【文章內容簡介】 的頂端（箭頭 處），注意 B 相只是平移，不能轉動。同方法把 C 相的平移到 B 相的頂端。此時作 A相原點到 C相頂端的向量（些時是箭頭對箭頭），這個向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的三分一，這就是零序分量的幅值，方向與此向量是一樣的 。 2． 2 各種保護的原理和實現(xiàn)方法 過載保護 過載就是負荷過大，超過了設備本身的額定負載，產生的現(xiàn)象是電流過大，用電設備發(fā)熱，線路長期過載會降低線路絕緣水平，甚至燒毀設備或線路； 但是如果過載時間間隔很短，并且負荷量不是很大，而且很快散發(fā)出去，所有有時電動機暫時還可以承受的住，即低倍的過 負荷又允許一定的時限，所以有時電動機的過負荷特性要呈現(xiàn)良好的反時限特性 起 （見圖 ）。過 載保護 主要 作用的 就是熱 繼電器 FR。當電動機 發(fā)生 過載時，它的發(fā)熱元件 就會 發(fā)熱 從而 促使其常閉觸頭斷開，因 此 接觸器線圈斷電，主觸頭斷開，電動機停轉。為了 有效的 保護電動機 的運行 ， 常 常 把 兩個發(fā)熱元件分別串聯(lián)在任意兩相電源線中。 這樣可以做到即使 三相電路中任意 一 相的熔斷器熔斷后 (這種情況一般不 會輕 易覺察 到 ， 所以 此時 運行中的 電動機按單相異步電動機運行， 不僅 還在轉動， 而且 電流 也 增大了 ) ， 但是 仍 可以 保證有一個 或者 兩個發(fā)熱元件 還 在起作用， 電動機還 可以 得到 有效的 保護 。 圖 反時限特性 堵轉保護 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書 第 7 頁 共 37 頁 堵轉保護是電動機特有的一種保護，堵轉就是一般的電動機在其運行過程中，如果由于負荷過大或自身機械原因，造成電機軸被卡住從而不能運轉。如果電動機發(fā)生堵轉時，電流就會變得很大 ,而且散熱條件差的話就會造成溫升急劇惡化 ，在這種情況下就會特別容易燒毀電 動機。 我們可以通過檢測電流的變化， 當電流超過堵轉電流整定值Id: 并且電流超過電動機的堵轉時的最小電流時，電動機就保護開關就跳閘起到 保護的作用。堵轉保護一般作為電動機運行過程中短路保護的后備保護。 不平衡保護 電機損壞可以分為平衡故障和不平衡故障 ,不平衡故障又可以分為電壓不平衡和電流不平衡。如果三相電壓不平衡時，電機內就有逆序電流和逆序磁場存在，因此，就會產生較大的逆序轉矩，從而造成電動機三相電流分配不平衡，就會使某相繞組電流逐漸增大。當三相電壓不平衡度達 5％時，可以使電動機相電 流超過正常值的 20％以上。三相電流的不平衡可能會導致電機的絕緣被擊穿，可以根據(jù)電機繞組中的電流的大小來判斷擊穿當電機剛開始啟動的時候啟動沖擊電流是很大的，在這個時候發(fā)生擊穿的可能性是很大的。但是也不是絕對的，可以根據(jù)電流的大小、絕緣等級來衡量。 這種兩種情況下，我們也可以利用檢測電流的變化來進行判斷是不是不平衡，從而也根據(jù)這種電流檢測的方法來進行 有效的 保護。 失壓 /欠壓保護 所謂失壓和 欠壓保護就是當電源停電或者由于某種原因電源電壓降低過多 (欠壓 )時，保護裝置能使電動機自動從電源上切除。因為當失壓或欠壓時，接觸器線圈 電流將消失或減小，失去電磁力或電磁力不足以吸住動鐵心，因而能斷開主觸頭 ，切斷電源。失壓保護的好處是，當電源電壓恢復時，如不重新按下啟動按鈕，電動機就不會自行轉動 (因自鎖觸頭也是斷開的 ) ，避免了發(fā)生事故。如果不是采用繼電接觸控制，而是直接用閘刀開關進行控制，由于在停電時往往忽視拉開電源開關，電源電壓恢復時，電動機就會自行啟動，會發(fā)事故。欠壓保護的好處是，可以保證異步電動機不在電壓過低的情況下運行。 過壓保護 當電機 過電壓保護器原理應用產生工頻過電壓的主要原因是：空載長線路的電容效應，不對稱接地引 起的正序、負序和零序電壓分量作用，系統(tǒng)突然甩負荷使發(fā)電機加速旋轉等。 對電源模塊的輸出電壓進行檢測， 當輸出的電壓超過電機的整定電壓時就會產生過壓信號 ；將所述過壓信號反饋至 保護器 中， 保護器就會斷開開關進行跳閘，不再輸出電壓了，電動機就會停止工作。 啟動超時保護 由于負載過重或供電電壓太低導致沒有在規(guī)定的時間內達到額定轉速稱為電機啟動 時 間過長。 