【正文】 ~20 kHz。C ，最低溫度 5176。 PT100 鉑熱電阻 是阻抗型傳感器， 其輸出電阻與溫度呈近似線性關(guān)系， 為使其直接輸出電壓本裝置設(shè)計了如圖 43 電橋。綜合考慮 本系統(tǒng)采用 帶有校準功能的新型 8 通道 CMOS 模擬開關(guān) MAX4539。 廣西大學畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 14 主系統(tǒng)硬件設(shè)計 ATmega16 微處理器 ATmega16 是基于增強的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8位 CMOS 微控制器。在微機保護系統(tǒng)中，輸入量的電氣量經(jīng)過采樣和模數(shù) 轉(zhuǎn)換 所形成的離散數(shù)字信號傳送到 中央處理器 ，根據(jù)該保護系統(tǒng)應(yīng)具有的功能進行相應(yīng)的數(shù)值分析、運算和判斷，最終輸出跳閘與否的命令，或同時輸出計算結(jié)果，以實現(xiàn)繼電保護功能。 廣西大學畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 11 低電 壓保 護 電動機的 低電 壓保護是一種輔助性保護，一般用于 下列 電動機： （ 1） 當電源電壓短時降低或中斷后，根據(jù)生產(chǎn)過程不需要自啟動的電動機或為保證重要電動機啟動而 需要斷開的次要電動機上應(yīng)裝設(shè) 低電壓 保護，其動作時限應(yīng)在滿足選擇性條件下先取最小值，一般整定為 ~,為保證重要電動機自啟動有足夠電壓，保護裝置的動作電壓多整定為額定電壓的60%~70%。 在電動機正常運行及起動過程中，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)較長時間的負序電流 I2，應(yīng)保證負序電流保護第二段可靠地不動作，為此 ? =（ ~） Ie，延時 t2一般 可 整定 為 3s。隨著過電 流倍數(shù)的變化，定子繞組導體的溫升具有反時限特性。 高壓電動機保護原理分析 電動機保護原理的研究決定了電動機智能保護器性能的高低，在查閱大量文獻之并經(jīng)過認真仔細的分析對比后發(fā)現(xiàn)對稱分量法可以對交流電動機的三相電流進行詳細的描述，非常適用于故障診斷。 （ 2） 異常升溫。 運轉(zhuǎn)聲音異常 的原因可能是轉(zhuǎn)子損壞、定轉(zhuǎn)子相擦、潤滑油嚴重缺少等。 轉(zhuǎn)子鐵芯 是 電機磁路的一部分 ， 在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。 異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 異步電動機的基本結(jié)構(gòu)，包括定子 和 轉(zhuǎn)子 兩部分 。在了解了 高壓電動機 保護的各種基本知識以后，開始對保護裝置進行硬件及軟件設(shè)計。 今天，微處理器已經(jīng)無處不在，無論是錄像機、智能 洗衣機 、移動電話等家電產(chǎn)品，還是汽車引擎控制，以及數(shù)控機床 、航空 航天 等都要嵌入各類不同的微處理器。智能型 電動機保護器主要以單片機作為控制器， 具有處理速度快、智能化程度高等優(yōu)點，可以實施各種非常復雜的算法和各種保護功能 可實現(xiàn)電 動 機的智能化綜合保護，有的還具有遠程通訊功能 ， 在采樣和整定精度方面有質(zhì)的飛躍，可對采樣信號進行軟件非線性校正，并可實現(xiàn)真有效值計算，從而極大地降低了被測信號波形畸變的影響，真正實現(xiàn)了高精度采樣，在整定方面采用數(shù)字設(shè)定 ， 通過鍵盤由用戶自行現(xiàn)場設(shè)定，不存在誤差，還可為過載保護設(shè)置多條更科學的反時限曲線。廣西大學畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 2 因為首先受其規(guī)格限制無法按電機額定電流進行準確設(shè)定，況且如果熔斷器規(guī)格選得太小容易造成斷路，使電機單相運行，如果熔斷器規(guī)格選得太大，則達不到過載保護的效果。 據(jù)原電力部的一份調(diào)查資料表明 ， 所 調(diào)查 34 個電廠，高壓異步電動機損壞率達 %，造成經(jīng)濟上的巨大損失。 SCM。由于高壓電動機被大量應(yīng)用于極端惡劣的環(huán)境中其保護問題就顯得十分重要。 考慮到電動機保護裝置 通常 安裝在較惡劣的現(xiàn)場環(huán)境中， 為保證單片機系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地工作， 本文 還 對 其 進行了抗干擾設(shè)計。 在實際生產(chǎn)環(huán)境中 ， 外界 環(huán)境 的高溫、潮濕、粉塵等惡劣狀況和電網(wǎng)波動、負載沖擊的影響 ， 對 高 壓電 動 機的安全運行 構(gòu)成 很大威脅。 