干式变压器温度控制器方案设计

发表时间: 2019-03-19 10:28:14

变压器温度控制器设计介绍

变压器温度控制器采用LPC1768为主CPU芯片技术, 可以利用预埋在干式变压器绕组测温孔中的PT100铂热电阻来测量干式变压器的绕组温度;并能通过测得的温度值使用户时时关注变压器运行的温度参数值, 还可以根据设定的温度值自动启停风机, 有效地提高变压器运行的安全性能、可靠性能及延长使用寿命。同时产品具备RS485通讯功能, 可方便地与监控系统连接。

变压器温度控制器系统功能介绍

(1) 显示功能。装置上电后直接进入正常显示模式, 当有键盘操作或者有报警界面推出时或者在其他界面时, 当不在进行键盘操作超过1分钟后自动进入正常显示模式。此模式实时检测并显示三相绕组温度, 刷新数据时间为1秒。

(2) 超温跳闸功能说明。当三相电路中有任何一相电路的温度超过设定的超温跳闸温度值时候, 温控器会让跳闸指示灯点亮, 并通过超温跳闸输出端子给远方的控制柜送出一个信号, 跳闸电路会启动。

(3) 超温时报警功能实现分析。当三相温度中的任意一相的温度达到设定的超温报警温度值时, 温控器会启动告警指示灯的时候会同时接通超温报警输出端子信号, 进而会向远方的控制柜发送出一个动作信息, 供给控制柜声光报警系统实现超温时的保护。

(4) 风机启停功能实现简要说明。当三相电路的温度中有任何一相电路温度超过设定的风机启动温度值后, 驱动对应相的风机继电器动作。当三相温度中任意一相下降到设定的风机停止温度时, 复归对应相的风机启动相应的继电器。

(5) 继电器传动实验功能简介。可以通过人机界面或者远方计算机对本装置的的开出继电器进行传动实验。

(6) 数设定功能简析说明。所有参数值的设置都可以在操作面板上通过键盘直接设定风机温度的启动和关闭、超温报警温度、超温跳闸温度、功能投退, 并且在停电后设置数据不丢失。

(7) 事件报告记录功能实现分析。可记录温控器的超温启动风机、报警或者跳闸等事件报告记录, 为用户提供判断依据。

(8) 通讯功能实现简要描述。带RS-485串行通讯接口, 经过RS232或RS485转换器, 可以与计算机进行通讯, 或者直接与带有RS485接口的通讯管理机通讯。

变压器温度控制器电路设计介绍

硬件电路设计实现框图


变压器温度控制器所用的元器件选型及其应用阐明


变压器温度控制器主控芯片使用方法简介描述。

LPC1768微型控制器的外部所设组件包含有可达512KB的Flash存储器、64KB的数据EPROM存储器、以太网MAC、USB主机从机OTG接口、8通道的通用DMA控制器、4个UART、2个CAN通道接口、2个SP的接口、3个I2C的接口、8通道12位模数转换器、10位数模转换器、电机控制PWM、正交编码器的接口电路、外加4个通用定时器电路、还有6路输出的通用PWM控制器、并且带有独立电池提供电源的RTC和70多个的通用I/O管脚。

变压器温度控制器电源模块使用简要说明。

选用MORNSUN生产的LH10-10D0524, 输入交流或直流220V, 输出5V和24V。5V电源给集成芯片供电, 24V电源给继电器供电。

其它外围芯片介绍。通过一片LM1117低压差线性调压器能够用于将5V电源变换为3.3V电源, 用于3.3V集成芯片的供电电源使用。

选择使用2片LM358用来对3路的温度传感器PT100的电阻信号转化为LPC1768内部的ADC转换模块输入的小电压的信号。LM358是内部包括有两个独立的高增益加内部频率自动补偿的两个运放, 适合于宽范围的单电源使用, 同事也适用于两个电源的工作模式。

选用AT24C16芯片用于存储设定的参数和事件报告记录等数据, 它和LPC1768通过I2C总线进行数据的交换。AT24C16是一个16K位的串行COM EEPROM, 其内部含有2K个8位字节, 该器件要通过I2C总线接口进行操作, 有一个专门写保护功能的I2C总线只占用两个输入/输出口, 可以实现多个器件共享一条总线, 使用方便, 系统简洁。

选用EL2501光耦用于LPC1768和继电器的隔离和驱动。继电器选用松下生产的容量高和有极性继电器DSP2a-24V, 用于超温时告警和跳闸跳闸和启动风机时的驱动输出。

进行数码管的驱动是由选用ZLG72128芯片完成的, 此芯片能够直接驱动12位共阴极数码管 (或96只独立的LED) 。通讯采用I2C总线方式, 与微控制器LPC1768的接口仅需两根信号线。该芯片为工业级芯片, 抗干扰能力强。复位RST是低电平脉冲时响应, 将其接入到LPC1768芯片的管脚IO, 由LPC1768实现其复位动作。

人机交换接口键盘采用四键式按键, 由LPC1768的IO口线能识别按下或松开。

通讯接口芯片采用低功耗半双工的MAX485收发器, 其内部具有一个驱动器和一个接收器。驱动器具有线路短路故障时电流保护功能, 并可以通过热关断电路将驱动器的输出置为高阻状态, 防止功耗损耗过大。接收器输入具有失效保护特性, 当输入开路时, 可以确保逻辑高电平输出。

变压器温度控制器抗干扰

为了提高抗干扰能力, 在芯片LPC1768和MAX485之间采用双通道隔离器ADu M1201芯片, ADu M1201芯片是采用由ADI公司的i Coupler磁隔离技术的双通道数字隔离器。采用了CMOS工艺和芯片级的变压器技术, 在器件没法到达的优势性能、功耗、体积等各个方面都有光电隔离。


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