正常的啟動啟動后電動機運行的電流會小于其額定的電流或者和其而定電流是非常的接近，但是 啟動時間超過規(guī)定的啟動時間時，那時的電機電流值還是非常的 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書 第 8 頁 共 37 頁 大。當啟動時間超過規(guī)定 的啟動時間，并且此時的電機的電流還大于電機的整定電流時，啟動超時保護器就會跳閘起到保護電機的作用。 上面所說 堵轉保護一般作為電動機運行過程中短路保護的后備保護。 而電動機的 起動時間過長保護也可作為電動機起動過程中短路保護的后備保護，但是電動機和堵轉保護是有很大的區(qū)別的，起動時間過長保護只是針對于電動機的起動過程時并且啟動時間超過規(guī)定的啟動時間時才動作，如果電動機正常起動后，此保護就會自動退出，不再進行工作了。當電動啟動超時時電流就會非常的大，很容易燒壞電動機，從而就會影響很多領域的正常運行。所以，正確的判斷電 動機是否處于起動狀態(tài)是一個很嚴肅的事情，不得有一點馬虎。為此，在電機的整定值中特意加了一個整定值幾。當電動機的電流小于幾時，認為電動機處在正常停機狀態(tài)，而一旦電動機的電流由小于人過渡到大于人時，則認為電動機開始起動，將起動時間過長保護投入。 電機故障分析 電氣 方面 故障 有定子繞組缺相運行，定子繞組首尾反接，三相電流不平衡， 繞組短 路和接地，繞組過熱和轉子斷條、斷路等。 （ 1） 由于軸承損壞，軸彎曲等原因 造成堵轉 。 （ 2） 由于繞組端部較長或局部受到損傷與端蓋或其它附件相磨擦，導致繞組局部燒壞。 （ 3） 由 于長時間過載或過熱運行，繞組絕緣老化加速， 加之本 身密封不良，環(huán)境跑冒滴漏，使電機內部進水或進入其它帶有腐蝕性液體或氣體，電機繞 ～ 組絕緣受到浸蝕絕緣最薄弱點碳化引起匝間短路、相間短路或對地短路等現(xiàn)象使繞組局部燒毀。 （ 4） 電網供電質量差，電源電壓三相不平衡、電壓波動大、電網電壓波形畸變、高次諧波嚴重或者電動機斷相運行。 （ 5） 由于 導線截面選擇不當，實際負載已超過了導線的安全電流 從而造成過載。 三相電流不平衡的 故障 ，常常由于 電動機 外部電源電壓不平衡所引起，其 內 部 原 因主要是繞組匝間短路或在 電動機 重繞修理時線圈匝數(shù) 錯誤或接線錯誤。 電動機 過熱溫升的原因，主要有這樣幾種情況， 電動機 自身內在質量 問 題， 電動機 長期處于超負荷工作運行狀態(tài) (械傳動機機構 故障 引起 電動機 負荷大 )， 電動機 散熱性能很差， 電動機 繞組局部短路燒毀等一系列情況 。 電動機 溫升異常最大的 故障 原因是繞阻匝間短路，匝間短路是由于繞組漆包線絕緣層性能差而損壞 。，從而使相間導線直接碰及，形成了一個低阻抗的電流回路，使匝間電流增大而使線包發(fā)熱，久之使用使整個定子繞組產生過熱，最終因熱量劇升而擊毀繞組，所以此類 故障 應拆開機殼，查繞組 故障 點。如果線包無燒毀問題，可將定子浸入專用 絕緣漆內重新進行浸漆絕緣處理，然后在烘箱內烘烤干燥。若線包有局部燒毀現(xiàn)象，而短路點又在定子槽內，那只有更換整個繞 組線包 。 各類對稱情況詳細如 表 . 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書 第 9 頁 共 37 頁 表 電機對稱故障表 故障類型 零序 負序 過電流 其他特征 對稱 故障 過載 無 無 (～6)IP IA ≈ IB ≈ IC 堵轉 無 無 (6～ 8)IP IA ≈ IB ≈ IC 短路 無 無 (8～ 10) IP IA IB ≈ IC 不對稱故障 非 接 地 故 障 斷相 無 1/ 3 Ic 3 Ip IA =0, IB =IC 不平衡 無 有 有 IA ≈ IB ≈ IC 相間短路 無 有（取決于位置） IA ≈ IB IC 單相接地 單相接地 1/3∑ I 有 有（取決于位置） IB、 IC IA =IP 從表中可以知道，電動機常出現(xiàn)的故障可以分為對稱故障和不對稱故障兩大類。對稱故障主要包括 :短路、堵轉和對稱過載等 。不對稱故障主要包括 :三相不平衡、接地或相間短路。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書 第 10 頁 共 37 頁 3 智能電機保 護器硬件結構的設計 概述 智能電機保護器硬件結構的設計主要包括通道和顯示機構、實行機構。