電動機智能保護器畢業(yè)論文答辯

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1、LOGO論文題目：0.4kV電 動機綜合 保護器的設(shè) 計n班級：n 學(xué)生：n 學(xué) 號：n 指 導(dǎo) 教 師 ： 論 文 的 結(jié) 構(gòu)u第 一 部 分 ： 電 動 機 保 護 器 研 究 的 背 景 ， 意 義 ， 發(fā) 展 歷 史 和 現(xiàn) 狀 ；u第 二 部 分 ： 電 動 機 的 各 種 故 障 分 析 及 保 護 原 理 和 措 施 ；u第 三 部 分 ： 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計 ；u第 四 部 分 ： 電 動 機 保 護 器 軟 件 部 分 設(shè) 計 ；u第 五 部 分 ： 電 動 機 保 護 器 可 靠 性 驗 證 實 驗 ；u第 六 部 分 ： 總 結(jié) ； n 背 景

2、 ： 電 動 機 是 一 種 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 動 力 設(shè) 備 ， 在 國 民 經(jīng) 濟 中起 著 舉 足 輕 重 的 作 用 ， 但 是 其 高 故 障 率 對 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 造成 巨 大 的 經(jīng) 濟 損 失 ， 甚 至 造 成 重 大 的 安 全 事 故 。 因 此 ， 在 分 析 傳 統(tǒng) 電 動 機 保 護 裝 置 不 盡 完 善 的 基 礎(chǔ)上 ， 研 制 功 能 完 善 、 可 靠 性 高 的 電 動 機 保 護 裝 置 己 經(jīng) 成為 必 要 。n 意 義 有 效 保 護 電 動 機 ， 大 大 延 長 其 使 用 壽 命 ， 提 高 經(jīng) 濟 效益 ， 保 證 生 產(chǎn) 安 全

3、 。一 、 電 動 機 保 護 器 研 究 的 背 景 、 意 義 、 歷 史 和 現(xiàn) 狀 一 、 電 動 機 保 護 器 研 究 的 背 景 、 意 義 、 歷 史 和 現(xiàn) 狀u歷 史 ：1、 以 熔 斷 器 、 熱 繼 電 器 為 主 的 機 械 式 保 護 方 式 。2、 普 通 電 子 式 電 動 機 保 護 器 。3、 智 能 型 電 動 機 保 護 器 。u現(xiàn) 狀 ： 以 微 控 制 器 為 核 心 的 智 能 型 電 動 機 保 護 器 已經(jīng) 成 為 主 流 。 它 具 有 檢 測 靈 敏 、 處 理 速 度 快 、 輸出 信 號 準(zhǔn) 確 、 保 護 特 性 優(yōu) 異 、 實 時

4、監(jiān) 測 與 智 能 控制 等 優(yōu) 點 ！ 二 、 電 動 機 的 各 種 故 障 分 析 及 保 護 原 理 和 措 施2.1 電 動 機 故 障 的 分 類 。u 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(yīng) 力 和 電 流 增 大引 起 的 熱 效 應(yīng) 使 繞 組 發(fā) 熱 甚 至 燒 毀 。u 不 對 稱 故 障 主 要 有 ： 斷 相 、 三 相 不 平 衡 、 單 相 接 地 、 相 問短 路 等 。不 對 稱 故 障 在 故 障 早 期 沒 有 特 別 明 顯 的 過 電 流

5、 或 過 熱表 現(xiàn) ， 但 若 不 及 時 查 找 故 障 原 因 排 除 故 障 則 可 能 造 成 嚴(yán) 重后 果 。 二 、 電 動 機 的 各 種 故 障 分 析 及 保 護 原 理 和 措 施2.2 電 動 機 保 護 原 理 分 析u 對 稱 分 量 法對 稱 分 量 的 計 算 公 式 如 下 （ 以 A相 為 例 ） 。 式 中 I A1,IA2 ,IA0 ， 分 別 是 A相 電 流 用 對 稱 分 量 法 分 解 所 得 的 正 序 電流 、 負 序 電 流 、 零 序 電 流 ；根 據(jù) 對 故 障 的 分 析 ， 電 動 機 在 發(fā) 生 對 稱 故 障 和 不 對 稱 故

