【正文】 獨立存在，在不同分量的作用下，系統(tǒng)的各元件呈現(xiàn)出不同的特性。過流保護所針對的故障是各類短路故障及熱過載 ， 保護特性分別為短路速斷和過載反時限。 這將會使電動機運行性能惡化，輸出轉(zhuǎn)矩、過載能力和效率降低，并且有局部過熱燒壞的危險。 另外必須校驗 ? 的值大于 ? 的值 ， 以確保在電動機起動過程中負序電流第一段可靠地不動作。對 3kV、 6kV、10kV 電網(wǎng)中的少數(shù)變壓器中性點經(jīng)高阻接地的電網(wǎng) ， 保護動作 于跳閘 ， 其動作電流應躲過電動機在起動過程中由于三相電流不完全對稱而出現(xiàn)的 3倍不平衡零序電流 ， 延時整定為 ， 以此延時來躲過相間短路對零序電流保護的影響 。 （ 2）需要自啟動，但為保證人身和設備安全或由生產(chǎn)工藝等要求，在電源電壓長時間消失后不允許再啟動的電動機也應裝設 低電 壓 保護，但其動作時限應足夠大，一般整定為 5~10s，其動作電壓多整定為額定電壓的40%~50%。因此很有必要對電動機的繞組溫度進行監(jiān)控，采取一定措施保證電動機工作在正常的溫升范圍之內(nèi)。 微機保護的特點 微機型繼電保護裝置的普遍特點可歸納為：維護調(diào)試方便，具有自動檢測功能 ； 可靠性高，具有極強的綜合 分析和判斷能力，可實現(xiàn)常規(guī)模擬保護很難做到的自動糾錯，即自動識別和排除干擾，防止由于干擾而造成的誤動作，并具有自診斷能力，可自動檢測出保護裝置本身硬件系統(tǒng)的異常部分；保護裝置自身的經(jīng)濟性、可擴展性強，易于獲得附加功能；保護裝置的性能得到很好 的 改善，具有較高的運算和大容量的存儲能力等等。 抗強電磁干擾能力強 保護器的運行環(huán)境通常存在大量的電磁干擾，這會影響電子設備的正常運行甚至導致設備失效，因此設計硬件電路時應該盡可能地提高硬件的抗干擾性能。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間， ATmega16 具有 比普通的 CISC 微控制器最高至 10 倍 的數(shù)據(jù)吞吐率，高達 1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 片上外設資源豐富，單片機內(nèi)部集成 兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的 8 位定時器 /計數(shù)器，一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16 位定時器 /計數(shù)器，具有獨立振蕩器的實時計數(shù)器 RTC，四通道 PWM， 8路 10 位 ADC，具有獨立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，片內(nèi)模擬比較器。 MAX4539 可修正 A/D 轉(zhuǎn)換 中的兩個主要誤差：失調(diào)誤差和增益誤差MAX4539 具有測量、自檢和校準三種工作模式，不同工作模式可通過控制廣西大學畢業(yè)設計論文 基于單片機的高壓電動機保護 15 引腳 CAL 和 地址引腳 A0~A2 進行選擇，另外還具有使能控制和狀態(tài)鎖存。 本裝置 在電動機 定子 繞組 端部 安放 PT100 鉑熱電阻 作為溫度傳感器 ，其測溫范圍可達 ﹣ 50176。 圖 43 測溫電橋電路 廣西大學畢業(yè)設計論文 基于單片機的高壓電動機保護 17 電路輸出電壓 OV 與 PT100 的電阻值 xR 的對應關系為： ? ?? ? ? ? S32100321 321O VRRRRRRRRR RRRRV x x ?????? ?? 因為 ATmega16 片內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓為 ，所以 OV 的值 必須在 0V 與 之間 。 電壓數(shù)據(jù)采集 （ 1） 采用 JDZ6型電壓互感器 對定子電壓 進行 測量 JDZ6 型電壓互感器 為用環(huán)氧樹脂全真空澆注全絕緣結構的 半封閉式電壓互感器 ，適用于額定頻率 50Hz，額定電壓為 6kV 電力系統(tǒng)中作電能計量、電壓監(jiān)控和繼電保護用。