【正文】 了對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)性能。對(duì)電動(dòng)機(jī)的綜合保護(hù)包括以下幾項(xiàng)功能：過載保護(hù)、過壓和欠壓保護(hù)、漏電保護(hù)、堵轉(zhuǎn)和起動(dòng)超時(shí)保護(hù)、短路保護(hù)、缺相及相不平衡保護(hù)。 對(duì)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)監(jiān)控的選擇是通過一個(gè)中斷按鈕來實(shí)現(xiàn) 的。 (4) 三相電源電壓不平衡或波動(dòng)太大，或者電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行。對(duì)于電動(dòng)機(jī)的各類內(nèi)部繞組故障，如匝間短路、接地短路等，往往是由于運(yùn)行環(huán)境差、長(zhǎng)期運(yùn)行不當(dāng)引起的，故障最初并不引起顯著的 電流增大，若不及時(shí)處理會(huì)導(dǎo)致事故擴(kuò)大，進(jìn)而引起電動(dòng)機(jī)機(jī)端過熱、轉(zhuǎn)子及啟動(dòng)力矩降低等一系列問題，嚴(yán)重?fù)p壞電動(dòng)機(jī)。 為定子電壓向量， 為定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)向量， 為定子電流向量， mI. 為磁化電流向量。2. jxsrIE ?? (23) )( .. 1 jxrIEU ???? (24) 由等效電路可見，異步電機(jī)輸入的電功率 1p 一部分消耗在定子繞組的電阻而成為定 子銅耗 1cup ；另一部分消耗在定子鐵心上而變成鐵耗 fep 。2239。21239。 剛起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子 n=0，轉(zhuǎn)差率 s=1，由于激磁電流相對(duì)較小 )1(1mxx?近似為 1，則起動(dòng)電流為： 239。在這種情況下 S=1， 2 1sr39。具體原理如下所述： 在計(jì)算電力系統(tǒng)不平衡情況下引用了對(duì)稱分量法，即任何三相不平衡的電流、電壓或阻抗都可以分解成為三個(gè)平衡的相量成分即正相序（ 1UA 、 1UB 、 1UC ）、負(fù)相序（ 2UA 、 2UB 、 2UC ）和零相序（ 0UA 、 0UB 、 0UC ），即有： UA= 1UA + 2UA + 0UA ， UB = 1UB + 2UB + 0UB ， UC = 1UC + 2UC + 0UC ，其正相序的相序（順時(shí)方向）依次為 1UA 、 1UB 、 1UC ，大小相等，互隔 120 度；負(fù)相序的相序 （逆時(shí)方向）依次為 2UA 、 2UB 、 2UC ，大小相等，互隔 120度；零相序大小相等且同相，各相序都是按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。 但當(dāng)電動(dòng)機(jī)以 A 形連接，其斷相也可能發(fā)生在外部引線（ a 類）或繞組內(nèi)部（ b 類），當(dāng)發(fā)生 ( a)類斷相時(shí)，所斷相的線電流為零，以線電流為零的原則可以保護(hù)電動(dòng)機(jī)。 對(duì)稱故障包括過載、堵轉(zhuǎn)、和三相短路等，這類故障對(duì)電動(dòng)機(jī)的損害主要是機(jī)械力和電流增大引起的熱效應(yīng)，使得繞組發(fā)熱甚至燒毀。 保護(hù)功能設(shè)置 根據(jù)以上隊(duì)電動(dòng)機(jī)故障得分析特設(shè)置電動(dòng)機(jī)保護(hù)如下： 第 12 頁(yè) ，用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部定子繞組以及進(jìn)線所發(fā)生的相短路故障 ，用于隊(duì)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生接地故障時(shí)得保護(hù) 護(hù) 條中“二、根據(jù)生產(chǎn)過程不允許或不需要自動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)裝設(shè)低電壓保護(hù)。 電流速斷整定值計(jì)算 動(dòng)作電流值 在傳統(tǒng)電流速斷保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，動(dòng)作電流值除了要滿足躲過電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)流的要求，還需要保證靈敏度大 2，微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)決定了只要?jiǎng)幼麟娏髦涤陔姍C(jī)的啟動(dòng)電流就行了。 