6、障 時 ， 電 動機 的 三 相 電 流 都 會 發(fā) 生 變 化 。 根 據(jù) 這 一 結(jié) 論 我 們 對 發(fā) 電 機 常 見 故 障 的 保 護措 施 進 行 了 分 析 。 1AI 二 、 電 動 機 的 各 種 故 障 分 析 及 保 護 原 理 和 措 施2.3.1 過 流 保 護根 據(jù) 電 流 的 大 小 ， 將 過 流 保 護 分 為 三 段 ：故 障 類 型 過 電 流 Ieq/Ie 保 護 特 性短 路 8倍 電 流 速 斷 保 護堵 轉(zhuǎn) 68倍 定 時 限 保 護過 載 1.26倍 反 時 限 保 護反 時 限 保 護 : 由 公 式 可 以 看 出 ， 電 動 機 過 載 倍

7、 數(shù) 越 大 ， 其 允 許 過 載 的 時間 越 短 ， 即 呈 反 時 限 特 性 。 2.3.2 負 序 電 流 保 護 電 源 電 壓 不 對 稱 、 斷 相 、 逆 相 等 故 障 均 會 引 起 負 序 電 流 ， 這將 會 在 繞 組 上 產(chǎn) 生 大 量 熱 量 ， 使 電 動 機 嚴(yán) 重 發(fā) 熱 ， 產(chǎn) 生 不 對 稱 故障 。 本 論 文 采 用 兩 段 定 時 限 負 序 電 流 保 護 作 為 電 動 機 不 對 稱 故 障的 主 保 護 。2.3.2 零 序 電 流 保 護 零 序 電 流 保 護 即 接 地 保 護 ， 當(dāng) I大 于 保 護 動 作 電 流 時 ， 經(jīng)

8、 短 路 延時 t保 護 出 口 動 作 ， 依 據(jù) 用 戶 要 求 執(zhí) 行 保 護 動 作 。2.3.4 電 壓 保 護a.欠 壓 保 護 ：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(rèn) 為 有 故 障 產(chǎn) 生 ， 應(yīng) 進 行 斷 電 保 護 。 b.過 壓 保 護過 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 高 于 保 護 整 定 值 ， 則 認(rèn) 為 有 故 障 產(chǎn) 生 ， 應(yīng) 進 行 斷 電 保 護 。二 、 電

9、動 機 的 各 種 故 障 分 析 及 保 護 原 理 和 措 施 三 、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計3.1概 述 ：本 論 文 的 硬 件 系 統(tǒng) 是 以 宏 晶 科 技 推 出 的 STC90C58AD 單 片 機 為 核 心 ， 并 配 以 外 圍 電 路 構(gòu) 成 。 采 用 模 塊 化 設(shè) 計 的 方 法， 根 據(jù) 這 一 思 想 本 裝 置 主 要 分 成 六 大 模 塊 ， 系 統(tǒng) 硬 件 模 塊 結(jié) 構(gòu)圖 如 圖 3 1所 示 ： 處 理 模 塊數(shù) 據(jù) 采 集 模 塊電 源 報 警 和 保 護 動 作 執(zhí) 行 模 塊通 信 模 塊鍵 盤 顯 示 模 塊 三 、

10、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計3.2電 動 機 保 護 器 各 模 塊 介 紹 。3.2.1控 制 處 理 模 塊控 制 處 理 器 模 塊 使 用 STC90C58AD單 片 機 ， 利 用 片 上AD模 塊 對 三 相 電 壓 以 及 電 流 進 行 檢 測 ， 根 據(jù) 保 護 算 法 進 行保 護 決 策 。 其 電 路 設(shè) 計 如 圖 3.2所 示 。 三 、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計3.2.2鍵 盤 、 顯 示 模 塊 。a。 鍵 盤 ： 鍵 盤 由 選 擇 鍵 和 功 能 鍵 組 成 。 （ 1） 1 2為 左 鍵 （ 在 定 制 輸 入 確

