【正文】 hzdU 為失壓保護(hù)整定值 ； shzdT 為失壓延時(shí)定值 ； ,a b cI I I 為各相相電流 ； shzdI 為最小電流整定值 。 在規(guī)定的 起動(dòng)間隔保護(hù)時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)不會(huì)被起動(dòng)。本保護(hù)裝置 采用了三 階 低通 濾波器 [12]， 其截止頻率為 250Hz，響應(yīng)曲線的不均勻度為 1db。 本系統(tǒng)采用了兩片 LF298 集廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 23 成芯片構(gòu)成采樣保持電路，其工作電路圖如圖 33 所示 。以使用片內(nèi)的 V 參考電壓為例， ADC 的分辨范圍在 0 V 與 V 之間 ， 而從 PT， CT來的 交流信號(hào)是雙極性信號(hào)， 因此在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，必須要 對(duì)輸入電平進(jìn)行變換，以 獲得單片機(jī)能接收的信號(hào) [13]。 傳感器全波整流電路輸 入 信 號(hào)采樣保持電路多路選擇開關(guān)A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)控制系統(tǒng)單 片 機(jī) 內(nèi) 部 系 統(tǒng)低通濾波 圖 36 電流采集工作原理圖 三相電壓的測(cè)量采用三個(gè)交流電壓互感器，再送給 A/D 轉(zhuǎn)換器采樣，由單片機(jī)對(duì)交流信號(hào)采樣、計(jì)算出電壓的有效值。電源電壓 從 4V到 6V變化，電流 IT 變化 1181。0 .3 C? 。 它的主要特性如下： ① AD590 的測(cè)溫范圍為 － 55 C? ～ +150 C? 。 輸出交流信號(hào) 經(jīng)過 精密整流電路整流 、低通 濾波 、 采樣保持、 運(yùn)放后通過 CPU 的一路 ADC送入單片機(jī)，經(jīng)過程序運(yùn)算，便可以得到電流 值 。其轉(zhuǎn)換結(jié)果為： RE FINVVA D C 102 4?? （ ） 其中， VIN 為被選中引腳的輸入電壓。 5V~177。 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、空載和負(fù)荷很輕的時(shí)候差動(dòng)電流中二次諧波分量可達(dá)基波分量的 50%以上，其會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，但是電動(dòng)機(jī)真正內(nèi)部故障時(shí)二次諧波分量卻很小。 起動(dòng)時(shí)間 過長(zhǎng)保護(hù)整定 ： ①起動(dòng)保護(hù) 速斷電流整定值范圍 ： 2~60A， 級(jí)差 ； ② 起動(dòng)保護(hù) 速斷動(dòng)作時(shí)間整定范圍 ： ~， 級(jí)差 ； ③ 電動(dòng)機(jī)起 動(dòng) 時(shí)間整定范圍 ： 1~， 級(jí)差 。所以可以考慮切除一部分不重要的電動(dòng)機(jī)，使電網(wǎng)電壓迅速恢復(fù)，以保證重要電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)； ② 防止在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于反抗力矩大于起動(dòng)力矩而使電動(dòng)機(jī)過熱； ③ 切除在電壓恢復(fù)時(shí)不允許自起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。 39。 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)； ?段零序電流保護(hù)判據(jù)： 000qzdzdIITt???????? () П段零序電流保護(hù)判據(jù)： 000qzdzdIITt??????????? () 0I 為電動(dòng)機(jī)零序電流值； 0qzdI? 和 0qzdI?? 分別為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí) I 段和 П段零序電流整值； 0zdt? 為 I 段零序電流保護(hù)時(shí)間整定值，為短延時(shí)； 0zdt?? 為 П段零序電流保護(hù)時(shí)整定值，為長(zhǎng)延時(shí)。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 17 負(fù) 序 電 流 保 護(hù) 投 入A 相 負(fù) 序 電 流C 相 負(fù) 序 電 流B 相 負(fù) 序 電 流≥大于П段整定值≥t 39。 針對(duì)電動(dòng)機(jī)的各類非接地性不對(duì)稱故障 ，設(shè)置負(fù)序 過 電流保護(hù)。 其溫升變化過程如圖 28 所示 。 反時(shí)限保護(hù)是有效地防止電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷的一種方法。堵轉(zhuǎn)保護(hù)在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中閉鎖，啟動(dòng)結(jié)束后自動(dòng)投入。根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的要求，保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障的時(shí)間，必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和保證重要用戶供電可靠性。差 動(dòng) 速 斷 保 護(hù) 動(dòng) 作 圖 2－ 4 差動(dòng)速斷保護(hù)邏輯框圖 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 10 根據(jù)對(duì)稱分量法，發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)電流可分解為正序、負(fù)序和零序分量。 