浅谈三相异步电动机的智能保护装置设计

陈志文

[摘 要] 在很多生产生活中都会用到电动机，而电动机在物理原理上是由电能不断转换成机械能的一种动力设备，这也是日常生活中最为重要的动力机械。虽然它有多种多样的优点，但是在实际的使用过程中会由于环境、人员使用问题使得电动机出现各种各样的问题，为了保证生产生活的正常运行，就必须减少电动机的故障发生。针对平时出现最多的故障、原因、保护措施进行研究分析。

[关 键 词] 三相异步电动机；保护装置；组成以及原理

[中图分类号] G718.1 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）11-0049-01

三相异步电动机是在生产的领域中使用最为广泛的一种电动机，同样也是作为供电系统的主要电能的消耗者，因此，电动机的稳定运行显得尤为重要。但是在实际的生产过程中，会由于高温、粉尘等各式各样的原因导致电动机不能正常运行。所以，运用一定的技术手段保证电动机的正常工作是一项十分重要的任务。电动机的传统保护装置由于保护的精度很低、动作时间的误差很大，使得它们难以满足现代生产的需求。所以，研究智能的电动机保护装置便显得十分重要。

一、三相异步电动机的故障原因

引起三相异步电动机故障的原因主要有两方面：外部环境和主体的构造。外部环境的原因主要有：如果电源的电压过低时就会造成电流变大，如果传动机构不灵活会造成卡组。主体构造的原因主要有：如果轴承过度损坏便会使得过载；轴承与转轴之间若不坚固都会造成电动机启动后转动的声音不正常；或是单相的绕组会造成匝间短路；而如果风叶坏掉，会使得散热艰难，温度便会无休止的升高。机械方面的原因也有很多，我们可以从安装的方面来解决。

二、智能保护装置系统组成以及原理

（一）基本构成

三相异步电动机的智能保护装置是新研发的一种电子的多功能综合保护装置。它是一种低压保护装置，例如过载保护、过压、漏电以及缺相等。这种智能保护装置有很多优点，比如省电、可靠性高、精度高，可以完美替代传统的热继电器。

（二）工作原理

我们以电动机的过载为例说明三相异步电动机的智能保护装置的具体工作原理。首先是传感器将电流转变成一种线性反映到保护器的端口上，然后通过滤波或是整流环节后，再转变成与电动机工作时的电流成正相关的直流电压，然后送到相应的工作部分，再与一开始给定的参数进行参照对比，然后经过DSP回路的处理，来保证功率可以回路，从而使得继电器恢复正常工作。然而，如果电动机在工作时由于过载就会导致此时的电流快速变大，从而使得电压的信号快速变大，当电压值大于保护器的给定值时，过载回路就开始工作，RC延时电路经过一定时间的延时，驱动出口的继电器就开始工作，使得接触器快速切断主回路。这就是电动机过载情况下的工作原理。

三、系统硬件设计

基于DSP为基本核心的硬件系统，具有抗高温、低温的能力，且抗强的电磁干扰的能力也较强，精度十分高的优点。本次的智能保护装置的芯片的特点是，高性能的静态CMOS技术，电压为3.3V，30MIPS的执行速度也使得周期大大缩短，周期仅为33NS，从而大大提高了控制器的实效性。首先，芯片包括两个最为基本的模块，即为EVA和EVB事件管理模塊，这两个模块能够很好地实现三相反相器的控制和对称、非对称的波形，以及3个捕获单元、16通道转换器。所以，系统主要采用的是7路信号，2片MAX126芯片、4路采样、装换时间12ms。下图是接口电路的示范图。

四、保护电路

保护装置的电路主要是通过继电器的通断来完成主要的保护工作。如果在实际工作中，电动机由于种种原因发生了各种故障，此时的DSP芯片就会产生很低的电压，使得光耦电路来导通，从而使得继电器继续恢复正常的运转，从而也保护了电动机的内部构造。下图是系统保护电路的基本构造。

本文主要研究的是以DSP为中心的三相异步的电动机在智能保护方面的装置设计。系统的构造充分实现了DSP的可利用资源，尽可能用最少的外围器件来实现一个功能十分完善、且性能十分优良的系统，为实现电动机在保护装置方面低廉的成本开发创造了一条十分可行的道路。这种新型的电子产品对于排除各种障碍有一个准确的报警显示，可最大限度地防治电动机的烧毁状况的发生，从而节约了大量的资金。

参考文献：

[1]周云波.三相异步电动机实验的改进[J].新疆教育学院学报，2003（3）：58-59.

[2]席鑫宁，潘宏侠.基于DSP的电机控制与状态检测系统设计[J].大电机技术，2009（3）.