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1、西南交通大学本科毕业设计(论文) 第 17页 西 南 交 通 大 学本科毕业设计 三相异步电动机保护装置的设计年 级:2007级学 号:20077835姓 名:曾利专 业:电子信息工程指导老师:关海川 2011年5月院 系 电气工程系 专 业 电子信息工程 年 级 2007级 姓 名 曾利 题 目 三相异步电动机保护装置的设计 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计（论文）任务书班 级 07级电子一班 学生姓名 曾利 学 号 20077835 发题日期：2011年 2 月 28日 完成日期：2011 年 6月
2、 24 日题 目 三相异步电动机保护装置的设计 1、本论文的目的、意义 三相异步电动机在工农业生产和日常生活中被广泛应用，然而异步电动机的故障率也居各种电气设备之首。随着电动机保护理论的发展，现在的电动机微机保护系统的功能已经比较完善、全面，但是大都是独立运行，不能联网，保护整定值的修改必须到现场进行，很不方便，而且无法进行远程集中监控。要求在查阅大量文献的基础上，以三相异步电动机为研究对象，设计以单片机微处理器为核心的智能型电动机保护装置及网络监控系统 2、学生应完成的任务 （1）研究背景、目前国内外电动机保护研究的现状和存在的问题； （2）对电动机各类常见电气故障特征进行详细分析，并给出保
3、护的实现方法； （3）设计以单片机微处理器为控制核心的电动机保护装置的硬件电路； （4）设计完整的电动机保护装置系统软件实现方案； （5）对系统中可能存在的干扰进行分析，并提出软硬件抗干扰的一些具体措施； 3、论文各部分内容及时间分配：（共 17 周）第一部分 资料收集，整理和方案提出 (周)第二部分研究背景、目前国内外电动机保护研究的现状和存在问题 (周) 第三部分 电动机保护装置的硬件电路 (周) 第四部分 电动机保护装置系统软件实现方案 (周)第五部分 可能存在的干扰进行分析和措施，论文书写、整理和装订 (周) 评阅及答辩 ( 周)论文整改 ( 周)指导教师： 2011 年 2 月 28
4、 日审 批 人： 2011 年2 月 28 日摘 要以单片机C8051F020及其外围器件作为硬件平台，对电动机微机保护进行了研究，主要针对大中型电动机的智能电动机保护器，具有过流保护、零序电流保护、负序电流保护、启动时间过长保护、欠电压保护、过电压保护等功能。 在电动机保护器的过程中，对电动机的各种故障进行了全面的论述。并根据需要确定了保护方案，论述了保护原理。在硬件电路设计上，给出了以单片机C8051F020及其简单的外围电路为主体配置的电动机保护器系统。该电路硬件电路大为简化，除了实现了各种保护功能外，还可显示电动机运行时的电压、电流，同时设置了系统与上位机的连接,为系统功能的扩展创造了
5、条件。作为一种智能化的解决方案，该系统具有可实现功能多，经济成本低，高的可靠性和稳定性等特点。 第1章绪论1.1课题提出的依据和意义 随着社会经济的日益发展，自动化水平的提高，电能的应用和发展越来越具有重要的位置。作为电能转化为机械能的重要工具，电动机在人们日常生活中也越来越重要。三相交流电动机正朝着功率与体积之比越来越大的方向发展，一些外形尺寸小、效率高、功率大的电动机陆续出现。为了安全可靠地运行这些电机，对电动机的保护系统提出了越来越高的要求。电动机保护系统必须正确无误地保护电动机，使电动机在允许的热极限负载范围内工作，减少电动机损坏事故的发生。电动机和供电线路的短路必须能迅速检测出来，使
6、得短路影响减小到最小。对于频繁起动的电动机，要能准确地模拟其发热和散热过程。在一些大型的自动控制系统中，还要求对电动机组进行集中控制和状态监控。为了满足这些要求，本设计将开发一种新型的采用微处理器技术的电动机综合保护与监控装置。 本设计所开发的电动机综合保护与监控装置，可实现对电动机的保护与监控的自动化，是电动机保护系统的发展趋势。由于采用了微处理技术，保护参数可由用户根据电动机型号和环境条件设定，而且还可以提供数字电路接口，为大系统的智能控制提供了条件。它的制成可对电动机进行准确保护和监控，即可使电动机的过载能力得到充分的利用，还可减少电动机烧毁事故的发生，对国民经济的发展具有重要的意义。1
7、.2国内外的发展状况和动向电动机保护系统大致可划分为三代。第一代是电磁式继电保护系统，第二代是电子式电动机综合保护装置，第三代是以微处理器为核心元件的综合保护系统。第一代的电磁式继电保护系统存在着很大的弊病。它的每一种功能都需要相应的继电器来实现。在正常情况下，热继电器每年需要校正一两次，给用户带来不便。由于热继电器是由双金属片构成其敏感元件，它是靠双金属片受热弯曲产生的力一发出动作，在动作值附近不能可靠分断。热继电器通过了大的短路电流或经受机械碰撞后，双金属片易产生永久性变形。而且，热继电器的时间常数比电动机小得多，对电动机上一次的过载历史没有记忆，对于频繁过载、特别是频繁起动的电动机，不能
8、可靠地保护。热继电器的动作特性还受环境温度的影响。现在，老型号的热继电器己属淘汰型产品。新型的热继电器功能也在完善之中。第二代的电子式电动机综合保护系统对第一代的电磁式继电保护系统有了很大的改进。它利用电阻电容的充放电来模拟电动机的发热与散热，对电动机的过载历史能有一定的记录，其动作时间也可以通过调节电阻电容的大小来调节，大天提高了对电动机的保护性能。但是，电子式电动机综合保护器的动作时间调节范围有限，精度也受电阻电容参数的影响，且没有监控、显示等功能。因而只能用于一些要求不高的场合。把微处理器技术引入电动机保护系统，大大地提高了对电动机的保护特性，实现了对信息的采集、处理、显示全部自动化，性能稳定可靠，显示直观准确，各项保护参数可根据电动机性能由用户设定，动作前可预警显示，动作后可显示故障原因，实现了对电动机的可靠保护和监控。这是电动机保护系统的发展趋势。我国的此类产品还很少，且功能欠缺，本设计研究的智能型电动机综合保护器将弥补以上产品的不足，开发出功能齐全，性能可靠，操作方便，价格合理的产品。全的优化设计接地与回流接地典型方案进行系统集成和定量评估。1.3本文主要的工作本课题的主要任
