电动机智能保护器毕业论文答辩

LOGO论文题目：0.4kV电 动机综合 保护器的设 计n班级：n 学生：n 学 号：n 指 导 教 师 ： 论 文 的 结 构u第 一 部 分 ： 电 动 机 保 护 器 研 究 的 背 景 ， 意 义 ， 发 展 历 史 和 现 状 ；u第 二 部 分 ： 电 动 机 的 各 种 故 障 分 析 及 保 护 原 理 和 措 施 ；u第 三 部 分 ： 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计 ；u第 四 部 分 ： 电 动 机 保 护 器 软 件 部 分 设 计 ；u第 五 部 分 ： 电 动 机 保 护 器 可 靠 性 验 证 实 验 ；u第 六 部 分 ： 总 结 ； n 背 景 ： 电 动 机 是 一 种 应 用 最 广 泛 的 动 力 设 备 ， 在 国 民 经 济 中起 着 举 足 轻 重 的 作 用 ， 但 是 其 高 故 障 率 对 工 农 业 生 产 造成 巨 大 的 经 济 损 失 ， 甚 至 造 成 重 大 的 安 全 事 故 。 因 此 ， 在 分 析 传 统 电 动 机 保 护 装 置 不 尽 完 善 的 基 础上 ， 研 制 功 能 完 善 、 可 靠 性 高 的 电 动 机 保 护 装 置 己 经 成为 必 要 。n 意 义 有 效 保 护 电 动 机 ， 大 大 延 长 其 使 用 寿 命 ， 提 高 经 济 效益 ， 保 证 生 产 安 全 。一 、 电 动 机 保 护 器 研 究 的 背 景 、 意 义 、 历 史 和 现 状 一 、 电 动 机 保 护 器 研 究 的 背 景 、 意 义 、 历 史 和 现 状u历 史 ：1、 以 熔 断 器 、 热 继 电 器 为 主 的 机 械 式 保 护 方 式 。2、 普 通 电 子 式 电 动 机 保 护 器 。3、 智 能 型 电 动 机 保 护 器 。u现 状 ： 以 微 控 制 器 为 核 心 的 智 能 型 电 动 机 保 护 器 已经 成 为 主 流 。 它 具 有 检 测 灵 敏 、 处 理 速 度 快 、 输出 信 号 准 确 、 保 护 特 性 优 异 、 实 时 监 测 与 智 能 控制 等 优 点 ！ 二 、 电 动 机 的 各 种 故 障 分 析 及 保 护 原 理 和 措 施2.1 电 动 机 故 障 的 分 类 。u 对 称 故 障 主 要 有 ： 三 相 短 路 、 堵 转 、 对 称 过 载 等 。 这 类 故 障 对 电 动 机 的 损 坏 主 要 是 机 械 应 力 和 电 流 增 大引 起 的 热 效 应 使 绕 组 发 热 甚 至 烧 毁 。u 不 对 称 故 障 主 要 有 ： 断 相 、 三 相 不 平 衡 、 单 相 接 地 、 相 问短 路 等 。不 对 称 故 障 在 故 障 早 期 没 有 特 别 明 显 的 过 电 流 或 过 热表 现 ， 但 若 不 及 时 查 找 故 障 原 因 排 除 故 障 则 可 能 造 成 严 重后 果 。 二 、 电 动 机 的 各 种 故 障 分 析 及 保 护 原 理 和 措 施2.2 电 动 机 保 护 原 理 分 析u 对 称 分 量 法对 称 分 量 的 计 算 公 式 如 下 （ 以 A相 为 例 ） 。 式 中 I A1,IA2 ,IA0 ， 分 别 是 A相 电 流 用 对 称 分 量 法 分 解 所 得 的 正 序 电流 、 负 序 电 流 、 零 序 电 流 ；根 据 对 故 障 的 分 析 ， 电 动 机 在 发 生 对 称 故 障 和 不 对 称 故 障 时 ， 电 动机 的 三 相 电 流 都 会 发 生 变 化 。 根 据 这 一 结 论 我 们 对 发 电 机 常 见 故 障 的 保 护措 施 进 行 了 分 析 。 1AI 二 、 电 动 机 的 各 种 故 障 分 析 及 保 护 原 理 和 措 施2.3.1 过 流 保 护根 据 电 流 的 大 小 ， 将 过 流 保 护 分 为 三 段 ：故 障 类 型 过 电 流 Ieq/Ie 保 护 特 性短 路 8倍 电 流 速 断 保 护堵 转 68倍 定 时 限 保 护过 载 1.26倍 反 时 限 保 护反 时 限 保 护 : 由 公 式 可 以 看 出 ， 电 动 机 过 载 倍 数 越 大 ， 其 允 许 过 载 的 时间 越 短 ， 即 呈 反 时 限 特 性 。 