CT 斷線只閉鎖比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)，不閉鎖差動(dòng)速斷保護(hù)。1d 圖 21 電動(dòng)機(jī)差動(dòng)保護(hù)原理 12 II n? ， 12 II n??? ， 22dI I I??? () 式中： 2I 、 2I? —— 電流互感器二次測(cè)電流； n—— 電流互感器變比； dI —— 差動(dòng)電流。所以本裝置采用檢測(cè)過電流、正序電流、零序電流和負(fù)序電流分量為基礎(chǔ)，作為電動(dòng)機(jī)故障的判據(jù)。 因此， 應(yīng)設(shè)置低電壓保護(hù)。 電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)分析 針對(duì)上述故障類型， 電動(dòng) 機(jī)應(yīng)裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置： 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 6 電動(dòng)機(jī)的短路故障是比較嚴(yán)重的一種故障，其主要發(fā)生在定子繞組，當(dāng)定子繞組出現(xiàn)短路時(shí)，不但使電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重?fù)p壞，釀成事故，而且可能導(dǎo)致電網(wǎng)電壓顯著下降，影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 廣西大學(xué)畢業(yè)生論文 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)保護(hù)中的應(yīng)用 5 第二章 電動(dòng)機(jī)保護(hù)原理 本章首先列出 了電動(dòng) 機(jī)常見的故障及針對(duì)這些狀況的各種保護(hù)方式，然后詳細(xì)介紹了 電動(dòng) 機(jī) 微機(jī) 保護(hù)裝置所用到的保護(hù)原理和實(shí)現(xiàn)保護(hù)的邏輯關(guān)系圖 。 歸納來說，國(guó)外保護(hù)裝置的特點(diǎn)一般有：保護(hù)器自身溫度補(bǔ)償、檢測(cè)負(fù)荷率、提示報(bào)替、記憶故障原因和數(shù)據(jù)、通信、與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，能同時(shí)監(jiān)測(cè)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)等。在電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)技術(shù)方面，德國(guó)、美國(guó)、日本 、英國(guó)發(fā)展最快。目前的微機(jī)保護(hù)由 32位單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器 DSP、可編程邏輯芯片、高速高精度的 14至 16位的 A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。 但這類產(chǎn)品仍存在一些無法克服的缺陷。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，每年因電動(dòng)機(jī)燒毀造成的耗電量高達(dá)數(shù)十億 kWh，因材料報(bào)廢所產(chǎn)生的間接損耗更是巨大。 、圖表要求： 1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。據(jù)我所知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 I 摘 要 電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)其進(jìn)行可靠有效的保護(hù)尤為關(guān)鍵。 in hardware system, take the ATmega16L MCU as the core of processor system. Use the gather simulation signal likes voltage, electric current, temperature and so on, to transform after ADC for the digital quantity, and then signal sends in the MCU system to process, will judge the transformer through the processing result whether will include the breakdown , the breakdown type, and making the appropriate action to protect. Simultaneously, the system clot matrix liquid crystal display through an external keyboard and peripherals, such as its realtime monitor and control. In system software, utilizes the C language pilation software procedure, enables it to distinguish and to process the electrical signal which transmits from the sensor, and take the appropriate procedures to protect, then demonstrated through the LCD. Keywords： Motor protection， singlechip， differential motion protection ， electrical current protection III 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。