怎么判定啟動(dòng)馬達(dá)不好了(怎么判定啟動(dòng)馬達(dá)不好了還是壞了)

怎么判定啟動(dòng)馬達(dá)不好了(怎么判定啟動(dòng)馬達(dá)不好了還是壞了)

前沿拓展：

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專業(yè)人士告訴你如何用單片機(jī)檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)

這個(gè)話題有點(diǎn)意思，聯(lián)想到我指導(dǎo)學(xué)生們做畢業(yè)設(shè)計(jì)了，他們也遇到和題主類似的問題。我來說說吧。

電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)包括幾方面的內(nèi)容。其一是電機(jī)的運(yùn)行電流，其二是電機(jī)的繞組溫度，其三是電機(jī)的工作電壓，還有電機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩等等。最重要的就是電機(jī)電流以及繞組溫度。

我們看下圖：

圖1：電動(dòng)機(jī)的安秒特性曲線

圖1中黃色線是就是電動(dòng)機(jī)的安秒特性曲線。

我們?cè)O(shè)想，在t=0時(shí)刻把電壓加載到電機(jī)繞組中，電機(jī)開始起動(dòng)過程。電機(jī)的轉(zhuǎn)子還未旋轉(zhuǎn)時(shí)，此時(shí)電機(jī)的電流最大，叫做電機(jī)起動(dòng)電流峰值，即圖1中的Ip，其值在10到14倍額定電流之間。電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加快后，電機(jī)進(jìn)入起動(dòng)階段，就是黃色線的m階段，此時(shí)電流在4到8.4倍額定電流之間，一般按6倍額定電流計(jì)算。電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不斷加快，電流不斷減小直至額定電流，此時(shí)電機(jī)進(jìn)入到正常運(yùn)行階段。

我和學(xué)生們討論的內(nèi)容就是如何偵測(cè)電機(jī)的起動(dòng)電流和運(yùn)行電流。

我們看下圖：

圖2：ABB的某款馬達(dá)保護(hù)裝置（單片機(jī)運(yùn)用）的外部電路

圖2的左側(cè)一次回路中配套了電流互感器，把大電流變換為5A以下的電流，單片機(jī)由此測(cè)得電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流。我問學(xué)生：從電流互感器的二次側(cè)到單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口之間的電路該如何設(shè)計(jì)？

學(xué)生想的很簡(jiǎn)單：弄個(gè)整流電路，出口處是一只電阻，把電阻上的壓降直接輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換即可。

我問他們：1）當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)電阻上的壓降急劇增大，該怎么辦？2）電阻上的壓降是脈動(dòng)直流，模數(shù)轉(zhuǎn)換該如何實(shí)現(xiàn)？3）整流二極管本身也存在壓降，使得整流電路的輸出值會(huì)發(fā)生改變，怎么辦？4）電流互感器存在飽和現(xiàn)象。一般的測(cè)量電流互感器過載倍率為2倍，而保護(hù)用電流互感器過載倍率為8倍，無法準(zhǔn)確測(cè)得電機(jī)的起動(dòng)電流，該怎么辦？

等了一天，未見題主露面。既然如此，我就不給圖，用文字說說吧。

正確的電路設(shè)計(jì)是這樣的：

1）電流互感器二次側(cè)首先串接一只1Ω的電阻，用于電流電壓變換。由于電流互感器二次側(cè)的電流范圍是0到5A，故1Ω電阻上的交流電壓有效值是0到5V。

2）考慮到二極管正向壓降是0.5到0.7V，故此處不能采用二極管橋式整流，必須采用運(yùn)算放大器執(zhí)行有源整流，出口處再用二極管去掉負(fù)半波，用合適的電容濾波。運(yùn)放為反相放大器和同相放大器上下組合。由于運(yùn)放的放大倍數(shù)是可知的，故從信號(hào)端到輸出端的電壓倍率是明確的。