2.3.2 负 序 电 流 保 护 电 源 电 压 不 对 称 、 断 相 、 逆 相 等 故 障 均 会 引 起 负 序 电 流 ， 这将 会 在 绕 组 上 产 生 大 量 热 量 ， 使 电 动 机 严 重 发 热 ， 产 生 不 对 称 故障 。 本 论 文 采 用 两 段 定 时 限 负 序 电 流 保 护 作 为 电 动 机 不 对 称 故 障的 主 保 护 。2.3.2 零 序 电 流 保 护 零 序 电 流 保 护 即 接 地 保 护 ， 当 I大 于 保 护 动 作 电 流 时 ， 经 短 路 延时 t保 护 出 口 动 作 ， 依 据 用 户 要 求 执 行 保 护 动 作 。2.3.4 电 压 保 护a.欠 压 保 护 ：欠 压 保 护 的 整 定 原 则 是 ： 若 在 一 定 时 限 内 采 样 到 的 线 电 压 有效 值 均 低 于 保 护 整 定 值 ， 则 认 为 有 故 障 产 生 ， 应 进 行 断 电 保 护 。 b.过 压 保 护过 压 保 护 的 整 定 原 则 是 ： 若 在 一 定 时 限 内 采 样 到 的 线 电 压 有效 值 均 高 于 保 护 整 定 值 ， 则 认 为 有 故 障 产 生 ， 应 进 行 断 电 保 护 。二 、 电 动 机 的 各 种 故 障 分 析 及 保 护 原 理 和 措 施 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计3.1概 述 ：本 论 文 的 硬 件 系 统 是 以 宏 晶 科 技 推 出 的 STC90C58AD 单 片 机 为 核 心 ， 并 配 以 外 围 电 路 构 成 。 采 用 模 块 化 设 计 的 方 法， 根 据 这 一 思 想 本 装 置 主 要 分 成 六 大 模 块 ， 系 统 硬 件 模 块 结 构图 如 图 3 1所 示 ： 处 理 模 块数 据 采 集 模 块电 源 报 警 和 保 护 动 作 执 行 模 块通 信 模 块键 盘 显 示 模 块 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计3.2电 动 机 保 护 器 各 模 块 介 绍 。3.2.1控 制 处 理 模 块控 制 处 理 器 模 块 使 用 STC90C58AD单 片 机 ， 利 用 片 上AD模 块 对 三 相 电 压 以 及 电 流 进 行 检 测 ， 根 据 保 护 算 法 进 行保 护 决 策 。 其 电 路 设 计 如 图 3.2所 示 。 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计3.2.2键 盘 、 显 示 模 块 。a。 键 盘 ： 键 盘 由 选 择 键 和 功 能 键 组 成 。 （ 1） 1 2为 左 键 （ 在 定 制 输 入 确 认 键 按 下 后 作 为 数 字 的 减 小 键 )和 右 键 (在 定 制 输 入 确 认 键 按 下 后 作 为 数 字 的 增 大 键 )；（ 2） 3 4为 上 下 选 择 键 ， 用 于 选 择 菜 单 以 及 在 输 入 设 定 数 据时 用 于 选 择 数 据 位 的 位 置 ；（ 3） 5为 返 回 键 ， 6为 确 认 键 。 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计b.显 示 设 计 。综 合 考 虑 显 示 效 果 、 显 示 信 息 量 及 价 格 等 因 素 ， 并 参 考了 其 它 设 计 案 例 ， 最 终 决 定 选 用 LCD12864液 晶 显 示 器 。液 晶 显 示 模 块 接 口 电 路 如 图 3.4所 示 。 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计3.2.3电 源 模 块 。本 系 统 需 四 路 供 电 电 源 ， 即 +5V的 单 片 机 主 电 源 和模 拟 参 考 电 压 以 及 相 关 芯 片 的 电 源 电 压 、 运 算 放 大 器+15V和 -15V直 流 电 源 。 