智能化电动机保护系统设计
智能 MCC 系统设计原则及现状
智能 MCC 系统设计原则及现状摘要：当前，智能电动机控制中心（intelligent motor control center，IMCC）系统以其高度的集成化、模块化、低故障率和智能化大大提高了工业生产效率，提高了企业经济效益，获得了用户的一致认可。
在造纸工业中，由于工艺流程复杂，电机传动点多，智能 MCC 系统更是得到了广泛的应用。
然而，在进行智能MCC 系统设计时，由于没有一套完整的设计规范以及详细说明，导致在系统的具体设计上存在诸多不确定性，很多都是按照已有的经验方法加以处理而未从理论角度给予详细论述。
关键词：智能 MCC；设计原则；现状1国内外研究现状当前，MCC系统在运行可靠性、组成元器件以及结构设计方面取得了很大的发展。
随着当代电力电子技术的进步、电子器件制作工艺的提高，总线技术、数据处理技术、测量技术、信息技术等在工业生产中的广泛应用，MCC系统具有了高度集成化、免维护、全工况的特征。
加之计算机控制系统的不断成熟，自动控制的各个领域越来越多的应用了现场总线技术。
电机保护和控制装置以及开放式的网络使MCC进入了智能化的时代。
①MCC 系统中元器件的发展主要是指智能电机保护器在MCC中的应用。
它包括控制、监视、保护和通信功能，可以满足工业生产的要求。
由于应用了含有微处理器的装置进行控制，从而简化了MCC的结构。
电机的过载继电器和其他设备已经由微处理器所代替，从而产生一种新型的电机控制器取代传统的控制器件。
传统硬件起的保护作用可以进行编程，以减少电机控制器的数量，有效增强系统可靠性。
减少维护的频率，延长使用寿命，节省设计时间，减少投资。
②MCC 系统拓扑结构的变化上个世纪末，电机控制中心开始引入了总线技术。
依靠网络技术替代硬件连线，智能MCC（IMCC）中已经发展到了装置级的网络。
美国罗克韦尔公司的IMCC应用于电柜级路由拓扑的控制单元，主要依靠连接到凹槽中的主干和垂直线槽进行布线。
引入线采用“菊花链”结构。
电动机的智能保护技术
在 过 载 保 护 中 ，采 用 自适 应 反 时 限 保 护 原 理 。 根 据 部 标 Ｍ １５ ８ Ｔ ７ — ８的 规 定 和 实 验 可 得 电 动 机 过 载 倍 数 １ 电 动 机 容 许 ３与
电 流 的 同时 再 检 测 功 率 因数 ， 很 容 易 地 把 起 动 电 流 和 短 路 电 就
着 原 来 的 负 荷 继 续 运 行 ， 造 成 很 火 的 过 载 电 流 ， 致 电 动 机 会 导 烧 坏 。 热继 电 器 功 能 少 ， 电 动 机 发 生 通 风 受 阻 、 膛 、 繁 启 对 扫 频 动 引起 的 电动 机 过 热 等 故 障 不 起 保 护 作 用 。且 热 继 电器 可 重 复 性 差 、 电 流 过 载 或 短 路 后 不 能 再 次 使 用 ， 整 误 差 大 ， 受 环 大 调 易 境 温 度 的影 响 而 误 动 或 拒 动 。热 继 电 器 具 有 保 护 时 滞 ， 轻 微 对 过 载 和 堵 转 保 护 小 佳 ， 易 导 致 Ｋ期 轻 微 过 负 荷 运 行 ， 动 机 容 电 绕 组 产 生 热 积 累 ， 绕 组 绝 缘 老 化 造 成 电 机 损 坏 。 而 自动 空 气 使 开 关 由 于 其 整 定 动 作 电 流 太 大 ， ｌ 以 对 过 负 荷 、 相 等 故 障 也雄 断
电 动 机 是 十 分 必 要 的 。 随 着 微 型 计 算 机 技 术 、 能 化 技 术 等 高 智
科 技 的 发 展 ， 解决 这 一 问题 提 供 了技 术保 障 。因 此 ， 行 机 床 为 进
序分量 、 样频 率。 采
２． 过 载 保 护 ３
电 动 机 智 能 化 保 护 系 统 的 研 究 对 于提 高 我 国 机 床 电动 机 的 控 制 及 保 护 水 平 有 着 重 要 的 意 义
基于AVR单片机的智能电动机保护器
电流 、 电压互 感器输 入单元 显示单元
耗， 带来很大的经济 效益。功率 因数 由原 来 的 ０９ 提 高到 ．２
０９ ， ．８后 每年可降低 电能损耗 一１３万 ｋ ， ６ Ｗｈ 折合 经济效 益
一
８ Ｏ万 元 。
（ 收稿 日期：００— ４—１ ） ２１ ０ ３
Ａ ＭＥ Ａ ＿ 键盘参数设置 Ｔ Ｇ １Ｌ｝— ６ ＿
电动机 １ 电动机 ２ 电动机 ｎ １电动机 。
计算 ， 损耗为 ６０ｋ 补偿后节 省 的损 耗 ８ Ｗ， 年降低 ０ Ｗ， ５ｋ 每
电能损耗 ６ ８万 ｋ ， Ｗｈ 折合经济效益 一 ４万元 。 ３ （ ）减少 电压降 ３ 由于电力 系统 的 ｘ》Ｒ值 ， 可较 大幅度 地减少 电压 降 ， 从而改善用户 的电压 质量 ， 这样 电机等 感性 负载 的损耗 较 小 。电压稳定可提高照明设 备的使用 寿命 。 通过以上分析可 以看出 ， 电网中加装适 当容量的无功 在 补偿装置 ， 不仅提高 了功 率因数 ， 而且 降低 了电网 的电能损
