【正文】 設置字符顯示區(qū)首地址 設置顯示緩沖區(qū)首地址 取顯示內(nèi)容 輸出控制信號 輸出顯示內(nèi)容 完成顯示？ 返回 Y N 2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 37 定時器及數(shù)據(jù)采集子程序設計 STC90C58AD單片機有 兩 個與 8051相兼容的定時器：定時器 0、定時器 l。 (4)數(shù)據(jù)處理、保護決策程序模塊：對采集到的數(shù)據(jù)進行一定的運算，并根據(jù)數(shù)據(jù)進行保護決策。 C語言主要特點如下：語言簡潔、緊湊、使用方便、靈活；運算符、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富；具有結(jié)構(gòu)化的控制語句；允許直接訪問物理地址 ，能進行位操作，可以直接對硬件進行操作。 2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 31 第 4 章 電動機保護器系統(tǒng) 軟件設計 軟件的功能是以硬件為基礎完成各種保護算法及方案，并提供豐富靈活的手段對裝置進行整定、監(jiān)視和維護，是整套 裝置的靈魂。 根據(jù)運算放大器相關(guān)原理，可列出如下方程： ffO VRRVRRV 41211 ??? OOO RVRV 271 ?? 令 2R = fR = 4R = aR , 7R = oR = bR ,則可得 feO VVV ??2 。同時，由于液晶易于彩色化，因此方法也很多，特別是液晶電視的色彩可以做的十分逼真。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。 (6)通信模塊。由于裝置需要進行大量的數(shù)據(jù)輸入輸出以及數(shù)據(jù)運算，為保證保護器動作的快速性和準確性必須采用 運算速度快的微2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 20 處理器。 本章小結(jié) 本章從異步電動機的模型入手，首先介紹的異步電動機的基本運行原理，電動機運行時內(nèi)部的基本電磁關(guān)系以及電動機的等效電路圖。 電動機過載保護動作時問 t與過載倍數(shù) ? 的關(guān)系稱為電動機過載保護特性。但實際測定表 明，電動機的發(fā)熱曲線與均質(zhì)發(fā)熱體的發(fā)熱曲線只有較小的差別 。 表 電動機斷相故障電流表值 由表 ，電動機斷相故障主要有三類情況：①當電動機繞組以 Y形連接時，無論斷相發(fā)生在線路上或者繞組內(nèi)部，故障相的線電流均為零；②對于△形連接的電動機，發(fā)生外部線路斷相時，故障相的線電流為零；③若△形連接的電動機發(fā)生繞組內(nèi)部斷相時，電動機故障相的相電流為零，但線電流不為零。 堵轉(zhuǎn)故障特征分析及保護判據(jù) 電動機因機械原因、負荷過大等轉(zhuǎn)子被卡死或低速運轉(zhuǎn)而進入堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時，會造成過熱而燒壞。 表 電動機對稱故障 故障類型 零序 負序 過電流 其他特征 保護特性 對 稱 故 障 過載 無 無 （ ～ 6） In CIII ?? ba 反時限 堵轉(zhuǎn) 無 無 （ 6～ 8） In CIII ?? ba 短時限 短路 無 無 （ 8～ 10） In CIII ?? ba 速斷 當電動機內(nèi)部繞組發(fā)生故障如匝問短路，接地短路等，往往在初期并不會引起顯著的電流增大、電機過熱，但若不及時處理就會導致事故擴大，進而引起電機過熱，轉(zhuǎn)自啟動力矩降低等一系列問題，嚴重時可能導致電動機嚴重損壞乃至報廢。折算后的電動機等效電路原理圖如圖 。 (2) 設計保護裝置的硬件電路。實時性是保護器系統(tǒng)的關(guān)鍵性能，它決定了對電動機故障的檢測靈敏度以及輸出保護信號的準時性，直接影響了電動機的安全運行。 