本 装 置 都 是 通 过 三 端 集 成 稳压 器 获 得 各 路 直 流 电 源 ， 如 图 3.5所 示 ： 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计3.2.4数 据 采 集 模 块本 系 统 故 障 检 测 信 号 取 自 于 电 动 机 三 相 线 电 压 和 线 电 流 ，共 六 路 模 拟 输 入 信 号 ， 其 中 三 路 用 于 线 电 流 检 测 ， 三 路 用 于 线电 压 检 测 。 a.电 流 采 样 及 其 调 理 电 路 如 图 3.6所 示 。 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计b.电 压 采 样 及 其 调 理 电 路 如 图 3.7所 示 。 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计3.2.5报 警 和 保 护 动 作 执 行 模 块 。3.2.6 通信模块（RS232串行接口） 三 、 电 动 机 保 护 器 硬 件 电 路 设 计3.2.7系统菜单式操作界面（部分） 监 控 信 息 显 示 界 面 事 件 报 告 显 示 界 面 参 数 设 置事 件 报 告产 品 信 息 故 障 1故 障 2故 障 3故 障 4保 护 参 数 设 置电 机 参 数 设 置 故 障 X故 障 类 型 ： 动 作 值 ： 短 路 倍 数 ：堵 转 倍 数 ：过 压 倍 数 ：欠 压 倍 数 ：额 定 电 压 ： 额 定 电 流 ：额 定 功 率 ：绕 组 接 法 ：显 示 产 品 型 号显 示 软 件 版 本 号显 示 制 造 商显 示 出 厂 日 期IA= UA=IB= UB=IC= UC= 过 流 反 时 限 保 护过 载 倍 数 ：动 作 时 限 ：增 加 数 据 点主 菜 单 产 品 信 息 显 示 界面 保 护 参 数 设 置 界 面电 机 参 数 设 置 界 面参 数 设 置 菜 单 四 、 电 动 机 保 护 器 软 件 部 分 设 计软 件 系 统 采 用 主 循环 加 中 断 处 理 程 序 的 模式 。 为 达 到 设 计 要 求 并充 分 利 用 单 片 机 的 资 源和 性 能 ， 课 题 的 软 件 设计 采 用 C语 言 与 汇 编 语言 混 合 编 程 。4.1主 程 序 设 计 主 程 序 流 程 图 如 图 4.1所 示 主 程 序系 统 初 始 化参 数 调 整 ？调 用 参 数 调 整 子 程 序 调 用 电 压 、 电 流 以 及 温 度 保 护判 断 子 程 序输 出 保 护 动 作 ？调 用 保 护 动 作 子 程 序 扫 描 键 盘 、 刷 新 显 示 NY N Y 四 、 电 动 机 保 护 器 软 件 部 分 设 计4.2 键 盘 子 程 序 4.3 显 示 子 程 序开 始选 择 字 符 显 示 方 式设 置 字 符 显 示 区 首 地 址 设 置 显 示 缓 冲 区 首 地 址取 显 示 内 容输 出 控 制 信 号输 出 显 示 内 容 完 成 显 示 ？返 回 Y N 键 盘 中 断 服 务 程 序关 闭 键 盘 中 断延 时 10m s去 抖读 P2口 ， 确 定 是 否 有 键 按 下 有 键 按 下 ？逐 行 扫 描 进 行 按 键 识 别 ， 计 算 键 值根 据 键 值 和 程 序 运 行 状 态 ， 调 用 相 应 键 值 处 理 程 序开 键 盘 中 断 中 断 返 回 NY 四 、 电 动 机 保 护 器 软 件 部 分 设 计4.4参 数 调 整 子 程 序 4.5采 集 子 程 序 流 程 图开 始参 数 切 换 显 示 当 前 参 数 值修 改确 认显 示 当 前 参 数 修 改 下 一 个 ？结 束 YN 开 始清 除 中 断 标 志读 取 转 换 结 果软 件 滤 波 处 理 读 取 开 关 量 输 入 信 号结 束 四 、 电 动 机 保 护 器 软 件 部 分 设 计4.6故 障 处 理 子 程 序u 故 障 处 理 子 程 序 主 要 任务 是 根 据 最 近 采 集 到 的数 据 按 下 列 顺 序 依 次 进行 故 障 判 断 。 故 障 判 断顺 序 依 次 为 短 路 、 堵 转、 断 相 、 过 压 、 欠 压 、过 载 。u 故 障 处 理 子 程 序 流 程 图如 图 4.2所 示 ： 开 始从 预 订 RAM中 取 最 近 采 样 的 三 个电 流 有 效 值求 电 流 最 大 值 清 短 路 故 障 标 记短 路 故 障 计 时 器 清零转 下 一 保 护 模 块 短 路 故 障标记 为 1？