（． １淮北矿业 （ 团） 司 海孜煤电公司 ， 集 公 安徽 淮北 ２ ５４ ； ． 原理工大学 ，山西 太原 ０ ０ ２ ） ３ １６ ２ 太 ３０ ４
中图 分 类 号 ：Ｄ １ ；Ｍ７ １ Ｔ ６４ Ｔ ７ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
（ ）电压与 电流互感器输入单元 １ 主要负责现场电动机的三相供 电线路的 电压 、 电流信号 的采样 ， 将几 十安培甚至上百安培的大 电流变换 为单 片机可
以处理 的低 电压小电流。在 电压 、 电流变换 的过程 中需要加 高次谐波抑制器 ， 免采样 受到干 扰 ， 避 以免单 片机受干扰 工
作不稳 定 。采样 信号经 干扰滤 波后 ， 输入单 片机 的 Ａ Ｄ转 ／ 换引脚 ， 模拟信号转换为数字信号。
基于单片机的电动机智能保护监测系统的设计
第７卷第２期７００８年３月漯河职业技术学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｕｏｈｅＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅＶｕ】．７ＮＯ．２Ｍａｒ．２００８基于单片机的电动机智能保护监测系统的设计于亚征１，沈祥鸿２（１．河南理工大学，河南焦作４５４０００；２．商丘职业技术学院，河南商丘４７６０００）÷・辱‘・÷ｒ争ｒ争・夺。
夺‘寺‘寺。
寺’・专・寺・辱‘・争・争・｛・・争・争・争－寺－・寺－孛・孛・÷・夺・夺・夺・牛・毒－・＋・÷・专・夺・÷・夺・孛・年・÷・夺・寺・—｝・寺－・争・争・夺ｒ夺，ｔ｝．．｝．．｝．摘要：为了减少电动机的损坏次数及设备故障率，提高电动机运行的可靠性，设计了以８０Ｃ１９６ＫＣ单片机为控制核心的电动机智能保护监测系统。
关键词：电动机保护；单片机；智能监测；故障中图分类号：ＴＰ２７４文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—７８６４（２００８）０２—００１６—０２‘｝。
‘争‘辱’‘｛。
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・÷一争・争・夺・争・＋・÷・十，牛・辛－・牛・牛－・寺－．牵・÷・年・寺一争・争・争・争－｛，・孛・＿争・孛・争・辱－・争・孛・÷・÷・寺・寺．・夺・争・夺・＋・夺・系统以８０Ｃ１９６ＫＣ为控制核心，由Ａ／Ｄ转换接口电路、电流输入采样电路、动态液晶显示驱动电路、故障数据保护存储电路、输ｍ接点控制电路、故障报警控制电路等硬件电路组成。
系统结构如图ｌ所示。
一嚣誉Ｈ鬻薹卜—ｌ篙Ｚ一Ｒ３接－４口８５墨慧ＨＩ变换电路ＬＩ口ａ感电路Ｉ……Ｕｏ∞Ｉ埔睹船ｌ……’憾薹Ｉ≥ｌ等指示山Ｕ故障数据Ｉ电动机存储电路——１故障控制图１系统结构图ｌ故障种类及保护１．１缺相和相间电流不平衡相间不平衡及缺相的计算公式如下：占＝（，…一，…）×１００％／１。
式中，，…为ｉ相中最大电流；，。
基于单片机的电动机保护装置的设计
传 统 的 电动 机保 护 主要 采 用 双 金 属 片 式 保 护 技 术 ， 利用 双 金属 片 遇 热 时发 生 形 变 去 执 行 一 个 切 断 电 动 机 电源 的操作 ， 以达 到保 护 电 动 机 的 目的 。但 是 随 着 电子
技术 的发展 ， 以及 电 动 机 的用 途 和 控 制 的 日益 多 样 化 ，
均在 一 定程 度 上有 所提 高 ， 实现 了对 电动 机 过流 和过 载 的 有 效保 护 。 关键 词 ： 电动 机 ； 片机 ； 护 电路 ； 载保 护 单 保 过
中 图分 类 号 ：Ｑ ２ ． ； Ｂ ８ Ｔ ４ ３ ３Ｔ ３ ３ 文 献标 识码 ： Ａ
引
言
电动 机作 为 主要 的动力 设 备 ， 广 泛 地 应 用 在 工 农 被
作者简介 ： 高炎萃（ ９４ ） 女 ， １８ 一 ， 河北邢 台人 ， 硕士 ， 主要从事智能电器及传感 器与传输 系统方面的研 究。
第２ ３卷第 １ 期
高炎萃等 ： 于单片机 的电动机保护舅 置 嘿 基
一
圈 围
单片机的两个 Ｉ０口， ／ 节省资源 ， 而且其编程简单 ， 用户 操作容易 ， 完全 能够满足 系统 的需要 ， 且还可 以进 行 并 扩展 ， 使得 系统 更加完善 ， 给予用 户更多 的方便 。数 据采集和时钟电路如 图２所示。
Ｖ０ ＿ Ｎｏ ｌ２３ ．１ Ｆｅ ． ０１ ｂ２ ０
文章 编号 ：６ ３１ ４ （０ ０ ０ －１ ２０ １ ７ －５ ９ ２ １ ） １（ ０ －３ ）
