【正文】 常常不能及時動作。就要研究電機(jī)的數(shù)學(xué)模采用集中參數(shù)等效電路的數(shù)學(xué)模型時首先需作一些假定，根據(jù)電機(jī)學(xué)知識，可得： 1)忽略空間和時間諧波 2)忽略磁飽和 3)忽略鐵損 異步電機(jī)的穩(wěn)態(tài)等 效電路如下圖 2 一 1 所示型，對于電機(jī)的軟起動而言，多采用基于集中參數(shù)等效電路 第 6 頁 的數(shù)學(xué)模型。 mr 為定子鐵心損耗所對應(yīng)的等效電阻， mx 為勵磁電抗。1 mmmmm jxrIZIEE ?????? (21) .. .39。239。2239。 由式（ 2－ 5）和式（ 2－ 6）得： srImpT emem39。21139。22111xxsrrsrUfpmTem???? ? (29) 剛起動時，轉(zhuǎn)子 n=0， 轉(zhuǎn)差率 s=1，此時起動轉(zhuǎn)矩為： ])()[(2 239。239。2111..jxxrxxjxrUIImm?????? (212) 第 8 頁 電動機(jī)的啟動故障 異步電動機(jī)投入電網(wǎng)，從靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)動起來，升速并達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過程，稱為啟動過程。也就是說，在規(guī)定的時間內(nèi)，如果啟動電流仍舊維持在一個很大的值，而不是降到額定電流的附近，這就認(rèn)為電動機(jī)發(fā)生了啟動時間過長的故障。 就異步電機(jī)而言，堵轉(zhuǎn)就意 味著轉(zhuǎn)子堵住不轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)差率 S=1，即在 T 形等效電路圖中的附加電阻為0 的狀態(tài)。過載過大了就形成堵轉(zhuǎn)。 不平衡的三相電壓或電流，按對稱分量法，可分解為正序分量、負(fù)序分量、和零序分量。 電動機(jī)的不對稱故障主要有斷相、逆向、不平衡負(fù)載運(yùn)行、匝間短路、相間短路、接地短路等引起的除了嚴(yán)重的短路會造成故障相電流明顯增大外，大多數(shù)的不對稱故障一般不會出現(xiàn)明顯的過電流。當(dāng)電動機(jī)繞組以 Y 形連接時，斷相可能發(fā)生在引線上或者繞組內(nèi)部，電動機(jī) Y 型連接時所斷相的線電流都為零，此時以線電流為零的原則可以加以保護(hù)。 當(dāng)電動機(jī)發(fā)生 (b)類斷相時， c 33ABI I I??因此，若把相不平衡保護(hù)的動作值規(guī)定為線電流最大值與最小值的比小于， 3 就能實(shí)現(xiàn)這種斷相保護(hù)。 故障綜合判定 綜上所述電動機(jī)的保護(hù)可以分為對稱故障和不對稱故障。 第 11 頁 表 21 對稱故障特征 故障類型 零序 負(fù)序 過電流 過載 無 無 ()In 堵轉(zhuǎn) 無 無 (57)In 短路 無 無 (710)In 表 22不對稱故障特征 故障類型 零序 負(fù)序 過電流 斷相 無 Ic/ 3 3 I0 逆向 無 Ia 無 不平衡運(yùn)行 無 有 無 相間短路 無 有 (其值取決與位置 ) 有 (其值取決與位置 ) 單相接地 1/3?I 有 取決與位置 倆相接地 1/3?I 有 取決與位置 附：單相故障時，以 A 相為故障相； 倆相故障時，設(shè) B、 C 相為故障相； I0 表示故障前電流幅值， In 表示額定電流； 由以上表障又可進(jìn)一步分為非接地和接地故障倆大類。根據(jù)這一結(jié)論，可將電動機(jī)的保護(hù)分解為過電流保護(hù) 、 斷相保護(hù) 、 零序電流保護(hù)三個部分，由此可覆蓋電動機(jī)所有常見故障類型。這樣的配合還是很符合電動機(jī)過流的實(shí)際情況的，同時輔以低電壓保護(hù)和負(fù)序保護(hù)，應(yīng)該說很全面的覆蓋了電動機(jī)的應(yīng)有保護(hù)范圍，也使得保護(hù)器的保護(hù)功能發(fā)揮的較為徹底。其工作邏輯原理圖如下： 圖 27 電流速斷保護(hù)邏輯原理圖 第 13 頁 圖中： S3— 電流速斷保護(hù)軟件投切開關(guān)， 1；保護(hù)投入， 0：保護(hù)退出； d3— 電流速斷保護(hù)動作定值； t3— 時間繼電器 ,0~50000 可調(diào) 。 