熱繼電器具有反時限特性和結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便等優(yōu)點；同時，它也有一定的缺陷，由于材料的熱滯后效應導致熱繼電器有保護時滯和對輕微堵轉(zhuǎn)、過載保護欠佳的缺點。 最后 ，通過實驗對 電動機保護器 的可靠性 進行 檢驗 ， 實驗表明，此 電動機保護器的測量精度，靈敏度以及保護性能均達到了設計要求。本裝置可實現(xiàn)以下故障保護：短路保護、堵轉(zhuǎn)保護、過流保護、不平衡保護、斷相保護、過壓保護、欠壓保護、漏電保護以及過熱保護等功能。 2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 2 這種電 動機保護器由熔斷器、接觸器、斷路器及熱繼電器組成，控制方式主要分為以下四種： (1)熔斷器一交流接觸器一熱繼電器； (2)斷路器一交流接觸器一熱繼電器； (3)熔斷器一斷路器： (4)熔斷器一斷路器一交流接觸器一熱繼電器。 c. 另外，整個保護裝置中的元件、節(jié)點眾 多，大大增加了系統(tǒng)的故障點，導致保護器調(diào)試困難。該單片機片上還有極其豐富的外設資源，這包括 4路 外部中斷 ，8路十位高速 AD轉(zhuǎn)換器，集成 MAX810專用復位電路，因此十分適合于電機監(jiān)控等相關(guān)應用 。 異步電動機的基本運行原理是：三相對稱繞組通以三相對稱電流就會產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場，該圓形旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為同步速，轉(zhuǎn)向取決于通電相序。這類故障的主要特征是三相基本對稱，但同時出現(xiàn)過電流，故障的嚴重程度基本反應在過電流的程度上，因此檢測過電流的程度可作為這類故障的判斷依據(jù)。一相匝間短路是較常見的短路故障，該故障初期僅表現(xiàn)為三相 電流不對稱，使故障相的相電流增大，嚴重的情況會導致匝間線圈絕緣全部燒毀，使電動機的一相繞組全部短接．此時，負載星形聯(lián)接的非故障相將承受線電壓，負載三角形聯(lián)接的將產(chǎn)生相間短路，這會使電動機遭受嚴重損壞． 電動機相間短路故障最明顯的特征是三相供電線路的故障相會出現(xiàn)大電流，危害性很大，應進行速斷保護。 根據(jù)電動機定子繞組的不同接法，斷相故障電流表現(xiàn)也不同，詳見表 所示， 其中： SI — 電動機正常啟動電流； CBA III , — 電動機線電流； eI — 電動機額定線電流； e。電動機溫升特性的數(shù)學模型是推導電動機容許過載特性數(shù)學模型的基礎性工作，是電動機反時限過載保護的理論基礎，有利于分析電動機定子繞組的發(fā)熱特點 。從圖中可以看出，電動機過載倍數(shù)越大，其容許過載時間就越短，即呈現(xiàn)反時限特性。 欠壓保護的整定原則是：若在一定時限內(nèi)采樣到的線電壓有效值均低于保護整定值，則認為有故障產(chǎn)生，應進行斷電保護． 2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 18 b．過壓保護 過電壓一般是由電網(wǎng)電壓波動造成的，當然也可能是伴隨其它故障的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，如對于負載星形連接且無中性線的電動機，如果定子繞組一相短路，會造成其它兩相負載的電壓增大。 (2) 抗強電磁干擾能力強。將電動機的運行參數(shù)經(jīng)過信號處理和電平變換之右逡入處理器的 AD轉(zhuǎn)換模塊。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 3根行線相交叉的 3個按鍵之中。人眼所感受的外部信息的 90％以上是外部物體對光的反射，而不是物體 本身發(fā)光，所以被動顯示更適合人的視覺習慣，更不容易引起疲勞。