基 于 单 片 机 的 电 动 机 保 护 装 置 的 设 计
高炎萃 ，武 一 都 鑫 ， ，于海江 ，栗彩 霞 ，赵卫 萍
许值 时， 中断保 护功能便作用 ， 出报警 ， 发 切断 电路 ， 而 显示 电路将实时反应电流 的变化情况。
智能型电动机保护器的原理及应用
智能型电动机保护器的原理及应用摘要：电动机是动力设备运行中必不可少的一部分，它直接关系着工业生产和设备运行。
现阶段随着科学技术的不断发展以及工业种类的增多，电动机所应用的环境也越来越复杂，条件也越来越多变，因此在电动机使用过程中必须做好故障防范和处理，确保电动机的稳定安全运行。
在当下的工业生产和设备运行中，每年都会有大量的电动机因为故障而损坏，浪费了大量的资金和能源。
因此，及时、有效、可靠地保护电动机对国民经济有重要意义。
分析了电动机的故障原因、保护原理并介绍了多功能智能化电动机保护器的构成原理。
由于采用数字集成电路、运算放大器和电磁兼容性设计，使多功能智能化电动机保护器能实现对电动机的多功能、智能化的保护。
关键词：智能型；电动机；保护器前言电动机是炼油、化工厂中广泛应用的设备之一，是其他机电设备的动力源泉，电动机正常的输出是其驱动的机电设备正常工作的前提。
因此，确保电动机的正常运转是非常重要的。
然而，供电状态和成产负荷的多变性，使电动机往往不能在额定工作环境中运行，常出现电动机过载、短路、缺相、过压、欠压等故障，如不及时发现并处理，易造成烧坏电动机。
因此，及时的判断电动机的故障，并对电动机进行相应的保护，就能有效地防止灾难性事故的发生。
一、电动机保护装置的发展在最初阶段电动机的保护装置是由熔断器、接触器与热继电器的组合所成，该装置制作简单、安装方便、成本也比较低，但是其在精度功能方面比较差，随着发展速度的加快，越来越不能满足当下的发展。
在上个世纪末，半导体元件以及计算机技术开始逐渐兴起并得到迅速发展，这也为电动机保护器的发展提供了有利条件，电子式电动保护器应运而生。
是随着社会发展速度的进一步提高，对保护器提供了更加高的要求和标准，保护器正在向多样化、智能化、轻量化发展。
现阶段电子式电动机保护器已由晶体管发展到集成电路再到微处理芯片，产品集保护、遥测、通信、遥控于一体。
尤其是智能电动机保护器的出现，它可以实现对电动机发生的各种故障实现保护，使得控制与监视变得尤为方便，大大提高了保护和控制的可靠性。
电机微机保护系统的设计与实现
将 引起 电动机 的过载 甚至堵 转 ， 风 叶损坏 ， 使 电动 机绕 组散 热 困难 ， 升提 高 ， 而 会 温 绝缘 物老化 。电磁 故障 的 本微机 保护 系统 可对 电动 机运 行 时 的电流 、 电压 、 度 等参数 进行 监测 ， 用三 段式 电流保 护方式 ， 电 温 采 对 动 机进行 实 时有效 监测 、 保护 。装置 配有 键 鼎和 液 晶显示 器 ， 可对 设 定参 数 进行 查询 和 修改 ， 操作 方便 。系 统 具有稳 定性好 、 灵敏度 高、 最 误差 小等特 点 ， 外 ， 可 以使用 后 台机 ， 过通 信 口与装 置连接 ， 电动 机 测 此 还 通 对 实现远 程 实时数据 采集 、 障金 询和 控制 等功 能 。 故 ｌ 系统 设计 方案 该微机 保 护系 统 将 电流 、 电压信 号 量经 过 压 频转 换 后 ， 采用 ８ Ｃ ３ 数 ， ＤＳ ０ ３ ０ 片机 进行 数据 ２ ５计 用 ８Ｃ ２ 单 计算 与控 制 ， 过 液 品显 示屏 和 键 盘 ， 通 查询 显 示与 设 定 电机 的保 护 定值 等数 据 。结构 框 图如 图 １ 示 ， 目 所 项 主要技术 参数 如表 １ 示 。 所
＃
一
Hale Waihona Puke ． Ｄ ０ 引言
电动 机 的故障 大体分 为 两部 分 ： 部 分是机 械故 障 ， 一 另一部 分是 电磁 故障 ，二 『 者互有 关联 。如轴承 损坏 ，
原 因很 多， 电动 机 的过载 、 如 断相 、 电压都 足 以使绕 组 内的 电流 增大 ， 欠 发热 量增 加 ， 短路造 成 的危害更 大 。
件和软件的设计 ， 系统具有稳 定性好 、 该 灵敏度 高、 差小等特 点 ， 误 可以通过 Ｒ ４ ５ 信 口由后 台机 实现远程监控 Ｓ８ 通
智能化综合电动机保护器启动短路保护与“晃电”重启动技术探讨
１ 电动 机 启 动阶段 的短路 识别
众所 周 知 ， 任何 电动机 都有 一个 启 动过 渡 过程 。 风机 负 载 的启
２ 电动机 启 动 阶段 的堵 转识 别
普 通 的 电动机 保护 器 ， 是在 电动 机 完成 启动 后 ， 过 人工 整 都 通
