基于CAN总线的电动机保护器的研究

　　1 引言

　　电动机是现代工农业生产的主要动力，而异步电动机由于结构简单、成本低、机械性能满足大多数生产机械的要求，因此应用范围更加广泛。但异步电动机经常在高温、高湿、多尘埃的环境中工作，容易发生堵转、短路、断相等故障，因此，设计设计性能优越的保护装置，对于电动机的安全使用具有很重要的意义。

　　目前，异步电动机保护主要采取热继电器型的过流保护，这种保护灵敏度低，切除故障时间长，往往在保护动作后电动机已经损坏。随着单片机技术、通信技术的发展，以及智能化电动机保护技术研究的深入，促使电动机保护器朝着通信网络化、保护装置微机化、保护功能集成化等方面发展。

　　2 电动机常见故障分析以及保护措施

　　电动机故障按对称与否分为对称故障和不对称故障两种。对称故障有过载、堵转、三相短路等，这类故障对电动机的影响主要是电流增大而引起热效应;不对称故障又分为接地和不接地两类，非接地故障包括断相、逆相、相间短路，接地故障包括单相接地和二相接地。对称分量法是分析电动机不对称分量的常用方法。一组不对称的三分量可以分解为正序、负序、和零序三组对称的三分量，各序分量各自单独存在。电动机发生不对称故障时，将不对称三相电压和不对称三相电流分别用它们的三相分量代替，从而相应地形成正序、负序和零序三个等值网络，然后进行故障分析。假设己知不对称三相电流为IA，IB，IC ，电流的正序、负序和零序分量各为A1 A2 A0 I ，I ，I (以A 相为例)，根据对称分量法，有式(1)或者式(2)所示的关系(因对称关系，相序量只写出A 相)。

　　对于电动机的不对称故障问题，如断相、相间短路、单相接地、两相接地短路等，借助于对称分量法分析比较简单，即任意一组不对称正弦量分解为三个平衡分量(正序分量/负序分量和零序分量)，然后把各个分量对电动机所产生的影响分别计算，再把所得的结果叠加。

　发生不对称故障时，电动机电流可分解为正序、负序和零序分量。当电动机三相对称时，负序和零序电流为零，而发生不对称故障时则会显著增加，因此在检测电动机过流程度的同时，以序分量为基础，检测负序和零序电流的大小。这样不但能更好地反应电动机的运行状况，还可以大大提高保护动作的灵敏度和可靠性。

　　3 CAN 总线简介以及节点组成

　　控制局域网络 CAN 是一种串行通信协议，能有效地支持具有很高安全等级的分布式实时控制。它由物理层和数据链路层两部分组成，而数据链路层又包括逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。CAN 总线的应用范围很广，从高速的局域网络到低价位的多路配线都可以使用CAN 总线。CAN 总线型结构是一种适合工业现场自动控制的计算机局域网络。在网络的层次结构中，数据链路层和物理层是保证通信质量不可缺少的部分，CAN 控制器就用来完成这个任务，对外CAN 控制器提供了与微处理器的物理线路的接口，通过对它的编程，CPU 可以设置不同的工作方式，控制它的工作状态，进行数据的发送和接收，并把应用层建立在它的基础之上。CAN 总线高速发送接收器，又称总线驱动器，提供了CAN控制器与物理总线之间的接口，以及对CAN 总线的差动发送和接收功能。