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6ES7221-1BF32-0XB0  1．分析了電動機(jī)運行的基本原理、電動機(jī)故障特征以及保護(hù)原理。

2．給出了電動機(jī)保護(hù)裝置的實現(xiàn)方案。本裝置可實現(xiàn)以下故障保護(hù)：短路保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、過流保護(hù)、不平衡保護(hù)、斷相保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、漏電保護(hù)以及過熱保護(hù)等功能。

3．以80C196KC單片機(jī)為核心控制器設(shè)計了電動機(jī)保護(hù)硬件單元，并配以液晶顯示器等外圍設(shè)備構(gòu)成電動機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。

1 保護(hù)方法

1.1 國內(nèi)外研究的狀況

隨著微電子技術(shù)和單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，以微處理器為核心的智能型多功能電動機(jī)保護(hù)器應(yīng)運而生?；谖⑻幚砥鞯碾妱訖C(jī)保護(hù)裝置具有優(yōu)異的保護(hù)特性、完善的功能擴(kuò)展和智能化的監(jiān)測與控制。經(jīng)過多年的發(fā)展，國外一些著名的電器公司紛紛推出以微處理器為核心的智能化電機(jī)保護(hù)器。如：德國SIEMENS公司的3UBI系列繼電器、日本FUJI公司的QA系列繼電器、美國ABB公司的SPEM繼電器、英國GEC—ALSHOW公司的GEMSTART智能控制繼電器。國內(nèi)也有許多單位在進(jìn)行研制(如上海電器科學(xué)研究所，南京自動化研究所等)。各類產(chǎn)品除基本的保護(hù)功能外，一般還具有自檢、自診斷、故障參數(shù)(如故障值、故障類型等)的記憶、保護(hù)參數(shù)的整定等多種功能。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，由于微機(jī)通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國外一些公司又提出了兼有監(jiān)控、保護(hù)功能的智能化保護(hù)器。它能與中央控制系統(tǒng)進(jìn)行雙向通訊，形成監(jiān)控、保護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)；也能監(jiān)視電動機(jī)各種運行參數(shù)，不但能測量當(dāng)前數(shù)據(jù)，并能對過去的運行參數(shù)及故障情況做出統(tǒng)計，幫助操作人員做出決策，以減少線路和設(shè)備的停機(jī)和維修時間，大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性。

**2 **三相異步電動機(jī)常見故障及分析

2. 1 ** 短路故障特征分析及保護(hù)判據(jù)**

電動機(jī)的短路故障是比較嚴(yán)重的一種故障，危害性很大。短路故障包括定子繞組的相間短路和一相繞組匝間短路。定子繞組的相間短路是電動機(jī)最嚴(yán)重的故障，它會引起電動機(jī)本身的嚴(yán)重?fù)p壞，使供電網(wǎng)絡(luò)的電壓顯著下降，影響其它用電設(shè)備的正常工作。一相匝間短路是較常見的短路故障，該故障初期僅表現(xiàn)為三相電流不對稱，使故障相的相電流增大，嚴(yán)重的情況會導(dǎo)致匝間線圈絕緣全部燒毀，使電動機(jī)的一相繞組全部短接。此時，負(fù)載星形聯(lián)接的非故障相將承受線電壓，負(fù)載三角形聯(lián)接的將產(chǎn)生相間短路，這會使電動機(jī)遭受嚴(yán)重?fù)p壞。

電動機(jī)相間短路故障最明顯的特征是三相供電線路的故障相會出現(xiàn)大電流，危害性很大，應(yīng)進(jìn)行速斷保護(hù)。短路保護(hù)的整定值應(yīng)大于電動機(jī)最大穩(wěn)定啟動電流，一般取電動機(jī)額定電流的8～lO倍。在進(jìn)行短路保護(hù)時，通過檢測電動機(jī)A，B，C三相線電流來實現(xiàn)，超過整定值后，直接進(jìn)行斷電保護(hù)。短路保護(hù)的原則是，當(dāng)在一定時限(當(dāng)然很短)內(nèi)檢測到三相最大電流超過電動機(jī)額定線電流K倍時（K為短路過流倍數(shù)，一般取8～10)，就認(rèn)為電動機(jī)有短路故障，應(yīng)進(jìn)行速斷保護(hù)。