定 过流 倍 数实 施 堵转 保护 。 与短 路保 护 一样 ， 果堵 转 故障 发 生在 如 动过 程 可长 达数 十 秒 ， 在此 期 间 ， 电动机 启 动 电流可 达 额 定 电流 的 电动机 启动 阶 段 ， 一般 的 电动 机 保 护器 同样无 能 为力 。Ｓ Ｐ Ｍ 系 Ｕ— ６ １倍， ～ ０ 因此 ， 乎所 有 的 电动 机 保护 器 在此 期 间 均无 法 对 电 动 几 列 电动 机保 护 器通 过 识别 启动 阶 段 的 电动 机 电流 时域 特 征 ，可 适 机过 载进 行 监测 （ 可 以判 断 不平 衡或 缺相 ） 如 果 发生 相 问短路 ， 但 。 时启动 堵 转保 护 。 而 电流 的大 小又 不 足 以使 空气 开关 跳 闸 ， 可 能酿 成严 重 事 故 ， 极 不 堵转 判 断的方 法和短 路保 护不 同， Ｓ Ｄ Ｐ主 要通 过 电动机 电流 信 仅造 成重 大 财产 损 失 ， 至 危及 现场 人 员 的生 命安 全 。 电路 短 路 甚 因 号 的时域特 征进 行识 别 。发生 堵转 故障 时 ， 电流 的波形 会发 生不 同 引发 的生产 事 故在 实 践中 比 比皆是 。 于 常规 启动 过 程 的波 形变 化 ， 通过 识 别该特 征 ， 可准 确 判 断是 否 即 Ｓ Ｐ Ｍ 系 列 智 能 化 电 动 机 综 合 保 护 器 ， 芯 片 采 用 美 国 Ｕ— 主 发 生堵转 故障 。 由于采 用 无量 纲特 征参 数 ， 以用 户在 使用 前无 需 所 Ｍｉ ｏｈ ｃ ｃｉ 司 的 工业 级高 性 能 Ｄ Ｐ （ 字 信 号 处 理 器） 处理 芯 ｒ ｐ公 Ｓ 数 进 行参 数整 定 ， 从而 极 大地 降低 了对用 户技 术 能力 的 要求 ， 便 了 方 片 ， 用 工 业 级 抗干 扰 设 计 ， 采 测量 参数 丰 富 ， 护 功 能 完 善 ， 支 保 且 用 户使用 ， 充分 体现 了 Ｓ Ｐ Ｍ 系列 电动机 保护 器的 智能化 特征 。 Ｕ－ 持 多种 电动机 启 动控 制 模 式 。 中文 操 作 ， 用方 便 ， 广 泛 用 于 全 使 可 晃 重 １ ０ 以下各 电压 等 级 电动机 的全 方位 保 护 ，特 别适 合煤 炭 、 ０ ２ Ｖ 石 ３ 电 动 机 “ 电 ” 启 动
基于PLC系统的电动机故障保护系统毕业设计论文
1摘要本文介绍了国内电机故障诊断系统设计，以及存在问题，同时介绍了可编程控制器的工作原理，选型依据。
设计了一种基于PLC电机故障诊断系统设计，详细介绍了所选用的西门子S7-200 PLC以及同类型的S7-300 S7-400PLC，根据设计要求对PLC的输入输出I/O进行了分配，并且编写系统运行的梯形图。
准备开机时，按下开机按钮后，首先检测断路器状态，如果断路器初始状态为闭合，电机无法启动，并且声光报警。
如果断路器初始状态为断开，断路器合闸，电机开始启动。
在启动过程中，若发生一级故障，PLC进行相应的保护动作。
启动完成后，“电机开/关指示灯”亮，电机正常运行。
运行过程中，PLC依次循环检测电机是否发生相间短路、断相、低电压、单相接地、过负荷、过电流等故障，若有发生，PLC进行相应保护动作。
关机时，PLC接到关机命令后，断路器跳闸，“电机开/关机指示灯”灭。
故障声光报警后，按“报警复位按钮”复位。
本设计的选题就是基于PLC的电机故障诊断系统设计。
关键词：故障诊断PLC 电机1.引言电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域，在这些应用领域中，电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。
对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。
PLC作为一种成熟稳定可靠的控制器，目前已经在工业控制中得到了越来越广泛的应用。
PLC系统的设计直接影响着工业控制系统的安全可靠运行。
一个完善的PLC系统除了能够正常运行，满足工业控制的要求，还必须能在系统出现故障时及时进行故障诊断和故障处理。
故障自诊断功能是工业控制系统的智能化的一个重要标志，对于工业控制具有较高的意义和实用价值。
故障诊断一般有两种途径:故障树方法和专家系统方法。
故障树方法利用系统的故障逻辑结构进行逻辑推理，由错误的输出找到可能的输入错误。
这种方法比较适用于系统结构相对简单，各部分耦合少的情况。
电动机智能保护器的功能配置及应用
行质量 ， 及早发 现和排 除故障， 计算机能够依 靠其信息管 理功 能实时、 效记录 电动机各项数据 ， 有 为保证安全生产、 运行 维护 提供真实、 可靠的依据 。 电机智 能保护器对于每一种保护功 能， 均提供独立 的软压 板。 过这些软压板 ， 通 保护可 以设定为投入 或退 出。 所有保护功 能的动作方式可选择跳 闸或报警 ， 并且为每个保护提供一个独 立 的越 限报 警 段 。
