模块式电动机保护器设计

标准中对电动机保护器控制功能描述如下：“可具备对电动机进行直接起动、可逆（双向）控制、各种减压起动和双速控制的控制功能”。由此可见标准将控制功能作为非标配功能处理，实际客户使用时可以只将保护器当作保护元件使用，模块式电动机保护器作为可编程产品，可以通过编程功能自由实现的起动有：保护模式、直接起动/全压起动、星三角起动、自耦降压起动、可逆起动、双速起动，变频器配合使用、软起动器配合使用等起动方式。

除各种常规起动方式外，模块式电动保护器还带有两种自起动功能，自起动功能如下：
a）带有运行中的电动机因失压或欠压停车，当电源恢复到允许自起动电压值后，执行立即自起动、延时自起动、禁止自起动的功能。
b）带有不考虑停车间隔时间的长短，产品可根据掉电前产品记忆的电动机运行情况实现自起动功
能。
2.3 保护功能

模块式电动机保护器须具备如下保护功能：过载保护、断相保护、堵转保护、阻塞保护、欠载保
护、不平衡保护、起动超时保护、过压保护、欠压保护、欠功率保护、相序保护、单相接地保护、漏电保护、外部故障、工艺连锁等多种保护功能。
2.4 产品着火危险防护

工业类产品需要具有不可燃烧的特性，选用的耐火材料应具有GB 4943-2001规定的V2及以
上阻燃等级，能承受GB/T 5169.5中严酷等级为20 s的针焰试验。
2.5 模块划分

智能型电动机保护器具备如下功能：电流、电压、功率、频率等电参数测量；电机转子、轴承温度测量；电参数、温度值的变送输出；开关量输入、输出；工艺连锁；各类保护功能；通讯组网等功能。从上述功能描述上看，功能可总结为：电参数测量；温度测量；模拟量输入输出；对电机保护、控制；通讯功能几方面。

采用按功能划分模块的方式，可以划分出如下几种模块：电参数测量模块、温度模块、模拟量模块、通讯模块、开关量模块、显示模块、CPU单元几种。
2.6 模块功能
各模块功能如下：

CPU单元负责协调各模块工作，带有开关量输入、开关量输出功能、对外通讯组网、时钟、故障记录、PTC测量等功能。开关量输入、输出可以自由编程设定功能。可以实现直接起动、双向起动、双速起动、自耦降压起动、星三角起动等多种起动。CPU单元是模块式电动机保护器必备模块。

测量模块测量实现电流、电压测量。电流范围为0.4A至800A，电压为AC220V、AC380V、AC660V，频率45Hz～65Hz，漏电流50mA～5A。测量用电流互感器需要选取保护级电流互感器，保护级电流互感器相对测量级电流互感器过载能力强，通常可以达到10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。