3 ** 電機(jī)保護(hù)裝置框圖及硬件電路設(shè)計**

3.1 電機(jī)保護(hù)裝置總體框圖

電動機(jī)保護(hù)器實現(xiàn)的功能主要包括：三相電流顯示、聲音報警、故障脫扣、故障記憶、過載保護(hù)、短路保護(hù)、漏電保護(hù)、缺相保護(hù)、相失衡保護(hù)、相序保護(hù)、過欠壓保護(hù)等。用傳統(tǒng)的模擬線路要實現(xiàn)如此綜合的功能，其線路將會變得非常復(fù)雜，整個裝置的體積也會非常龐大。目前一些模擬電子式電動機(jī)保護(hù)器能實現(xiàn)的功能都比較單一，例如：過流保護(hù)器、缺相保護(hù)器、漏電保護(hù)器等，而單片機(jī)的出現(xiàn)，使得電動機(jī)保護(hù)器的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，在智能化、功能多樣化、小型化、模塊化、性能可靠性等方面達(dá)到的水平。

用單片機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)電動機(jī)保護(hù)的功能，在硬件方面主要由三相電流信號采樣、漏電流采樣、電壓信號采樣、鍵盤接口、顯示部分、控制輸出、報警輸出、通信接口等幾部分構(gòu)成。

硬件系統(tǒng)基本工作原理是：由電流、電壓互感器實時檢測電動機(jī)的三相線電壓和線電流，并經(jīng)信號調(diào)理電路轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道，根據(jù)一定的算法，計算出信號的有效值，將計算出來的信號有效值與預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)整定值進(jìn)行比較判斷，若在一定時限內(nèi)，采樣到的信號有效值都在設(shè)定的故障范圍值之內(nèi)，則認(rèn)為有故障產(chǎn)生，并由單片機(jī)發(fā)出故障控制信號對電動機(jī)進(jìn)行跳閘斷電和報警。若無故障產(chǎn)生，則循環(huán)采樣、顯示和存儲電壓、電流信號。