以下 简述 其 主 要 的保 护 功 能 ： （） １ 热过 载保 护 可 防止 电动 机 由 于 过 负 荷 而 损 坏 。 当 电动 机 发 热 等 效 电流 超 过 启 动值 （． Ｉ 时 ， 过 载 功 能 启 动 并 计 １ ５ｍ） 热 ０ 算 跳 闸 时 限 ， 该 时 限过 去 之 后 ， 出跳 闸命 令 ， 护 动 作 于 跳 当 发 保 闸继 电器 。
电动机智 能保 护器可 实现对 电动机 在起动和 运行 中发生 的过载、 断相 、 堵转 、 电、 电压 、 漏 欠 过电压等故障 以及外部故障 的保护 ， 同时提供 了操 作运行 、 起动 、 障跳 闸等记录 ， 故 为设备 管理和事 故分析带来很大的方便。它可直接 安装在各种低压配 电柜中， 其总线通讯功 能可 以同网络上 的服务器或工作 站进行
当 电流 产 生 的热 量 超 限 时 ， 继 电器 将 推 动 导 板 切 断 电动 机 电 热 源 ， 护 电动 机 免 于 烧 毁 。然 而 热 继 电器 整 定 粗 糙 、 复 性 差 、 保 重 功 能单一 ， 并受环境因素的制约， 误差很大 ， 以满足当前 电动 难
机保护 的要求 。有鉴于此 ， 我司技术人员经过多方研究、 论证 、 考察 ，决 定在搬迁项 目上采用新一代智能化综合保护装 置， 以 取代 由传统 的电流互感器 、 信号灯、 电流表 、 中间继 电器和时 间 继 电器 、 变送 器、 Ｌ Ｐ Ｃ等 部件 以及弊端过 多、 能单 一的热继 电 功
电动机控制系统的设计与优化
电动机控制系统的设计与优化随着社会的进步和科技的发展，电动机成为了现代社会不可或缺的重要设备。
电动机控制系统在其中扮演着关键的角色，它的设计和优化对于电动机的性能以及能源利用效率的提高至关重要。
一、电动机控制系统的基本原理与作用电动机控制系统的基本原理是通过控制电流和电压的幅值、频率、相位角等参数来实现对电动机的启停、速度调节、位置控制等功能。
其中，电流的控制对于电动机的运行至关重要，通过控制电流的大小和方向，可以调整电机的输出转矩和转速，进而实现对电机的精确控制。
电动机控制系统在实际应用中起到了至关重要的作用。
首先，它可以提高电动机的效率。
通过对电机的转矩、转速、功率等进行精确控制，可以使电动机在高效率工作区域运行，减少能量的损耗和浪费。
其次，电动机控制系统可以改善电机的运行稳定性和响应速度。
通过精确的控制和反馈调节，可以使电机在不同负载和工况下实现快速启动、停止和转速调节，提高电机的动态响应能力和稳定性。
二、电动机控制系统的设计步骤电动机控制系统的设计需要经过一系列步骤，包括需求分析、系统规划、控制策略选择、硬件设计、软件编程等。
首先，需求分析是电动机控制系统设计的第一步。
通过对所需控制的电动机种类、工况、性能要求等进行详细了解，明确控制系统的目标和功能需求。
其次，系统规划是电动机控制系统设计的重要环节。
根据需求分析的结果，确定系统的整体结构和组成部分，包括传感器、执行器、控制器、接口电路等，同时考虑系统的可靠性、安全性和成本等因素。
在系统规划的基础上，选择合适的控制策略是设计过程中的关键一步。
常见的控制策略包括开环控制、闭环控制、模糊控制等。
根据电动机的性质和系统要求，选择适合的控制策略，并考虑其控制性能、复杂度和实时性等方面的因素。
然后，进行硬件设计是电动机控制系统设计的重要一环。
根据系统规划和控制策略的要求，设计电路板、传感器接口、电源电路等硬件部分，并进行元器件的选型和电路的布局设计。
多功能智能化电动机保护器
对电动机 的运行状 态进行及 时准确 的检 测， 井对 电动机 进行 相应 的保护 本 文分析 了电动机 的故 障 原 因、 护原理 ， 保 并介绍 了多功 能智 能化 电动机保 护 器 的拘成原理 由于采 用数 字集成 电路 、 算放 运
大器和 电磁 兼容性设计 ， 使得 多功 能智能 化电动机 保护 器能实现时 电动机 的 多功能 、 智能化保 护。
ｕ ｄ ｒｏ ａ ｅｏ ｖ ｒ￣ ｌ ｇ ｒｏ ｅｈ ａ ． ｏ ｉ ｉ ｍｃ ｓ ３ ｏ ｉｓ ｅ ｔｔｅ ｅｅ ｔ ｎ ｅ ｖ ｈ ｇ ｒｏ ｅ 一ｏ ｔ ｅ ｏ ｖ ｒ ｅ ｔ Ｓ ｔ ｓ Ｉ ｅ ￣，．ｔ ｎ ｐ ｃ ｈ ｌｃｍｍｏｏ ｏ ｔ ｒｐ ｒｏ ｅａｉｎ ａ ｔｒｆｒ ｉ ｐ ｅ ｐ ｒ ｔ ｓ ｏ ｏ
ｍｕ ｔ ｕ ｃｌｎ ｌｓ ａ ｔ ｒ ｔ ｔ ｎ ｌｆｎ ｔ ａ ｍ ｒ ｐ ｏ ｉ ． ｉ ｏ ｃ ｅ ｏ
Ｋｅ ｒ ： ｅ ｔｏ ｔｒ Ｐ ｔｃｏ ｙ ｗｏ ｄｓ Ｅｌｃ ｒｍｏｏ ； ｒ ｅ ｔｒ ｏ
１ 前
言
超过额 定值 而烧 毁 。
