三相异步电机保护器设计

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1、三相异步电机保护器设计目录1绪论21.1三相异步电动机保护发展现状21.2电动机保护的发展趋势21.3微机保护装置的特点31.3.1性能优越31.3.2可靠性高31.3.3灵活性强31.3.4调试维护工作量小31.3.5经济性好41.3.6多功能化和综合应用42硬件总体设计及各部分说明52.1方案论证52.2电机保护原理52.1.1电动机故障情况分析52.2.2电动机综合保护分析63硬件设计73.1装置硬件的总体结构73.2硬件电路设计83.2.180C196MC单片机83.2.2系统时钟的选择93.2.3传统的反时限过负荷保护103.2.4存储器的扩展103.2.5数据采集103.3硬件

2、电路各模块的分析123.3.2通讯模块133.3.4负序反时限保护模块144软件系统设计154.1系统软件设计154.2感应电动机微机保护方案16三相异步电机保护器设计4.2.1起动时间过长保护164.2.2堵转保护164.2.3短路保护164.2.4低电压保护164.3采样数据的处理164.3.1有效值的计算174.3.2正序电流和负序电流的获取及计算174.4参数设定模块194.5程序代码214.6系统软件抗干扰设计22结论23结束语24参考文献25致谢26附录27三相异步电机保护器设计1绪论1.1三相异步电动机保护发展现状随着我国电力工业迅猛发展，电动机的使用几乎渗透到了各行各业，是

3、工业、农业和国防建设及人民生活正常进行的重要保证。因而确保电动机的正常运行就显得十分重要。由于电网、电动机本身质量及工作环境等多种因素，电动机会出现过压、欠压、电流不平衡、欠载及过流等故障，并由此带来了巨大的经济损失。因此,电动机保护装置的开发与研制势在必行。目前多数电动机保护装置仍在使用8/16位的单片机，由于此类单片机大部分缺少SPI接口、I2C总线及A/D转换口等功能模块。如果要进一步提高电动机保护装置的性能，则需要通过添加相应的芯片进行扩展。这无形中增加了系统制造成本，降低了系统的可靠性，同时产品的体积将随着芯片的增加而增加。与此相比，本文采用的ARM单片机由于采用了新型的32位A

4、RM核处理器，使其在指令系统、总线结构、调试技术、功耗以及性价比等方面远远超过了传统的8/16位单片机。同时ARM单片机在芯片内部集成了大量的片内外设,使其功能和可靠性大大提高。完善的电动机保护器是对电动机运行过程中的各种运行信息数据进行采集、运算、分析、监控、报警、控制的综合性装置。装置通过对故障报警，保护动（保护脱扣）以及利用动作延时时间的设定来实现及时准确的保护，保证生产的安全。本保护器还可以通过数据信息通讯，实现电动机运行状况的详细信息在上位机上进行实时监测，并经计算机数据处理提供管理信息。在设备可能产生重大故障前，越限报警可及时提醒管理人员进行处理，避免了不必要的停机而对正常生产

5、造成影响，最大限度地保证设备运行和控制的有效性。当电动机运行参数达到预置的预警值时，保护装置仅进行预警，不触发脱扣；但当越限值达到预置的脱扣值时，保护装置进入脱扣触发延时。在预置脱扣延时时间内若设备恢复正常运行，则取消脱扣执行；而如果超过延时时限，则保护装置发出脱扣信号，驱动执行元件动作，断开电源停止电动机运行。在电动机控制装置实现各项保护功能的同时，各种保护信息也由装置生成并经通信接口上送至计算机管理系统。1.2电动机保护的发展趋势我国电动机保护的发展趋势大致有以下几点:1)研制在线监控系统;2)追寻理论上的突破，逐步由定性描述到定量分析;3)应具有较宽的连续可调整范围、方便、准确;25

6、三相异步电机保护器设计4)应有完善的保护特性和互换性;5)发展小型、质优价廉的保护装置;6)应具有高速的可靠性和稳定性;7)应具有很强的抗干扰能力、环境适应能力、电压使用能力和长时间连续工作能力;1.3微机保护装置的特点1.3.1性能优越微机具有高速运算、逻辑判断和记忆能力，微机保护是通过软件程序实现的，因而微机保护可以实现很复杂的保护功能，也可以实现许多传统保护无法实现的新功能。微机保护还具有故障参数记忆、故障录波等功能，可以自动打印记录故障前后各电气参数的数值、波形以及各种保护的动作情况等，供故障分析用。此外，微机保护的软件不受电源波动、周围环境温度变化及元件老化的影响，因此微机保护的

7、性能比较稳定。1.3.2可靠性高微机保护具有自诊断功能，能不断地对装置各部位进行自动检测，可以准确地发现装置故障部位，及时报警，以利处理。在抗干扰方面，微机保护除在硬件上采取电磁屏蔽、光电隔离、加退祸电容等一系列抗干扰措施外，还采取数据有效性分析，多次重复计算、自动校核等软件措施，使微机保护能自动纠错，即能自动地识别干扰和排除干扰，防止干扰引起微机保护误动作。此外，装置还采用多重化措施，进一步提高保护的可靠性。1.3.3