11、 認(rèn) 鍵 按 下 后 作 為 數(shù) 字 的 減 小 鍵 )和 右 鍵 (在 定 制 輸 入 確 認(rèn) 鍵 按 下 后 作 為 數(shù) 字 的 增 大 鍵 )；（ 2） 3 4為 上 下 選 擇 鍵 ， 用 于 選 擇 菜 單 以 及 在 輸 入 設(shè) 定 數(shù) 據(jù)時 用 于 選 擇 數(shù) 據(jù) 位 的 位 置 ；（ 3） 5為 返 回 鍵 ， 6為 確 認(rèn) 鍵 。 三 、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計b.顯 示 設(shè) 計 。綜 合 考 慮 顯 示 效 果 、 顯 示 信 息 量 及 價 格 等 因 素 ， 并 參 考了 其 它 設(shè) 計 案 例 ， 最 終 決 定 選 用 LCD12864液 晶

12、 顯 示 器 。液 晶 顯 示 模 塊 接 口 電 路 如 圖 3.4所 示 。 三 、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計3.2.3電 源 模 塊 。本 系 統(tǒng) 需 四 路 供 電 電 源 ， 即 +5V的 單 片 機 主 電 源 和模 擬 參 考 電 壓 以 及 相 關(guān) 芯 片 的 電 源 電 壓 、 運 算 放 大 器+15V和 -15V直 流 電 源 。 本 裝 置 都 是 通 過 三 端 集 成 穩(wěn)壓 器 獲 得 各 路 直 流 電 源 ， 如 圖 3.5所 示 ： 三 、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計3.2.4數(shù) 據(jù) 采 集 模 塊本 系 統(tǒng) 故 障

13、檢 測 信 號 取 自 于 電 動 機 三 相 線 電 壓 和 線 電 流 ，共 六 路 模 擬 輸 入 信 號 ， 其 中 三 路 用 于 線 電 流 檢 測 ， 三 路 用 于 線電 壓 檢 測 。 a.電 流 采 樣 及 其 調(diào) 理 電 路 如 圖 3.6所 示 。 三 、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計b.電 壓 采 樣 及 其 調(diào) 理 電 路 如 圖 3.7所 示 。 三 、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路 設(shè) 計3.2.5報 警 和 保 護 動 作 執(zhí) 行 模 塊 。3.2.6 通信模塊（RS232串行接口） 三 、 電 動 機 保 護 器 硬 件 電 路

14、設(shè) 計3.2.7系統(tǒng)菜單式操作界面（部分） 監(jiān) 控 信 息 顯 示 界 面 事 件 報 告 顯 示 界 面 參 數(shù) 設(shè) 置事 件 報 告產(chǎn) 品 信 息 故 障 1故 障 2故 障 3故 障 4保 護 參 數(shù) 設(shè) 置電 機 參 數(shù) 設(shè) 置 故 障 X故 障 類 型 ： 動 作 值 ： 短 路 倍 數(shù) ：堵 轉(zhuǎn) 倍 數(shù) ：過 壓 倍 數(shù) ：欠 壓 倍 數(shù) ：額 定 電 壓 ： 額 定 電 流 ：額 定 功 率 ：繞 組 接 法 ：顯 示 產(chǎn) 品 型 號顯 示 軟 件 版 本 號顯 示 制 造 商顯 示 出 廠 日 期IA= UA=IB= UB=IC= UC= 過 流 反 時 限 保 護過 載 倍

15、數(shù) ：動 作 時 限 ：增 加 數(shù) 據(jù) 點主 菜 單 產(chǎn) 品 信 息 顯 示 界面 保 護 參 數(shù) 設(shè) 置 界 面電 機 參 數(shù) 設(shè) 置 界 面參 數(shù) 設(shè) 置 菜 單 四 、 電 動 機 保 護 器 軟 件 部 分 設(shè) 計軟 件 系 統(tǒng) 采 用 主 循環(huán) 加 中 斷 處 理 程 序 的 模式 。 為 達 到 設(shè) 計 要 求 并充 分 利 用 單 片 機 的 資 源和 性 能 ， 課 題 的 軟 件 設(shè)計 采 用 C語 言 與 匯 編 語言 混 合 編 程 。4.1主 程 序 設(shè) 計 主 程 序 流 程 圖 如 圖 4.1所 示 主 程 序系 統(tǒng) 初 始 化參 數(shù) 調(diào) 整 ？調(diào) 用 參 數(shù) 調(diào)