3）再往下就是模擬量光電耦合變換。這是必須的，杜絕和消除來自電機(jī)一次回路的干擾信號(hào)對(duì)單片機(jī)電路和電源的沖擊。

4）AD轉(zhuǎn)換之后得到的值必須修正，修正系數(shù)要考慮到電流互感器的變比、有源濾波的變換倍率，以及模擬量光電耦合器的變換倍率，用以得到電機(jī)電流的準(zhǔn)確值。

5）由于保護(hù)用電流互感器的過載倍率最大為8倍額定電流，故系統(tǒng)能判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和電機(jī)起動(dòng)電流變化。系統(tǒng)不能用于偵測(cè)短路電流，故線路中配套斷路器是必須的。

6）單片機(jī)的電源要特殊處理。當(dāng)電機(jī)發(fā)生過載或者短路后斷路器保護(hù)跳閘，單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)不受電源切斷的影響，并能及時(shí)地報(bào)告電機(jī)故障狀態(tài)。在實(shí)用中，我們統(tǒng)一把交流電源經(jīng)過UPS后再配套24V開關(guān)電源，得到的直流24V電壓供系統(tǒng)中眾多的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置和PLC使用。這里的24V開關(guān)電源必須要用主從冗余配套，出口處串聯(lián)止環(huán)流二極管。

由于未見題主回復(fù)，估計(jì)他對(duì)自己的帖子也不感興趣。單片機(jī)監(jiān)測(cè)電機(jī)運(yùn)行的其它電路，例如電壓、轉(zhuǎn)速、電機(jī)溫度等等就不再介紹了。

值得提醒的是：?jiǎn)纹瑱C(jī)構(gòu)建的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置可用于監(jiān)視電機(jī)運(yùn)行，可用于起動(dòng)和控制電機(jī)，但不能用于電機(jī)的調(diào)速以及電機(jī)的軟起動(dòng)。電機(jī)的調(diào)速和軟起動(dòng)必須采用變頻器和軟啟動(dòng)器。

由于單片機(jī)電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置價(jià)格低廉，在實(shí)際工程中得到大量使用，并且有不同的廠家和規(guī)格可供選用。

就寫到這里吧。

我手上有一個(gè)電路圖，是早期用晶體管構(gòu)建的電動(dòng)機(jī)保護(hù)電路。我們來看一看：

圖3：早期用晶體管構(gòu)建的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器電路

注意看電流互感器TA1~TA3，它們用于采集電流，接著就是二極管整流和濾波，再來就是過載脫扣和短路脫扣信號(hào)采集。其中過載脫扣還用電容做了延時(shí)。T1和T2是施密特觸發(fā)器，T3是出口繼電器驅(qū)動(dòng)。注意施密特觸發(fā)器與信號(hào)采集處理單元中間有正或門，它的意義是什么？

圖3雖然簡(jiǎn)單，但提供了很多信息，相信題主參閱此圖后會(huì)有很深的體會(huì)。

另外，圖3中的電源采用的是速飽和電流互感器供電。為何如此？

檢測(cè)電流可以用采樣電阻加電流采樣專用的放大器，比如ina199之類的器件，把電機(jī)和采樣電阻串聯(lián)，然后用放大器放大采樣電阻上的電壓然后輸入單片機(jī)adc就可以。或者有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片自帶高側(cè)或低側(cè)的電流反饋功能，用法類似。

檢測(cè)電機(jī)速度可以用編碼器或者測(cè)速發(fā)電機(jī)之類的傳感器，把編碼器或者測(cè)速發(fā)電機(jī)與電機(jī)同軸連接。編碼器會(huì)把電機(jī)的速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為不同頻率的波形，用單片機(jī)的定時(shí)器m/t法量編碼器輸出的頻率就能得到速度。測(cè)速發(fā)電機(jī)則是把速度信號(hào)轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)，用單片機(jī)的adc量電壓就行。

檢測(cè)電機(jī)位置可以用絕對(duì)編碼器或者旋轉(zhuǎn)變壓器或者自整角機(jī)之類的東西。絕對(duì)編碼器就是直接接單片機(jī)輸出數(shù)字的位置信息，旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的交流電整流之后用單片機(jī)adc采樣就能獲得位置，自整角機(jī)一言難盡。。。。

拓展知識(shí)：