓為3.3V，30MIPS的執行速度也使得周期大大縮短，周期僅為33NS，從而大大提高了控制器的實效性。首先，芯片包括兩個最為基本的模塊，即為EVA和EVB事件管理模塊，這兩個模塊能夠很好地實現三相反相器的控制和對稱、非對稱的波形，以及3個捕獲單元、16通道轉換器。所以，系統主要采用的是7路信號，2片MAX126芯片、4路采樣、裝換時間12ms。下圖是接口電路的示范圖。

四、保護電路

保護裝置的電路主要是通過繼電器的通斷來完成主要的保護工作。如果在實際工作中，電動機由于種種原因發生了各種故障，此時的DSP芯片就會產生很低的電壓，使得光耦電路來導通，從而使得繼電器繼續恢復正常的運轉，從而也保護了電動機的內部構造。下圖是系統保護電路的基本構造。

本文主要研究的是以DSP為中心的三相異步的電動機在智能保護方面的裝置設計。系統的構造充分實現了DSP的可利用資源，盡可能用最少的外圍器件來實現一個功能十分完善、且性能十分優良的系統，為實現電動機在保護裝置方面低廉的成本開發創造了一條十分可行的道路。這種新型的電子產品對于排除各種障礙有一個準確的報警顯示，可最大限度地防治電動機的燒毀狀況的發生，從而節約了大量的資金。

參考文獻：

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[2]席鑫寧，潘宏俠.基于DSP的電機控制與狀態檢測系統設計[J].大電機技術，2009（3）.