16、整 子 程 序 調(diào) 用 電 壓 、 電 流 以 及 溫 度 保 護判 斷 子 程 序輸 出 保 護 動 作 ？調(diào) 用 保 護 動 作 子 程 序 掃 描 鍵 盤 、 刷 新 顯 示 NY N Y 四 、 電 動 機 保 護 器 軟 件 部 分 設(shè) 計4.2 鍵 盤 子 程 序 4.3 顯 示 子 程 序開 始選 擇 字 符 顯 示 方 式設(shè) 置 字 符 顯 示 區(qū) 首 地 址 設(shè) 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 鍵 盤 中 斷 服 務(wù) 程 序關(guān) 閉 鍵 盤 中 斷延 時 10m s去 抖讀 P2

17、口 ， 確 定 是 否 有 鍵 按 下 有 鍵 按 下 ？逐 行 掃 描 進 行 按 鍵 識 別 ， 計 算 鍵 值根 據(jù) 鍵 值 和 程 序 運 行 狀 態(tài) ， 調(diào) 用 相 應(yīng) 鍵 值 處 理 程 序開 鍵 盤 中 斷 中 斷 返 回 NY 四 、 電 動 機 保 護 器 軟 件 部 分 設(shè) 計4.4參 數(shù) 調(diào) 整 子 程 序 4.5采 集 子 程 序 流 程 圖開 始參 數(shù) 切 換 顯 示 當(dāng) 前 參 數(shù) 值修 改確 認(rèn)顯 示 當(dāng) 前 參 數(shù) 修 改 下 一 個 ？結(jié) 束 YN 開 始清 除 中 斷 標(biāo) 志讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果軟 件 濾 波 處 理 讀 取 開 關(guān) 量 輸 入 信 號結(jié)

18、束 四 、 電 動 機 保 護 器 軟 件 部 分 設(shè) 計4.6故 障 處 理 子 程 序u 故 障 處 理 子 程 序 主 要 任務(wù) 是 根 據(jù) 最 近 采 集 到 的數(shù) 據(jù) 按 下 列 順 序 依 次 進行 故 障 判 斷 。 故 障 判 斷順 序 依 次 為 短 路 、 堵 轉(zhuǎn)、 斷 相 、 過 壓 、 欠 壓 、過 載 。u 故 障 處 理 子 程 序 流 程 圖如 圖 4.2所 示 ： 開 始從 預(yù) 訂 RAM中 取 最 近 采 樣 的 三 個電 流 有 效 值求 電 流 最 大 值 清 短 路 故 障 標(biāo) 記短 路 故 障 計 時 器 清零轉(zhuǎn) 下 一 保 護 模 塊 短 路 故 障

19、標(biāo)記 為 1？時 限 已 到 ？置 P2.5=1， P3.7=1，斷 電 保 護 和 報 警將 本 次 運 行 參 數(shù) 、 時間 信 息 、 故 障 類 型 存入 EEPROM故 障 信 息記 錄 區(qū)將 故 障 信 息 送 液 晶 顯 示 器 顯示關(guān) 軟 件 定 時 器中 斷 ， 停 止 采樣 返 回 置 短 路故 障 標(biāo)記短 路 故障 啟 動計 時 YN Y Y NN 五 、 電 動 機 保 護 器 可 靠 性 驗 證 實 驗 電 動 機 保 護 器 整 體 設(shè) 計 制 作 完 成 之 后 ， 為 驗 證 其 保 護 實 際 性能 是 否 達 到 設(shè) 計 要 求 ， 在 實 驗 室 條 件

