基孑80c196kc单凫机硇新型电相保护装置硇研制

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1、万方数据科技信息高校理科研究基孑80C196KC单凫机硇新型电相保护装置硇研制西安理工大学研究部薛红争【摘要】本文分析了电机出现故障的原因，介绍了一种以80C196KC单片机为控制核心的新型电机保护装置的研制，并说明了硬件电路的设计和软件的构思。[关键词】电机单片机保护装置故障前言电机在工农业生产中占有十分重要的地位，然而电机的异常情况却十分严重，这就给工农业生产带来了巨大的损失。造成这些现象的原因很多，除了管理措施不完善等因素外，关键的问题是许多电机保护装置不完善，电机误动、拒动的情况时有发生，常影响正常使用，以致出现许多用户

2、不用或将保护装置甩掉的现象⋯。而在现代生产机械中，由于自动化的需要，对电机的运行要求越来越高。同时，由于电机与配套机械连在一起，当电机发生故障时，经常波及生产系统。为了避免影响生产，开发一种性能稳定、保护种类齐全、动作快速、灵敏度高、可靠性好的新型电机保护装置以保证生产系统正常工作具有重要意义慵J。随着数字计算机、电子技术、集成电路的迅速发展，用计算机测控系统取代传统测控系统的条件日益成熟。为此，研制了一套对电机断相、不平衡、轻载、过流、堵转、短路、过压、欠压等常见故障具有综合检测及保护功能的新型电机保护装置。1．基本原理及硬件

3、框图1．1基本原理电机保护是在检测供电线路的电压、三相电流I^、I”I。和漏电流I。的基础上做出的，其具体保护类型如表l所示。表1保护类型过流反时限保护以动作时问／s≥1．2060120180240300≥1．314896144192220≥1．383672120168200≥1．44246096120180．≥1．50820304060≥2．00610203040≥3．000．47142025表2的过流延时遵循了反时限原则，即电流越大，延时越短，其数学模型可近似为双曲线。1．2硬件框图新型电机保护装置的硬件框图如图1所示。图1

4、硬件框图CPU选用Microsoft公司的单片机INTELSOCl96KC，其丰富的硬件资源在系统中得到了充分应用，再加上外围器件，就构成了一个功能完善、简便适用的系统pJ。系统的主要组成部分包括电压互感器、电流互感器、80C196KC单片机、存储器的扩展(27C256ROM、6264RAM、280ME2PROM)、LCD数码管显示屏、键盘设置及输出控制电路等。此外，保护装置中键盘设置了4个按键，分别为“参数通道号”、。+”、“一”、“确定”。表1和表2中的参数按额定值的0．1，延时时间可按0．1s或ls分档调整。在参数调整状态

5、下，点按“参数通道号”、。+”、。一”、“确定”键可以轻松地设置各项参数，并将数据保存在E2PROM中川。2．主要元件及电路分析2．180C196KC单片机p1该单片机的控制核心采用MCS一96系列单片机的80C196KC，系统配备有A／D转换接口用于输入电机的电流及电压采样信号，动态显示驱动电路用于显示各种信息，在系统断电时保护电路存储记录的故障数据，输出接点控制电路和报警控制电路用于退出故障。该系统具有以下优点。1)80C196KC为16位CPU，它有较高的运算速度和功能丰富的指令系统，克服了一般常用单片机存在的数据运算必须

6、通过累加器来实现的瓶颈现象，该系统可以对16位和32位直接进行操作，编程简单。2)系统中含有8路A／D转换器，直接测试精度可以达到0．1％。3)具有16位监视定时器Watchdog(看门狗)，当系统产生软硬件故障时，看门狗定时器将使系统复位，提高了系统的抗干扰能力。由于A／D转换器和看门狗电路与CPU制作在一个芯片上，使系统体积小，也特别适合于对结构尺寸有限制的场合使用。一63—万方数据科技信息高校理科研究4)为方便查找电机故障原因，电路必须有掉电时的数据保护功能，检修时使用电池供电，读取存放在6264RAM中记录的故障信息。2

7、．2电流保护电机各相都有工作电流时，电流互感器就会感应出与三相主电流及漏电流成比例的交流电压，经整流滤波，转化成0一+5V信号电平送入80C196KC的INA口。电流采样电路见图2。图2电流采样电路2．3电压保护为了进一步提高保护装置的可靠性，在该保护装置中还设计了过、欠压保护电路。工作原理为：保护装置的电压采样信号直接取自给电机供电的线电压，比如A相和B相。该信号的采样过程基本与电流采样信号相同。电压采样电路与图2相同。2．4动作电路本装置设置了8个指示灯，分别用于指示工作状态和各种故障。当出现故障后，给出报警信号，以通知用户

8、电动机已处于故障状态，如果在相应允许时间内故障消失，则报警信号取消，否则报警指示灯闪烁，并且根据故障类型做出相应的脱口处理，操作人员可方便地排除故障。作为脱口电路的继电器与80c196Kc的接口电路如图3所示。+12图3继电线圈的接口电路当单片机通过I／O引脚P