速斷、堵轉(zhuǎn)、過載保護(hù)之間的配合 速斷保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)和過載保護(hù)需要相互配合，以使保護(hù)裝置的工作更符合電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的實(shí)際電流特性。 本裝置采用兩段式定時(shí)限負(fù)序電流保護(hù)，作為電動(dòng)機(jī)斷相、定子繞組或引出線不對(duì)稱相間短路、定子繞組匝間短路的主保護(hù)。 、 dzI .239。 第 16 頁(yè) 啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)保護(hù)是由啟動(dòng)時(shí)間和堵轉(zhuǎn)時(shí)間保護(hù)整定值來配合實(shí)現(xiàn)的。 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 裝置硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器的整體結(jié)構(gòu)如下，硬件電路設(shè)計(jì)應(yīng)包括幾個(gè)方面的內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測(cè)量電路設(shè)計(jì)、鍵盤與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源設(shè)計(jì)和 I/O 控制設(shè)計(jì)等。 C8051F020 系列單片機(jī)是完全集成的混合系統(tǒng)級(jí)芯片，具有 MCS－ 51 兼容的控制器內(nèi)核，其指令于MCS51 完全兼容。應(yīng)用仿真器進(jìn)行硬 件仿真的時(shí)候，跳線帽連接的是 1 腳與 2 腳；當(dāng)程序下載到 C8051F020，實(shí)際運(yùn)行時(shí)，跳線帽連接的是 2 腳與 3 腳。 電流互感器 /電壓互感器 濾波調(diào)理電路 單片機(jī) A/D 口 第 21 頁(yè) T2Trans100KR201KR221K23647185AR1Op Amp23647185AR2Op Amp23647185AR3Op AmpD4D51KR151KR16R191KR23R17R149KR219KR241KR2518KR1818KR26 圖 37 電壓輸入電路圖 交流信號(hào)的平均值可用式（ 31）來表示 U0=Ui = dtUiT T?01 （ 31） 從交流測(cè)量的角度看，平均值是指經(jīng)過整流之后的平均值。在半波整流之后有一個(gè)放 大器 A3 組成的有源濾波放大器，它的作用是實(shí)現(xiàn)平均值的計(jì)算。為了保證加法電路得穩(wěn)定性，加穩(wěn)壓二極管，對(duì)于濾波電路選取截止頻率 100HZ則選濾波時(shí)間常 第 23 頁(yè) 圖 311電流互感器二次側(cè)的電流波形 圖 312 A/D 口輸入的電流波形 第 24 頁(yè) 數(shù)為 10ms， 1/RC=10ms，取 R1=1M，則 C=1PF。 顯示電路一般可分為動(dòng)態(tài)顯示和靜態(tài)顯示。 g1DP2a3f4e7b9d6c8DIG1 DIG2A110A25DS?1KR21KR2 圖 314 LED 顯示電路 鍵盤電路 鍵盤電路是用來切換顯示電壓和電流，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)參數(shù)的設(shè)置，其電路圖如下 ： 第 26 頁(yè) 1KR11KR21KR31KR41KR5+5VS1S2S3S4S5D? D? D?D?D? 圖 315 鍵盤電路 電源部分 目前廣泛使用的單片機(jī)普遍沒有配備不間斷電源。具體電路如圖所示。硬件抗干擾具有效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此硬件抗干擾措施是非常重要的。 本次設(shè)計(jì)由于采用阻性負(fù)載電燈泡來模擬三相電動(dòng)機(jī)。 電壓與電流檢測(cè)回路， 12 位 ADC0 采用的是單片機(jī)內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，存在波動(dòng)，在 ～ 之間變化。 首先衷心的感謝我的導(dǎo)師關(guān)老師。 感謝 隴東學(xué)院 對(duì)我的培養(yǎng)和教育。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 。對(duì)本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作 了明確說明并表示謝意。 感謝我的父母，養(yǎng)育之恩，重莫大也。 致 謝 四年的本科生活轉(zhuǎn)瞬即逝，很快就要離開母校了。 由于電動(dòng)機(jī)電流較大，當(dāng)采用燈泡替代的時(shí)候，電流較小，在互感器選型的時(shí)候沒有考慮到，使得互感器過來的電流較小，因此在硬件調(diào)試的時(shí)候的電流檢測(cè)回路進(jìn)行了多次修改。 電路板布線 在電路板布線的時(shí)候，將單片機(jī)最小系統(tǒng)，信號(hào)采集回路，顯示回路，輸出回路應(yīng)用不同的電路 第 28 頁(yè) 板。