20、下 對 其 進 行 了 一 系 列 的 性 能測 試 。 5.1 電 動 機 保 護 器 測 量 精 度 測 試 實 驗試 驗 通 過 標(biāo) 準(zhǔn) 電 源 給 電 動 機 保 護 裝 置 輸 入 不 同 的 電 壓 電 流 模擬 電 動 機 運 行 的 各 種 工 況 。 然 后 測 試 電 動 機 保 護 裝 置 的 測 量 精 度和 靈 敏 度 。 實 驗 數(shù) 據(jù) 如 表 5.1所 示 。 五 、 電 動 機 保 護 器 可 靠 性 驗 證 實 驗5.2電 動 機 保 護 器 過 流 保 護 實 驗 （ 分 段 保 護 ）電 動 機 保 護 器 整 定 值 與 整 定 時 間 設(shè) 定 ：I段

21、定 值 ： 4.500A ， I段 延 時 ： 5.00s； II段 定 值 ： 2.500A，II段 延 時 ： 10.00s， （ 大 電 流 小 時 間 ， 小 電 流 大 時 間 ） 。過 流 保 護 實 驗 數(shù) 據(jù) 如 表 5.2所 示 。 五 、 電 動 機 保 護 器 可 靠 性 驗 證 實 驗 5.3電 動 機 保 護 器 電 壓 保 護 實 驗電 動 機 保 護 器 電 壓 保 護 整 定 值 ， 整 定 時 間 設(shè) 定 ： 欠 壓 整 定 定值 ： 85%， 過 壓 整 定 值 ： 110%； 電 壓 延 時 ： 11.00s； 額 定電 壓 ： 220V。 實 驗 數(shù) 據(jù)

22、 如 表 5.3所 示 。 五 、 電 動 機 保 護 器 可 靠 性 驗 證 實 驗5.4電 動 機 保 護 器 實 驗 總 結(jié)本 實 驗 是 在 實 驗 室 ， 通 過 標(biāo) 準(zhǔn) 電 源 給 電 動 機 保 護 裝 置 輸 入 不同 的 電 壓 電 流 模 擬 電 動 機 運 行 的 各 種 工 況 ， 對 電 動 機 保 護 器 測 量的 精 度 ， 以 及 過 流 保 護 、 電 壓 保 護 、 輕 載 保 護 等 性 能 進 行 檢 測 。由 保 護 器 精 度 測 試 實 驗 可 以 看 出 保 護 器 的 測 量 精 度 比 較 高 ，由 保 護 器 保 護 性 能 測 試 實 驗

23、 可 以 看 出 保 護 器 保 護 動 作 正 確 率 達 到100%。 本 電 動 機 保 護 器 的 實 際 效 果 達 到 了 本 論 文 設(shè) 計 的 要 求 。 六 、 總 結(jié)1.查 閱 大 量 的 文 獻 、 數(shù) 據(jù) 以 及 其 它 資 料 ， 在 掌 握0.4KV 電 動 機 的 工 作 原 理 、 特 性 及 有 關(guān) 理 論 的 基 礎(chǔ) 上 ， 完成 了 開 題 報 告 、 文 獻 綜 述 ；2.建 立 0.4KV MCC系 統(tǒng) 的 保 護 、 測 量 的 數(shù) 學(xué) 模 型 ，建 立 備 投 動 作 的 各 種 理 論 判 據(jù) ；3.熟 悉 相 關(guān) 制 圖 軟 件 及 應(yīng) 用 （

24、 CAD， Altuim Designer） ， 繪 制 了 0.4KV MCC綜 合 保 護 器 主 板 的 詳細 原 理 圖 和 PCB板 ；4.完 成 了 三 相 電 流 、 電 壓 測 量 回 路 的 設(shè) 計 、 制 作 以 及電 動 機 保 護 器 的 軟 件 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ；5.最 后 借 助 既 有 MCC實 驗 系 統(tǒng) 完 成 保 護 、 測 量 、 控 制等 試 驗 ， 驗 證 了 設(shè) 計 的 可 靠 性 。 致 謝在 這 即 將 畢 業(yè) 的 時 候 ， 我 的 心 情 無 比 激 動 。 在 這 里 ， 我特 別 感 謝 悉 心 指 導(dǎo) 我 的 xxx老 師 ！ 感 謝 所 有 幫 助 過 我 同 學(xué) 朋友 ！ 感 謝 評 閱 論 文 和 參 加 答 辯 的 各 位 老 師 !謝 謝 您 ！