另外，電動(dòng)機(jī)在燒毀過程中消耗的電量也是很大的。 這種裝置體積小，安裝方便；功能更為全面：可以保護(hù)缺相、過載、欠流、相失衡、逆相、接地、短路、過電壓、過電流等故障，還具有電流電壓顯示和聲光報(bào)警等功能。 [2]：采用微機(jī)處理器 (如單片機(jī) ， DSP)組成的保護(hù)裝置。之后，世界各大繼電器制造商都先后推出了各種商業(yè)性微機(jī)保護(hù)裝置，微機(jī)保護(hù)逐步趨于實(shí)用。美國(guó)的其它產(chǎn)品還有電子型保護(hù)繼電器（ SMP、 CFFI）、熱敏電阻保護(hù)繼電器（ RT3）、電子型保護(hù)系統(tǒng)（ CFT4）、智能控制器（ SMC）等各種型號(hào)序列數(shù)十種規(guī)格 [21]。 本文僅在電動(dòng)機(jī)保護(hù)上做了部分保護(hù)裝 置 ，有待更高的完 善。這類故障主要特征是除了嚴(yán)重的短路會(huì)造成故障相電流明顯增大外，大多數(shù)的不對(duì)稱故障一般不會(huì)出現(xiàn)明顯的過電流，電動(dòng)機(jī)定子出 現(xiàn)負(fù)序電流和零序電流，對(duì)電動(dòng)機(jī)的損害不僅僅是引起發(fā)熱，更重要的是不對(duì)稱引起的負(fù)序效應(yīng)能造成電動(dòng)機(jī)端部發(fā)熱、轉(zhuǎn)子振動(dòng)及起動(dòng)力矩降低等一系列問題，如果有過電流出現(xiàn)，還會(huì)使繞組發(fā)熱，甚至嚴(yán)重?fù)p壞。另外，如果供電電壓恢復(fù)的較慢，則電動(dòng)機(jī)長(zhǎng) 期處于起動(dòng)狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間的大電流 會(huì)導(dǎo)致絕緣過熱甚至損壞。目前國(guó)內(nèi)外使用的各種異步電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置對(duì)大型異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或自啟動(dòng)過程中的繼電保護(hù)，采用的是給保護(hù)整定長(zhǎng)延時(shí)或在啟動(dòng)過程中閉鎖保護(hù)跳閘出口的方式，此時(shí)若電動(dòng)機(jī)內(nèi)部存在故障隱患，或電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)或自啟動(dòng)過程中發(fā)生故障，會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞甚至 燒毀。且規(guī)定一次側(cè)電流(以 A 相位例 ) 1I 和 1I? 的正方向?yàn)橛删€路流向電動(dòng)機(jī)，則二次測(cè)得電流為： MI 1 I 180。 為防止 CT 斷線時(shí)保護(hù)裝置誤動(dòng)，本裝置采用了 CT 斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)的方案。 A 相 差 動(dòng) 速 斷 動(dòng) 作B 相 差 動(dòng) 速 斷 動(dòng) 作C 相 差 動(dòng) 速 斷 動(dòng) 作差 動(dòng) 速 斷 投 入1?amp。 由于短路故障將導(dǎo)致很大的故障電流，所以只要檢測(cè)到 A、 B、 C 三相電流中任一相或一相以上的電流值大于速斷的整定值，保護(hù)立即動(dòng)作。 當(dāng)保護(hù)裝置在電機(jī)運(yùn)行過程中檢測(cè)到電流超過堵轉(zhuǎn)電流整定值，并達(dá)到整定時(shí)限時(shí)堵轉(zhuǎn)保護(hù)動(dòng)作，出口跳閘。因而產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力矩，造成電 動(dòng)機(jī)過熱； (4)周圍環(huán)境工況惡劣，通風(fēng)不暢，環(huán)境溫度過高； (5)頻繁地起動(dòng) 制動(dòng)等 。 式 為一階段性微分方程，其通解為 ： s tCGQ Aes ?? ??? () 由初始條件 /( 0) 0t? ??， 代入 (211)解出常數(shù) A 為 ： 22()eI I rQA ss???? ? ? ? 再代入 (211)得解 為 ： 22() (1 )s te CGI I r es ?? ? ???? () 由 此得到電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的溫升特性表達(dá)式 。在本文中，采用的是集成溫度傳感器 AD590。 在整定負(fù)序電流定值時(shí)，需要注意 1%的電壓不平衡會(huì)引起 6%的電流不平衡，而實(shí)際供電電源總存在一定的不對(duì)稱，即使在正常運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)也會(huì)有一定的負(fù)序電流，所以整定時(shí)必須躲過這一不平衡因素。 本文采用兩段式零序電流保護(hù)， I 段零序電流保護(hù)用于跳閘 ，Ⅱ 段零序電流保護(hù)用于告警。 o z dt 39。當(dāng)電壓消失或降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將減小，而當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)中就會(huì)流過超過其額定電流好幾倍的過電流，造成電網(wǎng)電壓降加大，增加了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間，或者根本無法起動(dòng)。 在起動(dòng)期 間如最大起動(dòng)電 流超出整定值，電流速斷保護(hù)也動(dòng)作 ?？傮w設(shè)計(jì)如 圖 31 所示： T V 、 T A 二 次 電 流電 壓 輸 入電 壓形 成電 壓形 成低 通濾 波低 通濾 波采 樣保 持采 樣保 持模數(shù)轉(zhuǎn)換A T m e g a1 6 L溫 度 檢 測(cè) 模 數(shù) 轉(zhuǎn) 換鍵 盤 接 口L C D 界 面 顯 示L E D 報(bào) 警 信 號(hào)通 信 接 口光 電 隔 離 電 路