造成 绕组 过 热的 主要原 因之 一是流 过绕组 的 电 流过 大 ， 超过 电动 机 的额 定 电流 。 电机 过载 、 断相 、 欠 压都会 造成 绕组 电流超 过额 定值 ＋ 例如 ： 电动机在 额定 负载下 断相 ， 其运 行 电流 的 理论 值 可 超 过额 定 电流的 ６ ； 倍 电源 电压 欠压 时 ， 行 电流上升 的 百分 运 数将 等于 电压 下降 的百分数 ； 电机过 载时 ＋ 常造成 堵 转 ＋ 时 的运 行 电流 会更 加大 大 超过 额定 电流 。针 此 对 以上 情况 ， 电动机 保 护 器可 通 过 对 三 相 运行 电流 进 行检 测 ， 根据 运 行 电 流 不 同 的性 质来 确 定 不 同的 保 护方 式对 电机 予 以智 能 化 的 断 电保 护 ： 当运 行 即 电流超过 额定 电流 的 １１ 小 于 １２ ．倍 ．５倍时 ， 时 保 延 护； 当运 行电 流 超 过 额定 电 流 的 １２ 时 ， 过 流 ．５倍 按 情 况处 理 ， 快速 保护 ； 当电源 断相时 ， 速保护 ； 快 当电 源 电压低 于额定 值 的 １％ ， ５ 即当运 行 电流增 加 １％ ５ 时延 时保 护
电动机综合保护器的设计
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。
目录第1章绪论 (1)1.1电机保护器研究的背景及意义 (1)1.2电机保护器的历史和现状 (1)1.21以熔断器、热继电器为主的机械式保护方式 (1)1.22普通电子式电动机保护器 (2)1.23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 (7)2.41短路故障特征分析及保护判据 (7)2.42堵转故障特征分析及保护判据 (8)2.43断相故障特征分析及保护判据 (8)2.44过载故障特征分析及保护判据 (10)2.45欠压和过压故障特征分析及保护判据 (13)2.5本章小结 (14)第3章电动机保护器硬件电路设计 (16)3.1概述 (16)3.11电动机保护器硬件系统的技术要求 (16)3.12保护装置硬件设计综述 (16)3.2中央处理模块 (17)3.21STC90C58AD单片机的主要特点………………………………………………183.22处理模块电路设计 (18)3.3键盘、显示模块 (19)3.31键盘设计 (19)3.32显示设计 (20)3.4电源模块 (22)3.5数据采集模块 (24)3.6报警和保护动作执行模块 (24)3.7通信模块 (24)3.8本章小结 (25)第4章电动机保护器系统软件设计 (26)4.1程序设计语言选择 (26)4.2保护器软件系统整体设计 (27)4.3保护器主程序设计 (27)4.4键盘子程序设计 (30)4.5显示子程序设计 (30)4.6定时器及数据采集子程序设计 (31)4.7参数调整子程序设计 (32)4.8故障处理子程序设计 (35)4.9系统菜单式操作界面设计 (36)第5章电动机保护器实验及可靠性验证 (37)5.1电动机保护器测量精度测试实验 (37)5.2电动机保护器过流保护实验（分段保护） (37)5.3电动机保护器电压保护实验 (38)5.4电动机保护器轻载保护实验 (38)5.5电动机保护器实验总结 (39)第6章总结及展望 (40)谢辞 (42)第一章绪论1.1 电动机保护器研究的背景及意义在重要的工矿企业中，0.4kV交流电动机作为原动力和执行器，得到了广泛应运。
矿用水平定向钻机智能化电控系统设计
块、漏电流检测模块和先导模块组成&安全栅采集模块通过开关量安全栅、模拟量安全栅、热电阻安全栅进
行限压限流和故障隔离，提升信号采集精确度和信号采集过程中的安全系数；漏电闭锁模块采用外加直流电
的方法检测电动机对地等效绝缘电阻，将计算出的电阻值与漏电闭锁动作电阻的整定值比较，实现电动机漏
电闭锁故障的切除；漏电流检测模块采用外加零序电流互感器的方法在线检测回路中的漏电流，经处理器分
Key words:mine horizontal directional drilling rig; intelligent electric control system; safety barrier; leakage blocking; remote pilot
0引言