C ，日平均溫度 低于 30176。C ~+85176。 4）絕緣耐熱等級： B級（ 130176。 圖 46 （ a） 電阻法 圖 46 （ b） IC 法 表 43 TYPT31D 典型應用的性能參數(shù) 應用 方法 輸入電壓 輸出 電 壓 相移 非線 性度 線性 范圍 額定電流 隔離 耐壓 電阻法 ≤1000V ≤ ≤30′ ≤% 倍額定 2mA/2mA ≥20xxV IC 法 ≤1000V ≤1/2 倍 IC電源電壓 ≤5′ ≤% 2 倍 額定 2mA/2mA ≥20xxV 8）注意事項： 本型電壓變換器其原理是電流型電壓變換器，所以次級電路不允許開路使用，也因于此請不要在次級回路安裝熔斷器。C ； ③ 周圍空氣的相對濕度不大于 85%（ 20176。 高壓電動機的沖擊電流一般比其額定值大 10 倍以上，其會使電流互感器的一次額定電流倍數(shù)增加，從而引起的電流誤差可大大超過 10%，造成速斷誤操作 ， 因此 必須選擇大變比的電流互感器。C ； 廣西大學畢業(yè)設計論文 基于單片機的高壓電動機保護 21 ② 相對濕度：溫度為 40176。C ）。在這個轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，模擬信號要基本保持不變。 雖然在 AVR 單片機的 A/D 轉(zhuǎn)換器 中有自帶的采樣保持電路，但是難以在同一時間內(nèi)同時進行多路信號的采樣保持。 共享 A/D 多通道結構 框 圖 如圖 410所示 ： 圖 410 共享 A/D 多通道 結構框圖 AD582 的信號捕捉時間最短達 6μs，具有相互隔開的數(shù)字地、模擬地，從而提高了抗干擾能力。本裝置采用 RC 無源 低通濾波電路，將信號中疊加的高頻分量統(tǒng)統(tǒng)濾掉。 輸入輸出通道 輸入通道 （ 1）模 擬量輸入通道 每路模擬 信號輸入 通道都配置 圖 411（ a） 所示的 前置模擬 低通 濾波 電路 濾 去 輸入信號中對保護無用的 較高頻率部分 。單片機和電氣開關二者在電平范圍和驅(qū)動能力的要求上存在很大的差異。 單片機 輸出的 信號 在傳輸線上只能存在很短的時間，所以接口電路必須及時把信號鎖存。 因此系統(tǒng)設計有 4 個按鍵： 確認鍵、 返回鍵、 左 方向選擇鍵（ 選擇鍵及 定 值 減小鍵 ） 、 右 方向選擇鍵（ 選擇鍵及 定值增加鍵 ） 。當掃描頻率足夠大時，所有數(shù)碼管在視覺上是同時亮的。 其原理圖如圖 415 所 示： ( A D C 0 ) P A 0( A D C 1 ) P A 1( A D C 2 ) P A 2( A D C 3 ) P A 3( A D C 4 ) P A 4( A D C 5 ) P A 5( A D C 6 ) P A 6( A D C 7 ) P A 7A R E FG N DA VC C( T O S C 2 ) P C 7( T O S C 1 ) P C 6( T D I ) P C 5( T D O ) P C 4( T M S ) P C 3( T C K ) P C 2( S D A ) P C 1( S C L ) P C 0( O C 2 ) P D 7P B 0 ( T 0 )P B 1 ( T 1 )P B 2 ( I N T 2 )P B 3 ( O C 0 )P B 4 ( S S )P B 5 ( M O S I )P B 6 ( M I S O )P B 7 ( S C K )R E S E TVC CG N DX T A L 2X T A L 1P D 0 ( R X D )P D 1 ( T X D )P D 2 ( I N T 0 )P D 3 ( I N T 1 )P D 4 ( O C 1 B )P D 5 ( O C 1 A )P D 6 ( I C P 1 )A T M E G A 1 6 4 0 P I N1234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0 2 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0Q HQ GQ FQ EQ DQ CQ BQ ABAC L KC L R7 4 H C 1 6 434651 01 11 21 32189efabdcpgefabdcpgefabdcpgefabdcpgefabdcpgL E D 0L E D 1L E D 2L E D 3L E D 4+ 5 Va。 