單片機(jī)系統(tǒng)受到干擾后，一方面可能造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的誤動(dòng)作，另一方面可能進(jìn)入死循環(huán)，造成系統(tǒng)“死機(jī)”。 當(dāng)交流供電正常時(shí)，市電經(jīng)變壓器變壓，二極管整流，電容濾波后輸出直流，再經(jīng)穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，電容濾波后輸出穩(wěn)定的直流供單片機(jī)和本設(shè)計(jì)中其它模塊使用。倆個(gè)三極管 9013 是用來提供驅(qū)動(dòng)電壓。為了防止繼電器觸點(diǎn)斷開時(shí)產(chǎn)生的瞬間反向電壓，在繼電器回 路中并聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管。電路圖中后一個(gè)放大器 A2 的作用就是將其放大太高為正的。在輸入電壓的負(fù)半周， VD1 截至， VD2 導(dǎo)通，其導(dǎo)通電流經(jīng) R7在 B 點(diǎn)產(chǎn)生正極性電壓，由于 R3＝ R4，在 B 點(diǎn)處的電壓波形的幅度于輸入電壓相等，但極性相反。 圖 36 模 擬 量 輸 入 模 塊 框 圖 電壓信號(hào)采集 電壓信號(hào)采集采用了具有精密整流的全波整流式 ACDC 轉(zhuǎn)換電路，其電路圖如下。 該最小系統(tǒng)電路板上有 3 處跳線，分別是 J30 J30 J303。本設(shè)計(jì)采用美國(guó) CYGNAL 公司生產(chǎn)的 C8051F020 作為數(shù)據(jù)處理的核心部分。保護(hù)原則是 ： 當(dāng) abU bcU 。I 躲不開斷路器斷路器跳合閘或其他暫態(tài)干擾所出現(xiàn)的短時(shí)間數(shù)值較大的負(fù)序電流 I2，但因?yàn)橛?t2 長(zhǎng)延 時(shí)，則能保證第二段不誤跳， t2 由用戶整定，一般可整定為 3s。 IdzI ? (217) 同時(shí)，還必須校驗(yàn)的值大于按公式計(jì)算的值，以確保在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程式中負(fù)序電流保護(hù)第一段可靠地不動(dòng)作。 設(shè)置負(fù)序電流保護(hù)，作為電動(dòng)機(jī)斷相、逆相。 熱過載反時(shí)限過電流保護(hù) 所謂的反時(shí)限電流保護(hù)的保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限原先是按照 10 倍的動(dòng)作電流來整定，而實(shí)際的動(dòng)作時(shí)間則與其電流呈反比關(guān)系變化，電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。其原理相當(dāng)與定時(shí)限過電流保護(hù)中抽去時(shí)間繼電器，即在啟動(dòng)用的電流繼電器后面直接接信號(hào)繼電器和中間繼電器，最后由中 間繼電器觸點(diǎn)接通。 保護(hù) 原理分析 根據(jù)以上特征分析，電動(dòng)機(jī)發(fā)生對(duì)稱故障的主要特征是出現(xiàn)電流幅值增大，而發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)的主要特征是出現(xiàn)負(fù)序和零序電流分量。單片機(jī)把采樣來的各相電流值進(jìn)行比較判斷，就能準(zhǔn)確地發(fā)出動(dòng)作信號(hào)。因此必須對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行斷相及相不平衡保護(hù)。時(shí)，則稱三相電壓或電流不平衡。電動(dòng)機(jī)是用過載倍數(shù) tT 來表示它的過載能力的 tT = maxT / nT 。2.1.1)1(1jxsrjxr jxrjxrjxrjxsrUImmmm?????????? (211) 在異步電動(dòng)機(jī)里，因?yàn)?11 xr ， mm xr ，故可省去 1r 和 mr ，則上式（ 2－ 11）可表示為： ))(1()( 39。2139。21 co s ??? ? (25) 第 7 頁(yè) 電磁轉(zhuǎn)矩可表示為： 11)1()1( ???????? ememme cem ps pspT (26) 其中， pfn 111 2602 ?? ???為同步角速度；轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度 602 n??? ； emp 為機(jī)械功率。2.39。2r 為歸算到定子方面的轉(zhuǎn)子繞組的漏抗。當(dāng)因?yàn)楦鞣N原因，如機(jī)械故障、負(fù)荷過大、電壓過低等，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，由于散熱條件差，電流大，特別容易損壞電機(jī)