熱繼電器是利用雙金屬片熱效應(yīng)工作的，雙金屬片是由不同膨脹系數(shù)的兩片金屬鉚合而成，當電流通過時它將產(chǎn)生熱量，并向膨脹系數(shù)小的一邊彎曲，電流的大小和彎曲的程度成正比，當電流超過熱繼電器整定電流的一定倍數(shù)時就會啟動其中的脫扣裝置從而切斷主回路達到保護的目的。 但這類產(chǎn)品仍存在一些無法克服的缺陷，包括整定精度不高 、 采樣精度不高 以及 無法實現(xiàn)具有多種保護功能于一體的全保護 。 智能型電動機保護器正以其優(yōu)異的性能取得各大原始設(shè)備生產(chǎn)商的青睞，它將是電動機保護器的主要發(fā)展方 向。 本論文在第一章先概述了高壓電動機保護的背景及意義，明確了本論文的主要工作。 本論文以 三相 異步電動機為 例闡述電動機保護器的設(shè)計。定子繞組 是電動機的電路部分，通入三相交流電， 將在其間 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 。 （ 1） 機械 故障 機械方面的主要故障是振動、軸承過熱、運轉(zhuǎn)聲音異常等 。不對稱故障不僅使電流增加，引起發(fā)熱而損害電動機 ， 更重要的是不對稱引起的負序效應(yīng) 會 給電動機運行帶 來隱患 ， 這類故障易形成事故擴大 ， 造成電動機的嚴重損壞。 為保證系統(tǒng)和 高壓電動機 安全運行，減少事故損失，繼電保護還應(yīng)滿足如下要求： 高靈敏度 要求能靈敏動作于 過流 、短路、接地、斷相故障。 各序分量獨立存在，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。 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。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(yīng)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 。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)。 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(shè)備的正常運行甚至導致設(shè)備失效，因此設(shè)計硬件電路時應(yīng)該盡可能地提高硬件的抗干擾性能。 片上外設(shè)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。 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。 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(jié)構(gòu)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 ~+85176。 圖 46 （ a） 電阻法 圖 46 （ b） IC 法 表 43 TYPT31D 典型應(yīng)用的性能參數(shù) 應(yīng)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。 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 ）。 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。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。單片機和電氣開關(guān)二者在電平范圍和驅(qū)動能力的要求上存在很大的差異。 因此系統(tǒng)設(shè)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 ） 。 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。 廣西大學畢業(yè)設(shè)計論文 基于單片機的高壓電動機保護 26 顯示設(shè)計 本系統(tǒng)的顯示功能使用 LED 數(shù)碼管來實現(xiàn)。另外，為減少強電對弱電的干擾還應(yīng)該添加光電耦合電路將二者隔離開來。 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。 采樣保持器選用通用型集成 AD582 芯片 。 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(yīng)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(yīng)用的性能參數(shù) 應(yīng)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(yīng)串聯(lián)于被測電流回路中，次級應(yīng)近似工作于短路廣西大學畢業(yè)設(shè)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。 2）使用環(huán)境條件： ① 環(huán)境溫度： 55176。 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