設計用 5 個共陰極的 LED 數(shù)碼管進行顯示 ，其中最高位用來顯示數(shù)值的狀態(tài)，低四位顯示參數(shù)值 。 廣西大學畢業(yè)設計論文 基于單片機的高壓電動機保護 26 顯示設計 本系統(tǒng)的顯示功能使用 LED 數(shù)碼管來實現(xiàn)。本 部分 主要有鍵盤和LED 顯示兩部分，鍵盤用來實現(xiàn)控制功能的選擇和參數(shù)的 設定， LED 則用來顯示功能菜單 和 實時數(shù)據(jù) 。另外，為減少強電對弱電的干擾還應該添加光電耦合電路將二者隔離開來。為了保證輸出電壓不受后級電路輸入阻抗的影響，一般采用由運算放大器構成的電流 — 電壓變換電路，如圖 411（ b）所示。 ATmega16 單片機內(nèi)部集成8 路 10 位逐次逼近型 ADC， ADC 與一個 8 通道的模擬多路復用器連接，能對來自端口 A 的 8 路單端輸入電壓進行采樣。 廣西大學畢業(yè)設計論文 基于單片機的高壓電動機保護 23 濾波調(diào)理電路 經(jīng)過 ACDC 轉(zhuǎn)換所得的直流電壓疊加了豐富的高次諧波分量，另外由于電網(wǎng)以及電動機自身的干擾，使所得的電壓電流信號質(zhì)量非常差。 采樣保持器選用通用型集成 AD582 芯片 。要防止這種誤差的產(chǎn)生，必須在 A/D 轉(zhuǎn)換開始時將輸入信號的電平保持住，而在A/D 轉(zhuǎn)換結束后又能跟蹤輸入信號的變化 。 6） 外形圖、安裝尺寸和線圈圖 ： 圖 48（ a） 外形圖、安裝尺寸 圖 48（ b） 線圈圖 7） 典型應用如圖 49（ a）和圖 49（ b），性能參數(shù)見表 44； 圖 49（ a） 圖 49（ b） 表 44 TYCT21EM5A/ 2 . 5 m A 典型應用的性能參數(shù) 應用 方法 額定輸入電流 額定輸出電流 額定采樣電阻RL 額定采樣電壓 相移 非線 性度 線性 范圍 耐壓 電阻法 5A 300? ≤20′ ≤% ≥2 倍 額定 ≥6kV IC 法 5A / ≤1/2 倍 IC電源電壓 ≤5′ ≤% ≥2 倍 額定 ≥6kV 8）注意事項： ① 電流變換器初級應串聯(lián)于被測電流回路中，次級應近似工作于短路廣西大學畢業(yè)設計論文 基于單片機的高壓電動機保護 22 狀態(tài) ； ② 電流變換器次級電路不允許開路，所以 不能 裝熔斷器。 3） 工作頻率范圍： 20Hz~20kHz。 2）使用環(huán)境條件： ① 環(huán)境溫度： 55176。 3）型號及意義： L Z Z B J 9 1 0 AA 型 結 構電 壓 等 級 （ k V ）設 計 序 號加 強 型帶 保 護澆 注 絕 緣支 柱 式電 流 互 感 器 圖 47 型號含義 本型電流互感器有 75/5A（ 1A） 、 100/5A（ 1A） 、 150/5A（ 1A） 、 200/5A（ 1A） 、 300/5A（ 1A） 、 400/5A（ 1A） 、 500/5A（ 1A） 等 多種變比 。 1）特點 ： 本產(chǎn)品采用超導磁材料，使產(chǎn)品具有高精度下能有大的動、熱穩(wěn)定電流承載能力和局部放電小的特點 2）使用條件 ： ① 海拔高度不超過 3000米； ② 周圍環(huán)境溫度不高于 +40176。 5）安全特性： ① 絕緣電阻：常態(tài)時大于 1000M? ； ② 抗電強度：可承受工頻 2500V/1分鐘； ③ 阻燃性：符合 UL94Vo級。C 時不大于 90%。 （ 2） 單片機電路板上使用的電壓互感器選用 TYPT31D型微型精密電壓變換器 1）特點： ① 體積小，精度高；印刷線路板直接焊接安裝，使用方便，外形美觀； ② 全封閉，機械和耐環(huán)境