利用運放 1的高輸入阻抗，來抑制負載對采樣精度的2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 28 影響。所以 RS232 適合本地設備之間的通信。電動機智能保護裝置與傳統(tǒng)的保護方式的主要區(qū)別是可通過軟件編程去控制硬件執(zhí)行來實現(xiàn)保2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 32 護功能。液晶顯示模塊負責電量顯示、裝置信息顯示、整定值和控制值顯示；鍵盤檢測子程序主要檢測按鍵狀態(tài)與 鍵值處理子程序相配合完成系統(tǒng)運行參數(shù)的設置。因此，需要在主循環(huán)內(nèi)不斷刷新顯示。 開關(guān)量的數(shù)據(jù)采集直接從 FO口讀取邏輯電平值即可。上電復位后，單片機將復位向量裝載到程序地址寄存器，然后 CPU就從復位向量處開始執(zhí)行程序。 匯編語言具有程序代碼短小精悍，程序效率高等優(yōu)點。 (3)提供簡便快速的整定值設定方法，時間校準方法。 圖 報警和保護動作執(zhí)行模塊 本裝置為電動機故障提供蜂嗚器發(fā)聲報警，報警電路如圖 。不帶背光源的 LCD顯示是靠背面的反射膜將射入的自然光從下面反射出來完成；帶背光源的 LCD顯示器內(nèi)部集成光源，可以在較差的光線條件下實現(xiàn)顯示。 鍵盤的設計電路如圖 ： 2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 24 圖 鍵盤設計電路 顯示設計 本裝置中人機接口的顯示采用點陣式液晶顯示模塊， 帶中文字庫圖形液晶模塊 12864 控制器 7920，帶中文字庫的圖形點陣液晶模塊 克服了以往裝置采用數(shù)碼管顯示器存在的顯示功能少，不美觀和功耗高等缺點。 STC90C58AD單片機是宏晶科技生產(chǎn) 的 高速／低功耗／超強抗干擾的新一代 8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051單片機 ，但速度快 8～ 12倍，內(nèi)部集成 MAX810專用復位電路。 保護裝置硬件設計綜述 電動機保護的功能最終是通過硬件來實現(xiàn)的，硬件系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響到保護器的性能指標。包括： 短路故障 、 堵轉(zhuǎn)故障 、 斷相故障 、 過載故障 、 欠壓和過壓故障特征分析及保護判據(jù) 。 c．電動機反時限過載保護的實現(xiàn) 對于圖 4所表示的連續(xù)的反時限過載保護特性，可以通 過取有限個有代表性的特征點來實現(xiàn)，即對電動機過載區(qū)間劃分為若干個子過載區(qū)間，對于每一個子過載區(qū)間采用定時限的保護方法來實現(xiàn)，如表 示。 C? )； G—— 定子物體的質(zhì)量 (kg)； ? —— 散熱系數(shù)，即每平方米表面．每度溫差、每秒時間內(nèi)所散發(fā)的熱量焦耳數(shù) (W／ 2m 通常有以下方法： (1)對于前兩種情況 可以通過在一定時限內(nèi)檢測電動機線電流是否為零的方法來 實現(xiàn)，即對某相電流一個周波內(nèi)連續(xù)采樣 n點的瞬時值均為零，或通過計算某相電流的有效值為零，則為斷相故障； (2)對于第 ③ 種斷相故障，可以通過檢測不對稱電流計算出正序、負序、零序電流 。因此在檢測到電動機處于堵轉(zhuǎn)故障時，保護系統(tǒng)應及時動作，保證電動機不因堵轉(zhuǎn)而燒壞． 堵轉(zhuǎn)保護信號可取自于電動機線電流，當線電流超過堵轉(zhuǎn)電流整定值，并達到整定時限時，立即進行斷電保護。 根據(jù)三相對稱分量法的理論，三個不對稱的向量可以唯一分解成三組對稱的向量：正序分量，負序分量和零序分量。 造成繞組損壞的主要原因有： (1)在長時間的電、熱、機械和化學作用下，繞組的絕緣老化損壞，定轉(zhuǎn)子繞組匝間短路或是對地短路。 （ 4） 通過實驗對裝置的可靠性進行驗證?；谥悄苄涂刂破鞯碾妱訖C保護器與前兩種保護方式相比具有先天的優(yōu)勢。正因為如此，這 種傳統(tǒng)的電動機保護方法正在被逐步淘汰，新設備上已基本看不到它的身影。 供電系統(tǒng) 70％的電能是通過電動機消耗的。本文的主要研究內(nèi)容概括如下。 另外，由于現(xiàn)代電動機設計、生產(chǎn)技術(shù)的 提高，電動機的體積越來越小，導致電機內(nèi)部電流密度顯著增加；再加上現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝往往要求電動機經(jīng)常在頻繁的啟動、制動、正反轉(zhuǎn)以及變負荷等多種狀態(tài)下切換運行，電動機出現(xiàn)故障的概率更加難以確定，故障后導致的后果也更加嚴重。各個元器件之間連線繁雜，在復雜電磁環(huán)境中極易受到干擾，對溫度的敏感性也很高，這常常導致保護器不能正常工作。當今微處理器市場上高端三十二位機與低端的八位機在各自的應用領域大展身手。 第六章 對電動機保護器的設計進行總結(jié)以及對其未來發(fā)展的展望。對稱故障主要有：三相短路、堵轉(zhuǎn)、對稱過載等，這類故障對電動機的損壞主要是機械應 力和電流增大引起的熱效應使繞組發(fā)熱甚至燒毀。根據(jù)這一結(jié)論論文對發(fā)電機常見故障的保護措施進行了分析。 根據(jù)對稱分量法，電動機斷相運行時的），（ CIIII bam a x m a x?2021 屆 測控技術(shù)與儀器專業(yè) 畢業(yè)設計（論文） 11 三相不對稱電流可分解為正序、負序和零序電流。 其突出特點是電動機的工作電流大于額定電流，溫升高于額定值，如果電動機長時 間 過載運行會引起電動機繞組過熱而燒損。隨著電動機溫度上升的增加，它與周圍介質(zhì)的溫度差越來越大，散發(fā)到周 圍介質(zhì)中的熱量也逐漸增加，溫升增加變慢，直到散熱量等于發(fā)熱量時，電動機的溫度就不再升高，它所產(chǎn)生的全部熱量散發(fā)到周圍介質(zhì)中，即達到穩(wěn)定溫升。 電動機要不要裝設欠壓保護有一定原則。而且在電動機產(chǎn)生故障時能夠及時準確地發(fā)出保護命令，這就對保護器的 硬件電路設計提出如下的要求。 (3)電源模塊。 P2口的低 3位作為輸入口， ， 。 (3)使用壽命長： LCD器件本身幾乎沒有劣化問題。由于STC90C58AD單片機內(nèi)置 A／ D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道要求輸入信號為 O～ 5V的單極性電壓信號，因此經(jīng)電壓／電流傳感器 采樣的交流信號必需轉(zhuǎn)換為O～ 5V的單極性電壓信號。當無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從 TTL 電平到 RS232 電平再返回TTL 電平。 (5)本保護裝置的軟件設計采用模塊化程序設計方法，將整個應用程序以硬件模塊為基礎劃分為若干個獨立的程序模塊，各個模塊單獨設計、編寫代碼和調(diào)試，然后將所有模塊裝配連接成一個整體進行綜合調(diào)試，最終成為一個完成全部功能，具有實用價值的程序。中斷執(zhí)行完成后，回到主循環(huán)程序的斷點處繼續(xù)執(zhí)行主循環(huán)程序。使主程序和子程序的修改及調(diào)試工作都變得十分方便。 參數(shù)調(diào)整模塊的子程序流程圖如 圖 。 主程序的主體結(jié)構(gòu)為一個無限循環(huán)，單片機不斷重復調(diào)用電壓、電流、溫度的判斷程序，一旦出現(xiàn)故障便輸出保護動作并報警。對于大量的數(shù)據(jù)運算，例如數(shù)據(jù)采集、軟件濾波、程序邏輯判斷等的實現(xiàn)采用 C語言：對于設計硬件、端口操作以及其它實時性要求較高的操作采用匯編語言編程；軟件整體結(jié)