矿用水平定向钻机是进行煤矿井下瓦斯抽放 、 井下高压探放水、煤层厚度探测、地质结构探测、矿 井水害治理等过程中重要的钻进工具「T，能够实现 长钻孔定向钻进和钻孔轨迹精确控制，提高瓦斯抽 采效率囚。与钻机配套的智能化电控系统既能够有 效保障生产安全，又可以充分发挥钻机钻探优势，对 井下高效生产具有重要的现实意义。闫毅等设计 了一种基于PLC的矿井钻机控制系统，该系统运用 PID控制算法对液压泵驱动电动机、液压泵及动力 头进行控制，实现了矿井钻机的自动控制。赵良⑺ 设计了一种煤层气车载钻机电控系统，该系统基于 CAN总线通信网络和分布式控制架构，实现了参数 在线监测和钻进控制功能，硬件集成度高。王贺剑 等囚设计了一种煤矿坑道钻机电控系统，该系统基 于钻进控制策略，实现了钻机远程控制和自动钻进' 目前矿用水平定向钻机已实现国产化，但与之配套 的电控系统智能化程度低、功能单一、安全性差，满 足不了智慧矿山的发展需求「9「10+。针对上述问题， 开发了一套矿用水平定向钻机智能化电控系统。
基于PIC单片机智能联网型电动机保护
基于PIC单片机智能联网型电动机保护
郑金辉;林志雄
【期刊名称】《福建农林大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2009(038)003
【摘要】基于PIC单片机智能联网型电动机保护器利用PIC单片机的软硬件资源,具有自动检测、自动保护、远程控制等优点,在工业控制、小型电动机领域具有广泛应用前景.
【总页数】5页(P319-323)
【作者】郑金辉;林志雄
【作者单位】福建农林大学机电学院,福建,福州,350002;厦门智多星电子技术有限公司,福建,厦门,361009
【正文语种】中文
【中图分类】TM307+.3
【相关文献】
1.基于AVR单片机的智能电动机保护器 [J], 黄猛;孙万军;侯冬山
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电动机智能保护器说明书
0731-汤经理WDB-FST电动机智能保护器、AA说明书0731-汤经理AQ0OSENDIANQIWDB-FST智能电动机保护器⑧家质h【认证企业国索强制性认证（3C）及!£09^01:硬■誉踵傅乘认证电动机保护器订购热线：*************0731-汤经理一、概述我公司是一家从事于电动机保护器科研、生产、销售、技术支持的高新技术企业。
对电动机的保护有着深入的研究，本公司生产的电动机保护器具有低价、物美、品种齐全，性能卓越深受用户的喜爱。
电动机保护器从产品品种上分为四种。
1基本型，2基本智能型，3智能豪华型，4普通实用型。
本产品核心部件均采用美国MICRHIP公司新型十六位单片机及控制器配低功耗集成电路开发而成的，该保护器0731-汤经理具有保护功能齐全，测量参数直观，反应灵敏，动作及时可靠，工作稳定可靠、精度高、保护参数设定简单方便和数字化、智能化、网络化等特点，可满足不同层次用户的要求。
广泛应用于电力、石油、治金、化工、纺织等工业电动机及三相电力系统。
作过热、过载、欠载、断相、过压、欠压、堵转、三相电路不平衡保护。
还通过本机RS-485远程通迅接口和PC组成网络监控系统，通过PC对监控器保护参数进行修改及运行状态控制。
是一种提高电机运行安全和自动化管理水平的智能化仪器，可以与上位机通迅构成远程监控与一体的高新技术产品。
二、主要特点采用先进的微机技术与高性能的集成芯片，整机功能强大、性能优越。
测试精度高，线性度好，分辨率高，整机抗干扰能力强，保护动作可靠。
三相电流值，电压值及各类故障代号，显示于LED上、直观清晰。
稳定性好，长期工作无须维护。
采用E2PR0M存储技术，实现参数设定，掉电后设定参数仍保存下来，勿须再设定。
一机多用，可取代传统的电流互感器、电流表、电压表、热继电器和时间继电器等。
配有RS485串行数字接口，便于上位机（PC）进行数字通迅。
三、 依据电动机制造商的规范和过程控制要求设置预警和脱扣参数图1主要功能 保护功能：除了具有通用的保护功能外，还有自启动、通迅启动和关闭，且欠流、过压、欠压、三相电流不平衡、自启动等功能用户可取可舍。
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• 具体流程如下： • 1．系统程序设计 • 整个系统软件由具有不同作用的子 程序组成，通过各种子程序在主程序 的命令下的相互协作，来实现整个系 统的正确运行。 • 2．采样中断程序原理 • 该保护系统中对信息数据采样过 程进行中断，是主要的系统保护过程。 系统中的采样中断程序通过在50Hz 频率下，对转换程序进行完整读取，
• 一、系统硬件设计 • 我们设计的电动机保护系统的核心 处理器采用的是32位ABM 7TDMI-S 核 LPC2132微处理器，由其完成对 电动机保 护系统相应的实施跟踪和 控制。同时，我 们还在该保护系统 上装置了一个FLASH存储器，三定时 器，一个ADC，四十六个 CJPID及 五个数据通讯接口等外部连接设备。
• 主要过程是过电子开关，将各个通道 中同时采集到的数据样本信号传输到 与之对应的各个通道端口，然后， • 依次对各种信息样本信号进行数据的 转换处理。 • 2．液晶界面显示功能 • 我们采用HT1612芯片为该电动机 保护系统中液晶界面显示功能部分的 驱动核心，通HT1612在保护系统中， 进行相关数据参数、数据故障代码以 及保护程序等功能的实时传输控制和 显示