定時限堵轉(zhuǎn)電流保護(hù) 定時限過電流保護(hù)也叫做堵轉(zhuǎn)保護(hù)，電動機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于各種原因使轉(zhuǎn)子處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，由于堵轉(zhuǎn)則相當(dāng)與轉(zhuǎn)子開路，因此電流很大，容易燒毀電機(jī)。其保護(hù)動作方程如下： 222 ??InIs (215) 式中： In 為電動機(jī)額定電流 S 為電動機(jī)發(fā)熱時間常數(shù) ，表示電動機(jī)的過載能力 過載保護(hù)一般都采用反時限來計算保護(hù)時間，當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行在電流超過整定值時，過載保護(hù)投入，開始利用反時限公式計算時間，一旦故障時間超過了計算時間 t 之后，則動作與出口，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的 第 14 頁 保護(hù)。 變壓器中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中電動機(jī)零序電流保護(hù)的動作電流 的整定原則是：當(dāng)本電動機(jī)外部 (指機(jī)端電流互感器以外 )電網(wǎng)中任一地點(diǎn)單相接地時，本電動機(jī) 的零序電流保護(hù)應(yīng)可靠地不動作，為此 nl KkC o dUI ??3d. z0 ? (216) 式中： U 本國電機(jī)所在電網(wǎng)的相電壓 (V)； Cod：本電動機(jī)每相對地電容 (F)； ? ：角頻率； nL 本電動機(jī)機(jī)端電流互感器變化 kK ：可靠系數(shù)，取 再校驗(yàn)靈敏度。定子繞組或引出線不對稱相間短路、定子繞組閘間短路、電源電壓嚴(yán)重不平衡等的保護(hù)。39。用戶可根據(jù)上述算法確定 dzI .239。 （ 2） 第二段的整定 在電動機(jī)正常運(yùn)行及起動過程中，允許三相電壓之間有持續(xù)性的 5%以內(nèi)的誤差，此時會出現(xiàn)較長時間的負(fù)序電流 I2，應(yīng)保證負(fù)序電流保護(hù)第二段可靠地不動作，為此： NIdzI )(239。 啟動時間過長保護(hù) 正常啟動過程結(jié)束后電動機(jī)的運(yùn)行電流低于額定值或者在額定值附近，而啟動時間過長則是在啟動時間過后電動機(jī)的運(yùn)行電流仍保持較大值 (一般為機(jī)械原因 )。 啟動時間過長保護(hù)可作電動機(jī)啟動過程中短路保護(hù)的后備保護(hù)。有一相低于保護(hù)定值 時，低電壓保護(hù)經(jīng)延時后動作發(fā)跳閘命令 ； 當(dāng)電動機(jī)從電網(wǎng)中斷開，電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，可使電動機(jī)隨時重新啟動。 (4)通信模塊 這部分采用 RS485 接口，采用硬件自動控制收發(fā)電路，不用單片機(jī)進(jìn)行控制以減輕負(fù)擔(dān)。該處 理器內(nèi)部資源豐富，僅需要少量的外部控制電路即可完成系統(tǒng)的各項功能。 三相電流輸入 漏電輸入 電壓輸入 濾波調(diào)理 顯示模塊 通訊模塊 故障記錄 I/O 控制 按鍵模塊 CPU C8051F020 第 18 頁 采用 TQFP100 封裝形式的 C8051F020 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。尤其要注意跳線 J303。本裝置有五路模擬量輸入，其中三相電流 Ia， Ib， Ic 輸入，一相電壓 Ia 輸入，零序電流 I0 輸入。采用平均值A(chǔ)CDC 轉(zhuǎn)換器對交流電壓進(jìn)行有 效值測量的方法是：先測出交流信號的平均值，然后再根據(jù)波形因數(shù)換算出對應(yīng)的有效值。絕對值用全波線 形整流器來實(shí)現(xiàn)，平均值可用濾波器來實(shí)現(xiàn)。 在半波整流器之前有一級高輸入阻抗的阻抗放大器 A1，它的作用是提高輸入阻抗和擴(kuò)大測量范圍。 在電壓互感器出來的是一個交流信號，圖形如下圖所示。放大器 A1 的作用是形成一個電壓跟隨器，其作用是提高輸入阻抗。一般當(dāng)保護(hù)裝置判斷出某種事件需要繼電器動作時， CPU 控制發(fā)出信號給繼電器線圈通電，使繼電器觸點(diǎn)動作 ； 當(dāng)故障處理完畢以后， CPU 控制發(fā)出信號使繼電器復(fù)位。 