模块式电动机保护器设计

倍过载不饱和。目前,市场上常用的保护级电流互感器，精度可以达到0.5级，在保护类产品中使用，效果很好。电机电流小于等于100A时，采用一体式模块互感器，当大于100A采用外置式电流互感器。电动保护器的过载、断相、堵转、过压、欠压、欠功率等保护功能都是通过对电参数的分析来实现的，测量模块也是模块式电动机保护器的必备模块。

温度模块通过外接PT100、PT1000、Cu50、PTC/NTC等传感器实现温度测量。可以使用温度模块，对电动机绕组、轴承的温度温度进行测量，通过实测的温度值，执行温度保护。还可以通过温度模块的测温功能，对电动机的冷却过程进行精确跟踪，测出实际冷却时间。温度模块可以外接三路温度传感器，可以通过一个温度模块同时对电机绕组、轴承进行测温。

模拟量模块可以实现模拟量输入测量和模拟量变送输出。模拟量输入测量功能，可以被用在现场工艺连锁保护、测量显示等情况，模拟量输入可接的设备包括：电力变送器、模拟信号变送器、转速传感器、角度传感器、位置传感器等设备，通过接收判断上述设备的信号实现对应的工业操作。通过模拟量输出功能，能将电参量、温度、模拟量输入等参数转换为DCS或PLC所需要的模拟量输出信号，由DCS或PLC执行相应的操作。

开关量模块对CPU单元的开关量进行扩展，当CPU单元的开关量点数无法满足使用者需求时，通过外加开关量模块实现产品开关量点数扩展。

常用的现场总线有：MODBUS、PROFIBUS、DEVICENET、CANBUS等，通过外加通讯模块实现与PROFIBUS、DEVICENET等通讯网络进行通讯。采用专用通讯模块来实现，产品在多种通讯网络中使用，使的产品应有灵活性提到提高。

由CPU单元和测量模块组成基本模块，实现基本的测量、保护、控制功能，其它模块作为选配模块，由基本模块加选配模块实现复杂功能。

2.7    模块互联

模块互联直接影响到产品的可靠性。数据交换的处理是产品稳定工作的关键，常用的通讯接口SPI、IIC、UART、CAN 等，都有自身的特点与局限性。根据产品实际功能、特点，选用合理的通讯接口。通过选定的通讯接口进行模块互联。

3   模块式电动机保护器技术难点

可靠的通讯协议，用于模块数据通讯处理。此套协议要带有模块识别、数据传送、数据校验、冲突检测、仲裁等功能。同时对传输数据格式做好规定，即起始位、停止位、数据位、检验位，数据校验等。传输数据格式可以参考常规数据传输模式，起始位1位，数据位8位/7位，停止位1位/2位，校验位1位，检验位可以选择奇、偶校验。数据传输要带有校验数据，可以采用CRC等校验方式。 

保护类产品继电器输出是不能误动作的，继电器输出通常用于控制电机运行状态或信号传输，一旦出现误动，影响很大。误动的原因有多种，不符合标准的规范而引起的误动；产品抗干扰性不好，受到干扰引起误动。 

作为电动机保护器要符合《GB14048.4低压开关设备和控制设备 机电式接触器和电动机起动器》和《JB/T10736—2007低压电动机保护器》等标准的要求，设计者以相关标准作为设计依据，这样可以减少功能上的偏差带来的误动。

由于产品抗干扰性能不好而产生的误动，对设计者有很大的考验。干扰的传播途径有很多种，产品供电电源，空间电磁信号，连接线耦合等，强干扰会引起产品死机等工作状态不正常。常规使用看门狗来保证产品死机后自动复位的方法，在保护类产品中并不完全适用，通过看门狗进行复位时，继电器会出现瞬间工作状态跳变，很可能造成误动作。
可编程逻辑功能，使用者对产品需求多种多样，将使用者的要求分好类，通过上位机配置软件进行功能编程。需要有行业经验丰富的工程师参与需求功能库的建立，通过时尽量在硬件上做到通用化，即硬件采用一个平台，对硬件平台写入不同的程序（是指由客户编制的程序），执行不同的功能。部分可编程功能可见图1～图5。

4   模块式电动机保护器研发中遇到的问题及解决

模块式电动机保护器在研发、测试中曾遇到如下问题：

过内部总线进行互联时，某些模块数据错误，分析硬件、协议发现出问题的模块在收发处理时引起错误操作，对收发处理部分重新更改，解决此问题。 

环境试验时，发现会出现模块出错，经分析发现使用的电路中有元件性能达不到技术指标，重新设计更正后可以通过环境试验。
EMC测试时，静电间接放电试验会引起芯片复位，对测量仪表可以判为合格，但保护类产品不能出现这样的误动。经反复分析、测试、验证后发现电路设计中存在一定问题，原设计在其它产品中可以正常工作，但在此处参数上不完全相符，对电路进行更正，可以有效通过静电测试。