小功率交流电动机综合保护器设计 - - 毕业论文

2013届 测控技术与仪器专业 毕业设计（论文）

诚信声明

本人声明：

我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名： 日期： 年 月 日

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毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目： 学院： 专业： 班级： 学生： 指导教师： 1．设计（论文）的主要任务及目标 (1) (2) (3)

2．设计（论文）的基本要求和内容 (1) (2) (3)

3．主要参考文献 [1] [2] [3]

4．进度安排 1 2 3 4 5

设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 2013届 测控技术与仪器专业 毕业设计（论文）

小功率交流电动机综合保护器设计

摘要

交流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，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。

近年来，随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，各种类型的微控制器、数字信号处理器、以及其它嵌入式处理器在电动机保护领域得到了广泛的应用。本文围绕基于微控制器的电动机综合保护装置的研究这一任务而展开，开发了适用于各种现场环境的交流电机测量、监控、保护一体化装置。本文的主要研究内容概括如下。

1．分析了电动机运行的基本原理、电动机故障特征以及保护原理。

2．给出了电动机保护装置的实现方案。本装置可实现以下故障保护：短路保护、堵转保护、过流保护、不平衡保护、断相保护、过压保护、欠压保护、漏电保护以及过热保护等功能。

3．以STC90C58AD单片机为核心控制器设计了电动机保护硬件单元，并配以液晶显示器等外围设备构成电动机保护系统。

4．在软件系统的设计上，根据STC90C58AD单片机的编程结构特点，采用模块化编程思想，将系统功能分解成较小的功能模块，然后用子函数和中断处理函数等实现了电动机保护功能。

最后，通过实验对电动机保护器的可靠性进行检验，实验表明，此电动机保护器的测量精度，灵敏度以及保护性能均达到了设计要求。

关键词：电动机保护；单片机；故障诊断；数据采集

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0.4kV AC motor integrated protection design

Abstract

AC motor is the most widely used power equipment, in the national economy plays an important role, but its high failure rate on the industrial and agricultural production caused huge economic losses, so the analysis of traditional motor protection devices are not perfect on the basis of , developed functional, highly reliable motor protection devices have become necessary.

In recent years, with the microelectronic technology, computer technology, the rapid development of various types of microcontrollers, digital signal processors, embedded processors and other protected areas in the motor has been widely applied. This paper focuses on a microcontroller-based motor protection device of this task are commenced, the development environment for a variety of on-site AC motor measurement, monitoring, protection integrated devices. The main contents of this paper are summarized below.

1. Of the basic principles of operation of the motor, the motor characteristics and fault protection principle.

2. Gives a motor protection device implementations. The device can achieve the following fault protection: short circuit protection, stall protection, overcurrent protection, unbalance protection, phase protection, overvoltage protection, undervoltage protection, leakage protection, and thermal protection.

3. In STC90C58AD microcontroller as the core controller design with motor protection hardware units, and with liquid crystal displays and other peripherals constitute Motor Protection System.

4. In the design of software systems, based on structural characteristics STC90C58AD microcontroller programming, modular programming ideas, functional decomposition of the system into smaller modules, and then use the subroutine and interrupt handling functions such as to achieve a motor protection.

Finally, the motor protection through experiments to test the reliability of the experiment show that this motor protection measurement accuracy, sensitivity and protection performance meet the design requirements.

Keywords: motor protection, SCM, fault diagnostics, data acquisition.

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目 录

第1章 绪论 ...................................................................................... 1 1.1 电动机保护器研究的背景及意义 ........................................... 1 1.2 电动机保护器的历史和现状 ................................................... 1 1.2.1 以熔断器、热继电器为主的机械式保护方式 ................ 1 1.2.2 普通电子式电动机保护器 ................................................ 2 1.2.3 智能型电动机保护器 ........................................................ 2 1.3 微处理器的发展特点 ............................................................... 3 1.4 电动机保护器设计的主要工作和论文的各章节安排 .......... 3 第2章 电动机保护原理 .................................................................. 5 2.1 异步电动机的运行原理 ........................................................... 5 2.2 电动机故障分类 ....................................................................... 5 2.3 电动机保护原理分析 ............................................................... 7 2.4 电动机故障特征分析及保护判据 ........................................... 8 2.4.1 短路故障特征分析及保护判据 ........................................ 8 2.4.2 堵转故障特征分析及保护判据 ........................................ 8 2.4.3 断相故障特征分析及保护判据 ........................................ 9 2.4.4 过载故障特征分析及保护判据 ...................................... 10 2.4.5 欠压和过压故障特征分析及保护判据 .......................... 14 2.5 本章小结 ................................................................................. 15 第3章 电动机保护器硬件电路设计 ............................................ 17 3.1 概述 ......................................................................................... 17 3.1.1 电动机保护器硬件系统的技术要求 .............................. 17 3.1.2 保护装置硬件设计综述 .................................................. 17 3.1.3 各模块研究 ...................................................................... 18 3.2 中央处理模块 ......................................................................... 19 3.2.1 STC90C58AD单片机的主要特点 .................................. 19

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