10KLED1D11N4007K1RelaySPSTVCC+5VJ11 2U?A74AC04SCQ? 圖 313 繼電輸出電路 第 25 頁 人機(jī)接口 顯示電路設(shè)計 顯示電路主要是用來顯示測量電壓和測量電壓。靜態(tài)顯示用硬件來代替部分軟件功能，以增加硬件的開銷來換取更多的系統(tǒng)資源。因?yàn)槭枪碴枠O LED，所以位驅(qū)動采用 5V 電壓高位控制 。也有使用 UPS 交流不間斷電源的，但成本太高。 通訊 由于單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲能力和數(shù)據(jù)處理能力有限，以及現(xiàn)場實(shí)時性要求較高，故單片機(jī)現(xiàn)場只能暫時存儲采集到的數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單處理，至于大量的數(shù)據(jù)存儲和后續(xù)復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理可交給上位機(jī)完成，由于大型機(jī)具有 RS485 標(biāo)準(zhǔn)串行口，所以通過 MCS51F020 單片機(jī) TTL 電平全雙工串行口，附加 RS485 電平轉(zhuǎn)換電路 MAX3232 可與上位 機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信 。干擾信號對單片機(jī)系統(tǒng)的作用可分為三個部位，第一個部位是輸入系統(tǒng)，它使模擬信號失真，數(shù)字信號出錯，單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)這種輸入信息作出的反應(yīng)必然是錯誤的。為了提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性，本設(shè)計特設(shè)計硬件抗干擾措施。本系統(tǒng)采用的是 RC 濾波器。 第 4 章 軟件設(shè)計 第 5 章 結(jié) 論 通過我們的努力，這部以 C8051F020 單片機(jī)為控制核心，完成了對電流電壓的采集，并初步實(shí)現(xiàn)了應(yīng)有的結(jié)果。因此，本實(shí)驗(yàn)通過改變輸入電壓來模擬電動機(jī) (用燈泡代替 )電流的變化。 在電路板焊接的時候，布線沒有考慮抗干擾，也沒有在電源部分加 EMC，且各級輸入的去耦設(shè)計也不好，因此系統(tǒng)抗干擾能力較差。 改進(jìn)意見： 用電機(jī)的等效電路來搭建一個三相交流電動機(jī)模型； 采用穩(wěn)定的供電電源； 在電源部分加 EMC，在各級輸入去耦電容； 論文小結(jié) 在電路設(shè)計和調(diào)試的過程中，大大提高了在電路設(shè)計上的知識，對單片機(jī)和電路調(diào)試有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，同時也使我認(rèn)識到我知識的欠缺，對于書本上的很多知識還不能靈活運(yùn)用，很多東西需要我更加一步的學(xué)習(xí)。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有很多可敬的老師、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。 歲月如流水，轉(zhuǎn)眼之間近四年的大學(xué)生活即將結(jié)束。大恩不敢言謝，只祝你們永遠(yuǎn)健康快樂。 M， Janardhanan P. PCbased protection relaying algorithms for generator using digital filters Saint Martin39。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計）的電子版和紙質(zhì)版。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽 名： 日期： 日期： 第 32 頁 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單 等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字