时 限 已 到 ？置 P2.5=1， P3.7=1，断 电 保 护 和 报 警将 本 次 运 行 参 数 、 时间 信 息 、 故 障 类 型 存入 EEPROM故 障 信 息记 录 区将 故 障 信 息 送 液 晶 显 示 器 显示关 软 件 定 时 器中 断 ， 停 止 采样 返 回 置 短 路故 障 标记短 路 故障 启 动计 时 YN Y Y NN 五 、 电 动 机 保 护 器 可 靠 性 验 证 实 验 电 动 机 保 护 器 整 体 设 计 制 作 完 成 之 后 ， 为 验 证 其 保 护 实 际 性能 是 否 达 到 设 计 要 求 ， 在 实 验 室 条 件 下 对 其 进 行 了 一 系 列 的 性 能测 试 。 5.1 电 动 机 保 护 器 测 量 精 度 测 试 实 验试 验 通 过 标 准 电 源 给 电 动 机 保 护 装 置 输 入 不 同 的 电 压 电 流 模拟 电 动 机 运 行 的 各 种 工 况 。 然 后 测 试 电 动 机 保 护 装 置 的 测 量 精 度和 灵 敏 度 。 实 验 数 据 如 表 5.1所 示 。 五 、 电 动 机 保 护 器 可 靠 性 验 证 实 验5.2电 动 机 保 护 器 过 流 保 护 实 验 （ 分 段 保 护 ）电 动 机 保 护 器 整 定 值 与 整 定 时 间 设 定 ：I段 定 值 ： 4.500A ， I段 延 时 ： 5.00s； II段 定 值 ： 2.500A，II段 延 时 ： 10.00s， （ 大 电 流 小 时 间 ， 小 电 流 大 时 间 ） 。过 流 保 护 实 验 数 据 如 表 5.2所 示 。 五 、 电 动 机 保 护 器 可 靠 性 验 证 实 验 5.3电 动 机 保 护 器 电 压 保 护 实 验电 动 机 保 护 器 电 压 保 护 整 定 值 ， 整 定 时 间 设 定 ： 欠 压 整 定 定值 ： 85%， 过 压 整 定 值 ： 110%； 电 压 延 时 ： 11.00s； 额 定电 压 ： 220V。 实 验 数 据 如 表 5.3所 示 。 五 、 电 动 机 保 护 器 可 靠 性 验 证 实 验5.4电 动 机 保 护 器 实 验 总 结本 实 验 是 在 实 验 室 ， 通 过 标 准 电 源 给 电 动 机 保 护 装 置 输 入 不同 的 电 压 电 流 模 拟 电 动 机 运 行 的 各 种 工 况 ， 对 电 动 机 保 护 器 测 量的 精 度 ， 以 及 过 流 保 护 、 电 压 保 护 、 轻 载 保 护 等 性 能 进 行 检 测 。由 保 护 器 精 度 测 试 实 验 可 以 看 出 保 护 器 的 测 量 精 度 比 较 高 ，由 保 护 器 保 护 性 能 测 试 实 验 可 以 看 出 保 护 器 保 护 动 作 正 确 率 达 到100%。 本 电 动 机 保 护 器 的 实 际 效 果 达 到 了 本 论 文 设 计 的 要 求 。 六 、 总 结1.查 阅 大 量 的 文 献 、 数 据 以 及 其 它 资 料 ， 在 掌 握0.4KV 电 动 机 的 工 作 原 理 、 特 性 及 有 关 理 论 的 基 础 上 ， 完成 了 开 题 报 告 、 文 献 综 述 ；2.建 立 0.4KV MCC系 统 的 保 护 、 测 量 的 数 学 模 型 ，建 立 备 投 动 作 的 各 种 理 论 判 据 ；3.熟 悉 相 关 制 图 软 件 及 应 用 （ CAD， Altuim Designer） ， 绘 制 了 0.4KV MCC综 合 保 护 器 主 板 的 详细 原 理 图 和 PCB板 ；4.完 成 了 三 相 电 流 、 电 压 测 量 回 路 的 设 计 、 制 作 以 及电 动 机 保 护 器 的 软 件 系 统 设 计 ；5.最 后 借 助 既 有 MCC实 验 系 统 完 成 保 护 、 测 量 、 控 制等 试 验 ， 验 证 了 设 计 的 可 靠 性 。 致 谢在 这 即 将 毕 业 的 时 候 ， 我 的 心 情 无 比 激 动 。 在 这 里 ， 我特 别 感 谢 悉 心 指 导 我 的 xxx老 师 ！ 感 谢 所 有 帮 助 过 我 同 学 朋友 ！ 感 谢 评 阅 论 文 和 参 加 答 辩 的 各 位 老 师 !谢 谢 您 ！