6ES7221-1BF32-0XB0  S7-200
6ES7 211-0AA23-0XB0 CPU221 DC/DC/DC,6輸入/4輸出
6ES7 211-0BA23-0XB0 CPU221 繼電器輸出,6輸入/4輸出
6ES7 212-1AB23-0XB8 CPU222 DC/DC/DC,8輸入/6輸出
6ES7 212-1BB23-0XB8 CPU222 繼電器輸出,8輸入/6輸出
6ES7 214-1AD23-0XB8 CPU224 DC/DC/DC,14輸入/10輸出
6ES7 214-1BD23-0XB8 CPU224 繼電器輸出,14輸入/10輸出
6ES7 214-2AD23-0XB8 CPU224XP DC/DC/DC,14DI/10DO,2AI/1AO
6ES7 214-2BD23-0XB8 CPU224XP 繼電器輸出,14DI/10DO,2AI/1AO
6ES7 216-2AD23-0XB8 CPU226 DC/DC/DC,24輸入/16輸出
6ES7 216-2BD23-0XB8 CPU226 繼電器輸出,24輸入/16輸出
擴(kuò)展模塊 
6ES7 221-1BH22-0XA8 EM221 16入 24VDC，開關(guān)量
6ES7 221-1BF22-0XA8 EM221 8入 24VDC，開關(guān)量
6ES7 221-1EF22-0XA0 EM221 8入 120/230VAC，開關(guān)量
6ES7 222-1BF22-0XA8 EM222 8出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 222-1EF22-0XA0 EM222 8出 120V/230VAC，0.5A 開關(guān)量
6ES7 222-1HF22-0XA8 EM222 8出 繼電器
6ES7 222-1BD22-0XA0 EM222 4出 24VDC 固態(tài)－MOSFET
6ES7 222-1HD22-0XA0 EM222 4出 繼電器 干觸點
6ES7 223-1BF22-0XA8 EM223 4入/4出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 223-1HF22-0XA8 EM223 4入 24VDC/4出 繼電器
6ES7 223-1BH22-0XA8 EM223 8入/8出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 223-1PH22-0XA8 EM223 8入 24VDC/8出 繼電器
6ES7 223-1BL22-0XA8 EM223 16入/16出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 223-1PL22-0XA8 EM223 16入 24VDC/16出 繼電器
6ES7 223-1BM22-0XA8 EM223 32入/32出 24VDC，開關(guān)量
6ES7 223-1PM22-0XA8 EM223 32入 24VDC/32出 繼電器
6ES7 231-0HC22-0XA8 EM231 4入*12位精度，模擬量
6ES7 231-7PB22-0XA8 EM231 2入*熱電阻，模擬量
6ES7 231-7PD22-0XA8 EM231 4入*熱電偶，模擬量
6ES7 232-0HB22-0XA8 EM232 2出*12位精度，模擬量
6ES7 235-0KD22-0XA8 EM235 4入/1出*12位精度，模擬量
6ES7 277-0AA22-0XA0 EM277 PROFIBUS-DP接口模塊
6GK7 243-2AX01-0XA0 CP243-2 AS-i接口模塊
6ES7 253-1AA22-0XA0 EM253 位控模塊
6ES7 241-1AA22-0XA0 EM241 調(diào)制解調(diào)器模塊
6GK7 243-1EX00-0XE0 CP243-1 工業(yè)以太網(wǎng)模塊
6GK7 243-1GX00-0XE0 CP243-1IT 工業(yè)以太網(wǎng)模塊
附件 
6ES7 291-8GF23-0XA0 MC291,新CPU22x存儲器盒,64K
6ES7 297-1AA23-0XA0 CC292,CPU22x時鐘/日期電池盒
6ES7 291-8BA20-0XA0 BC293,CPU22x電池盒
6ES7 290-6AA20-0XA0 擴(kuò)展電纜,I/O擴(kuò)展,0.8米,CPU22x/EM

序號
名稱
描述
訂貨號
1
CPU222 CN
CPU222 DC / DC / DC8 輸入/ 6 輸出
6ES72121AB230XB8
2
CPU222 CN
CPU222 AC / DC/Relay8 輸入/ 6 繼電器
6ES72121BB230XB8
3
CPU224 CN
CPU224 DC / DC / DC14 輸入/10 輸出
6ES72141AD230XB8
4
CPU224 CN
CPU224 AC / DC/Relay14 輸入/ 10 繼電器
6ES72141BD230XB8
5
CPU224XP CN
CPU224 XP DC / DC / DC14 輸入/ 10 輸出
6ES72142AD230XB8
6
CPU224XP CN
CPU224 XP AC / DC / 繼電器14 輸入/ 10 繼電器輸出
6ES72142BD230XB8
7
CPU226XP CN
CPU226 DC / DC / DC24 輸入/ 16 輸出
6ES72162AD230XB8
8
CPU226XP CN
CPU226 AC / DC / 繼電器24 輸入/ 16 繼電器
6ES72162BD230XB8
9
CPU221
CPU 221 DC / DC/DC 6 輸入/ 4 輸出
6ES72110AA230XB0
10
CPU221
CPU 221 AC / DC / 繼電器6 輸入/ 4 輸
6ES72110BA230XB0
11
CPU222
CPU222 DC / DC / DC8 輸入/ 6 輸出
6ES72121AB230XB0
12
CPU222
CPU222 AC / DC/Relay8 輸入/ 6 繼電器
6ES72121BB230XB0
13
CPU224
CPU224 DC / DC / DC14 輸入/10 輸出
6ES72141AD230XB0
14
CPU224
CPU224 AC / DC/Relay14 輸入/ 10 繼電器
6ES72141BD230XB0
15
CPU224XP
CPU224 XP DC / DC / DC14 輸入/ 10 輸出
6ES72142AD230XB0
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CPU224XP
CPU224 XP AC / DC / 繼電器14 輸入/ 10 繼電器輸出
6ES72142BD230XB0
17
CPU226XP
CPU226 DC / DC / DC24 輸入/ 16 輸出
6ES72162AD230XB0
18
CPU226XP
CPU226 AC / DC / 繼電器24 輸入/ 16 繼電器
6ES72162BD230XB0
 