• 3．该电动机保护系统 • 在运行时发生故障，在达到动作 时限或者是动作值的时候，由于该 系统的继电 控制保护模式被装有光 电隔离电路，保护 系统会自动开启 电平输出功能，通过电平的输出， 对中间继电器进行启动，使电动机 发生故障的支路电源跳闸，从而到 达控制和保护的作用。
• 二、系统软件设计 • 为了方便系统程序的修改和调试， 我们对系统应用了嵌入式C语言，并 在ADS编译环境中进行系统运行，为 今后系统功能的再扩展提供了积极的 条件。该保护系统的软件在主程序的 基础上，添加了包括对系统进衙自动 检测、故障参数的显示及处理、系统 程序的初始等各种子程序。同时，该 软件系统还采用了冗余设计以及动态 自检等相应措施，以提高系统的抗干 扰性和安全可靠性。
• 实现了保护系统对故障数据的采集和 显示以及对系统行的检测和控制。我 们设计的电动机保护系统主要由一T 几个部分组成 • 1．数据采集功能 • 该保护系统的数据采集功能是通过 对数据信息进行交流采样等方式环节 完成的。在进行数据信息交流采样的 过程中完成对保护系统中各种电路故 障问题的实时检测。
• 通过对相电力和负序电流有效值等数 据信息的计算处理，完成对相关电流 电路的保护过程。 • 三、结语 • 本电动机保护系统通过对核心处理 器采用32位ABM 7TDMI-S核 LPC2132微处理器，来完成对电动机 保护系统相应的实施跟踪和控制。使 该电动机保护系统更加完善、更加智 能化。同时添加了包括对系统进行自 动检测、故障参数的显示及处理、系 统程序的初始化等各种子程序。
•
在人们的日常生活、蒡动、工作以 及国家进行国防建设的过程中，对电 动机的应用非常的广泛。但是，电动 机的运行同样也会出现各种各样的故 障现象，给生产生活过程带来了不便 甚至是一定程度的损失。因此，为了 使电动机能持续的、正常的运行，并 尽量避免故障的发生，需要我们采用 相应的手段对其运行系统进行保护。 目前，我们多采用智能化电气保护
• 因此，需我们要对电动机进行实时 的保护，这也十分必要。我们可以 将电动机的发展历史分为三个阶段， 第一阶段，这一时期的电动机主要 是以机电式继电器为基础。第二阶 段的电动机则是主要以电子式电动 机保护器为基础。第三阶段就是以 现代微处理器为核心，可以对电动 机能进行良好高效的控制和保护以 及具有对整个数据参数、故障性质 进行自动检测诊断的智能型电动机 保护系统。该系统具备了多种完善、 良好、有效的保护功能。
• 3．故障检测启动程序原理 • 该保护系统的故障检测启动程序是 存在与采样中断过程中的子程序，执 行频率与采样中断程序的频率相同。 故障检测启动程序是通过对低电压网 中的过流现象进行监测，发现异常， 随即启动故障处理子程序。 • 4．故障处理子程序运行原理 • 该保护系统的故障处理子程序是通 过采样中断中的故障检测启动程序开 启的，故障处理子程序的运行原理主 要是，
• 系统进行对电动机系统运行的保护， 为了进一步完善和优化电气保护系统， 我们将LPC2132微处理器引用到了电 气保护系统上，使其能有效以快速的将故障参数 显示出来，同时安装了较多的通讯接 口，以实现与外来功能模块的对接， 进一步完善和优化智能化的电动机保 护系统。
• 以及采用了冗余设计以及动态自检 等相应措施，从而大大提高了系统 的抗干扰性 • 和安全可靠性。
• 同时还可以运用该系统对电动机进行 实时有效的控制和保护。 • 电动机的工作原理是将电能转化 为机械动能，是人们日常生活、劳动、 工作以及国家进行国防建设所不可或 缺的重要装置。如果电动机在运行期 间出现了故障，就极有可能导致生产 过程中断，给人们的生活、企业的生 产等带来极大的不便甚至是损失。
• 通过反复三个周期的循环，将所采集 到的数据样本进行循环存储，以便进 行相应的转换，然后读取外部开关的 当前状态，重新打乱数据顺序，开启 对程序故障的检测功能。其中，电流 要通过第一与第二周期之前的采样值 进行比较才能得出差异。为了进一步 提高保护系统对电动机运行异常时所 出现故障的准确检测和抵抗外部干扰 性，我们对采样中断程序的启动进行 了限制，使每一个采用周期的循环只 能执行一次采样中断程序。
电动机保护器 整理编辑 by 巧克力味的菠萝蜜
如果电动机运行期间出现故障，可 能会使生产过程中断，给企业带来不 可想象的损失。本文通过对电动机运 行过程中经常出现的故障以及对智能 保护技术的分析研究，提出了一些相 关的电动机保护措施，同时设计出了 一种智能化的电动机保护系统装备， 该系统可以显示出出现故障的数据代 码和参数，还具备了快速进行诊断处 理的能力。