也就是信號處理、 A/D 轉換、顯示及跳閘電路等幾部分。而 A/D 轉換器、顯示電路、通信電路是幾個關鍵性的部件，故主主要對這三個部分進行設計。從現(xiàn)場采集到的各種信號經過處理后，轉成數(shù)字量送入單片機中，與標準量進行比較，如果在允許的范圍之內，則前向通道正常，否則出現(xiàn)故障。通知數(shù)碼管顯示的電流可以知道是什么類型的故障并跳閘保護電機。 其結構框圖 如圖 。 圖 保護器的結構框圖 用 protel 99 se 繪畫原理圖的過程 電路原理圖的設計主要是 protel 99 se的原理圖設計系統(tǒng)（ Advanced Schematic）來繪制一張電路原理圖。在這一過程中，要充分利用 protel 99 se 所提供的各種原理圖繪圖工具、各種編輯功能，來實現(xiàn)我們的目的，即得到一張正確、精美的電路原理圖。步驟如下： （ 1） 建立原理圖 。 首先必須新建原理圖，禁屠原理圖編輯器，才能進行電路圖設計。 （ 2） 設置圖紙信息 。 設計原理圖之前，必須根據(jù)電路的復雜程度設置圖紙的大小，以及設置圖紙 的方向、網格大小和標題欄等信息。 （ 3） 載入元件 。 在設計過程中，根據(jù)詩句電路的需要，需從元件庫中調入所需的元件。這時可以通過加載元件庫的方法來實現(xiàn)元件的載入 。 （ 4） 置元件 。 在加載的元件庫中取出所需的元件，并將元件放入工作面板中。根據(jù)元件之間的走線，在工作面板上需對元件進行位置的調整、屬性的設置等。 （ 5） 進行原理圖布線 。 利用 PROTEL 99 提供的各種工具和指令進行布線，使用具有電氣意義的導線、網絡標號、端口標號和電器連接點將工作面板上的元件連接起來，構成一個完整的電路原理圖。 AT89S51單 片 機 系 統(tǒng) A/D轉 換器 顯示電路 復位電路 晶振電路 驅動電路 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）說明書 第 11 頁 共 37 頁 （ 6） 調整 布線 。 經過原理圖布線后，通過進一步的布線調整，對原理圖進行修改，使原理圖更加美觀和正確。該過程包裹元件的位置的重新調整，導線位置的刪除、移動，更改元件屬性和排列等。 （ 7） 注解、修飾 。 在原理圖上增加一定的注解，使原理圖更易懂、更具有可讀性。 （ 8） 檢查修改 。 利用 PROTEL 99 提供的各種校驗工具，對原理圖進行檢查，并對原理圖進行進一步的調整和修改，確保原理圖的準確無誤。 系統(tǒng) PCB 板的設計 電路原理圖設計好以后， PCB 板的設計也是一個十分重要的環(huán)節(jié)。原理圖設計的合理，制成電路板 后系統(tǒng)卻工作不正常的事情屢見不鮮，究其原因，多半是 PCB板的設計存在問題，特別是頻率較高的電路和數(shù)字模擬混合電路的印刷線路板的設計。 PCB 板的設計過程是一個復雜而又簡單的過程 。在這次制作印刷板的過程中，在老師和同學們的指導下，完成了比較滿意的 PCB板。由于自己親手制作了板子，我得到了很多的經驗。以后我 要想很好地掌握它，還需 自己好好去體會。 確定 PCB 的大小 首先，要考慮 PCB 尺寸大小。 PCB 尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定 PCB尺寸后．再確定特殊元件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。 PCB 布局 第一次布局時，為了美觀，把電容、電阻排放在一起，沒有圍繞核心元件布局，沒有考慮實際的元件連接，因此連線復雜而且本來可以短線連接的變成長線連接。經過調試之后和在同學的指導下，重新布局如下： （ 1） 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并且使信號盡可能保持一致的方向。 （ 2） 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB上。盡量減少和 縮短各元器件之間的引線和連接。 （ 3） 盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易。 布線 在 PCB設計中，布線是完成 硬件 設計的重要步驟，可以說前面的準備工作都是為它而做的，在整個 PCB 中，以布線的設計過程限定最高，技巧最細、工作量最大。 PCB 布線