由於生產自動化及各種自動控製、順序控製設備的出現
，要求電機經常運行在頻繁的起動
、製動、正反轉、jianxieyijibianfuhedengfangshi，dianjideyunxingyaoqiuyuelaiyuegao，yunxinghuanjingyeyuelaiyuekeke，tongshi，youyudianjiyupeitaojixielianzaiyiqi，dangdianjifashengguzhangshi，jingchangbojishengchanxitong。yinci
，duidianjishixingyouxiaodebaohushibaozhengshengchanxitongzhengchanggongzuodeyixiangzhongyaorenwu。

本文將要介紹的是上海安科瑞電氣股份有限公司研發的一款ARD2型電動機保護器的經濟
、簡潔的設計方法和應用。該型保護器主要用於對電動機運行狀態的監測，並針對電動機在生產運行過程中出現的啟動超時、欠壓、過壓、欠載、過載、短路、堵轉/阻塞、斷相
、不平衡、剩餘電流（接地/漏電）等故障進行保護，使電動機不至於因為以上原因而導致損壞，從而使生產遭受損失，采用ARD2電動機保護器能有效提高電動機運行的安全性，降低生產損失，是傳統熱繼電器的理想替代品。

    目前市場上綜合型的智能電動機保護器的設計主要采用交流采樣方式+高性能單片機的方案，采用該設計方法的電動機保護器測量參數多、測量精度高、能夠提供更完善的保護功能，但是采用此設計方法的成本較高
，銷售價格也高，在隻需要對電動機提供過載
、斷相等基本常見故障保護的場合沒有性價比可言。因此采用一種設計簡單、功能能夠滿足基本保護要求、主要用於替代熱繼電器的智能電動機保護器將會有很大的市場。ARD2型保護器就是一款設計簡潔，保護功能較多
，能夠滿足大多數電動機保護要求的經濟型的智能電動機保護器。

ARD2型智能電動機保護器采用低成本的設計方案，整體係統由信號處理單元、中央處理單元、電源模塊、人機交互單元、人機界麵
、控製模塊、通訊接口模塊等構成，裝置硬件結構組成。

1.1 信號處理單元

    信號處理單元采用整流放大濾波電路，該電路能將采樣得到的交流信號整流成直流信號，由CPU片內AD進行轉換計算。

1.2 中央處理單元

中央處理單元選用MOTOROLA公司的第一款基於高度節能型S08核的器件MC9S08AW32高性能單片機，該單片機片上資源豐富
，抗幹擾能力突出。內含32K字節用戶程序空間，片上集成2K的RAM，支持BDM片上調試功能，片內集成看門狗電路，片上集成8通道10位AD。外部擴展了鐵電存儲器，用於存儲一些重要的參數
，即使以後升級程序也不會丟失先前的重要數據。

CPU對采樣信號進行處理計算，根據測量得到的電流
、電壓值與預先設定的各種保護數值進行對比，由此來判斷電動機的運行狀態是否正常，是否需要進行保護。

1.3 電源模塊

    采用AC380V電源模塊。該電源模塊輸入電壓為AC220V～450V，輸入頻率45Hz～60Hz，輸出電壓穩定

、故障率小
，輸出紋波 <1％
，轉換效率≥75％。具有過壓
、過流保護。該模塊經實際現場使用，具有很高的穩定性
、可靠性和抗幹擾能力。

1.4 人機交互單元

    人機交互單元采用LED顯示和按鍵輸入，係統采用單排四位LED數shu碼ma管guan顯xian示shi各ge種zhong信xin息xi。用yong戶hu可ke根gen據ju實shi際ji需xu要yao進jin行xing設she置zhi。在zai編bian程cheng狀zhuang態tai下xia顯xian示shi菜cai單dan及ji參can數shu。數shu碼ma管guan顯xian示shi采cai用yong動dong態tai掃sao描miao方fang式shi，其qi驅qu動dong電dian路lu使shi用yong一yi片pian74HC595加三極管構成。

1.5 控製模塊

    控製模塊主要由開關量輸入、輸出組成，開關量輸入用於監測外部開關狀態
，也可根據客戶要求用於電動機的起動、停止控製；開關量輸出主要用於輸出報警信號
、脫扣信號和遠程起動信號。

1.6 通訊接口模塊

通訊接口模塊采用通用的RS-485、Modbus RTU通訊規約
，能實現遙測、遙控、遙信等功能。

1.7 整體設計

保護器采用主體模塊和電流互感器模塊分離的結構如圖1。gaijiegoufeichangshiheanzhuangyuchoutishikaiguangui。anzhuangshijiangdaixianshidebaohuzhutibufenqianrushideanzhuangzaikaiguanchoutidehuodongmianbannei
，zheyangjijianhualeguineijiexian、又方便了係統隨時調整
、設定參數和顯示
、監(jian)控(kong)，同(tong)時(shi)數(shu)字(zi)化(hua)的(de)顯(xian)示(shi)麵(mian)板(ban)也(ye)增(zeng)添(tian)了(le)櫃(gui)麵(mian)的(de)統(tong)一(yi)性(xing)和(he)美(mei)觀(guan)性(xing)，使(shi)得(de)配(pei)電(dian)室(shi)內(nei)的(de)設(she)備(bei)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)及(ji)故(gu)障(zhang)狀(zhuang)態(tai)一(yi)目(mu)了(le)然(ran)，極(ji)大(da)的(de)方(fang)便(bian)了(le)係(xi)統(tong)巡(xun)視(shi)和(he)檢(jian)修(xiu)維(wei)護(hu)。互(hu)感(gan)器(qi)部(bu)分(fen)采(cai)用(yong)DIN35導軌式安裝方式