S7-200擴(kuò)展模塊：
6ES7221-1BF22-0XA8 EM 221 數(shù)字量輸入模塊，8 輸入24V DC 
6ES7221-1BH22-0XA8 EM 221 數(shù)字量輸入模塊，16 輸入24 VDC 
6ES7222-1BF22-0XA8 EM 222 數(shù)字量輸出模塊，8 輸出24 VDC 
6ES7222-1HF22-0XA8 EM 222 數(shù)字量輸出模塊，8 輸出繼電器
6ES7223-1BF22-0XA0 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，4 輸入/4 輸出24V DC 
6ES7223-1HF22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，4 輸入24 VDC/4 繼電器輸出 6ES7223-1BH22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，8 輸入/8 輸出24 VDC 
6ES7223-1PH22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，8 輸入24 VDC/8 繼電器輸出 6ES7223-1BL22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，16 輸入/16 輸出24 VDC 
6ES7223-1PL22-0XA8 EM 223 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊，16 輸入24 VDC/16 繼電器輸出 
6ES7231-0HC22-0XA8 EM 231 模擬量輸入模塊，4 輸入 
6ES7231-7PB22-0XA8 EM 231 2 路輸入熱電阻 
6ES7231-7PD22-0XA8 EM 231 4 路輸入熱電偶 
6ES7232-0HB22-0XA8 EM 232 模擬量輸出模塊，2 輸出 
6ES7235-0KD22-0XA8 EM 235 模擬量輸入/ 輸出模塊4 輸入/1 輸出 
6ES7241-1AA22-0XA0 EM 241 調(diào)制解調(diào)器模塊 
6ES7253-1AA22-0XA0 EM 253 定位模塊 
6ES7277-0AA22-0XA0 EM 277 PROFIBUS-DP 模塊 
6GK7243-1EX00-0XE0 CP 243-1 以太網(wǎng)模塊 
6GK7243-1GX00-0XE0 CP 243-1 IT 版以太網(wǎng)模塊 
6GK7243-2AX01-0XA0 CP 243-2 AS-i 接口模塊 
6ES7291-8GE20-0XA0 MC 291，32K x 8 EEPROM 存儲器盒 
6ES7291-8GF23-0XA0 存儲卡，64 Kbytes 
6ES7291-8GH23-0XA0 存儲卡，256 Kbytes 
6ES7297-1AA20-0XA0 CC 292，CPU 22x 時鐘/ 日期電池盒 
6ES7297-1AA23-0XA0 新CPU 221 和222 時鐘卡（包括電池卡功能） 
6ES7291-8BA20-0XA0 BC 293，CPU 22x 電池盒 
6ES7290-6AA20-0XA0 擴(kuò)展電纜，I/O 擴(kuò)展，0.8 米，CPU 22x/EM 
6ES7901-3CB30-0XA0 編程通訊電纜，PC/PPI，RS232/485 轉(zhuǎn)換，帶光電隔離，

6ES7221-1BF32-0XB0