，方能夠按照用戶的測量需求，更換不同量程的電流互感器。

                                                                                    圖 1

    ARD2智能電動機保護器按額定工作電壓可分為AC380V
、AC220V；按工作電流範圍來分可分為6.3A（1.6A～6.3A）
、25A（25A～100A）
、100A（25A～100A）、250A（63A～250A）、800A（250A～800A）五個測量檔位。實現對電動機運行中出現的啟動超時、欠壓、過壓
、欠載、過載
、短路
、堵轉/阻塞、斷相
、不平衡、剩餘電流（接地/漏電）等故障進行保護。並能在此基礎上增加各種附加功能，主要有：

1）遠程起動功能：由上位機通過通訊控製保護器的起動繼電器，來實現遠程起動電動機。

2）報警功能：當電動機運行狀態出現故障時，在還未達到預先設定的脫扣時間前進行報警提示。

3）通訊功能：RS-485tongxungongneng，nenggoutongguotongxunjiekoujiangbaohuqijiancededaodediandongjiyunxingdegezhongcanshushishichuansonggeihoutaizhukongshebei，fangbiangongzuorenyuanjishilejiediandongjidegongzuozhuangtai。

4）漏電保護：開放漏電保護監測功能，當電動機的運行環境出現漏電情況時
，及時切斷電動機的供電電源。

5）開關量輸入：用於監測外部開關的分合狀態，也可按客戶要求進行起、停控製。

6）事件記錄：記錄保護器的最近8次脫扣動作產生的時間和原因，方便維護人員查看和檢修。

7）4～20mA模擬量輸出：提供直流4～20mA電流信號。

圖2為采用直接啟動接線方式的ARD2智能電動機保護器典型應用圖。用戶可通過按動外部啟動按鈕SB2或通過上位機遠程控製保護器的啟動繼電器來啟動電機。其控製方式為：當啟動按鈕SB2按下或遠程啟動繼電器7、8閉合，則接觸器KM的吸引線圈處於通電狀態，使接觸器KM的主觸頭和自鎖觸頭KM閉合，啟動電動機。此時，鬆開SB2或啟動繼電器7、8斷開後接觸器KM的吸引線圈還是處於通電狀態，主觸頭和自鎖觸頭KMrengjiuchuyubihezhuangtai，diandongjichuyutongdianzhuangtai。yidandiandongjizhengchangqidonghou


，baohuqijiuduidiandongjideyunxingzhuangtaijinxingjiance，dangdiandongjichuxianguzhangzhuangtaihou，ARD2保護器的脫扣繼電器動作，常閉觸點95、96斷開
，使接觸器KM的吸引線圈斷電，使接觸器KM的主觸頭和自鎖觸頭的狀態由合變為分，切斷電動機的供電，使電動機停車。

                                               圖 2  直接啟動接線方式的ARD2智能電動機保護器典型應用圖

 

在實際使用過程中
，應注意嚴格按照電動機的額定電流來選擇保護器，防止人為放大和縮小保護範圍；避免由於量程太大或太小而造成的測量誤差

，從而使保護器無法正常對電動機進行保護。

由於ARD2保bao護hu器qi采cai用yong主zhu體ti模mo塊kuai和he電dian流liu互hu感gan器qi模mo塊kuai分fen離li的de結jie構gou
，所suo以yi在zai現xian場chang使shi用yong時shi應ying注zhu意yi按an出chu廠chang編bian號hao將jiang保bao護hu器qi主zhu體ti與yu互hu感gan器qi配pei對dui使shi用yong。但dan考kao慮lv到dao會hui有you維wei修xiu更geng換huan保bao護hu器qi或huo互hu感gan器qi的de情qing況kuang發fa生sheng，因yin此ci隻zhi要yao保bao護hu器qi主zhu體ti和he互hu感gan器qi的de產chan品pin型xing號hao一yi樣yang

，可ke以yi任ren意yi配pei和he使shi用yong，不bu會hui對dui測ce量liang保bao護hu產chan生sheng影ying響xiang。

保護器的設計定位為替代熱繼電器
，故保護器本身不提供對電動機的起動
、停止控製及各種起動控製方式。對電動機各種起動控製方式的實現需要外部電路的支持。

5.1電動機保護器

單位：元 （RMB）

 

5.2配套產品-剩餘電流互感器

    ARD2經jing濟ji型xing智zhi能neng電dian動dong機ji保bao護hu器qi的de功gong能neng較jiao多duo，能neng夠gou對dui電dian動dong機ji運yun行xing中zhong遇yu到dao的de各ge種zhong類lei型xing的de故gu障zhang進jin行xing準zhun確que的de報bao警jing顯xian示shi和he脫tuo扣kou動dong作zuo
，能neng有you效xiao的de防fang止zhi電dian機ji意yi外wai燒shao毀hui的de發fa生sheng，能neng為wei用yong戶hu節jie約yue大da量liang的de資zi金jin，是shi熱re繼ji電dian器qi的de理li想xiang替ti代dai產chan品pin。不bu但dan可ke以yi提ti高gao工gong藝yi控kong製zhi的de準zhun確que性xing、科學性

，降低事故率，而且對於提高電氣控製係統的自動化水平和發展國民經濟，也能起到積極的推動作用。