电动机智能保护器 毕业论文答辩.ppt
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图3.6 电流采样及其调理电路
三、电动机保护器硬件电路设计
b.电压采样及其调理电路如图3.7所示。
图3.7 电压采样及其调理电路
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.5报警和保护动作执行模块。
图 3.8 报警电路
3.2.6 通信模块（RS232串行接口）
图3.9 保护动作执行电路
图3.10 通信模块电路
毕业论文答辩
论文题目：0.4kV电动机综合 保护器的设计
班级： 学生： 学号：
指导教师：
LOGO
论文的结构
第一部分：电动机保护器研究的背景，意义， 发展历史和现状；
第二部分：电动机的各种故障分析及保护原理和措施； 第三部分：电动机保护器硬件电路设计； 第四部分：电动机保护器软件部分设计； 第五部分：电动机保护器可靠性验证实验； 第六部分：总结；
I A1
二、电动机的各种故障分析及保护原理和措施
2.2 电动机保护原理分析 对称分量法
对称分量的计算公式如下（以A相为例）。
式中 IA1,IA2 ,IA0 ，分别是A相电流用对称分量法分解所得的正序电 流、负序电流、零序电流；
根据对故障的分析，电动机在发生对称故障和不对称故障时，电动 机的三相电流都会发生变化。根据这一结论我们对发电机常见故障的保护 措施进行了分析。
有效保护电动机，大大延长其使用寿命， 提高经济效 益，保证生产安全。
一、电动机保护器研究的背景、意义、历史和现状
历史：
1、以熔断器、热继电器为主的机械式保护方式。 2、普通电子式电动机保护器。 3、智能型电动机保护器。
现状：
以微控制器为核心的智能型电动机保护器已 经成为主流。它具有检测灵敏、处理速度快、输 出信号准确、保护特性优异、实时监测与智能控 制等优点！
二、电动机的各种故障分析及保护原理和措施
2.1 电动机故障的分类。
对称故障主要有：三相短路、堵转、对称过载等。 这类故障对电动机的损坏主要是机械应力和电流增大
引起的热效应使绕组发热甚至烧毁。
不对称故障主要有：断相、三相不平衡、单相接地、相问 短路等。 不对称故障在故障早期没有特别明显的过电流或过热 表现，但若不及时查找故障原因排除故障则可能造成严重 后果。
一、电动机保护器研究的背景、意义、历史和现状
背景：
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，甚至造成重大的安全事故。
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。
意义
电机参数设置界面
IA=
UA=
IB=
UB=
IC=
UC=
监控信息显示界面
显示产品型号 显示软件版本号 显示制造商 显示出厂日期
图3.2
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.2键盘、显示模块。 a。键盘：键盘由选择键和功能键组成。
（1）1～2为左键（在定制输入确认键按下后作为数字的减小 键)和右键(在定制输入确认键按下后作为数字的增大键)；
（2）3～4为上下选择键，用于选择菜单以及在输入设定数据 时用于选择数据位的位置；
（3）5为返回键，6为确认键。
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.7系统菜单式操作界面（部分） 保护参数设置 电机参数设置
短路倍数： 堵转倍数： 过压倍数： 欠压倍数：
参数设置 事件报告 产品信息
主菜单
参数设置菜单
故障1 故障2 故障3 故障4
过流反时限保护 过载倍数： 动作时限ห้องสมุดไป่ตู้ 增加数据点
保护参数设置界面
额定电压： 额定电流： 额定功率： 绕组接法：
单片机为核心，并配以外围电路构成。采用模块化设计的方法 ，根据这一思想本装置主要分成六大模块，系统硬件模块结构 图如图3．1所示：
键盘显示模块
数据采集模块
处理模块
通信模块
电源
报警和保护动作执行模块
图3.1
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2电动机保护器各模块介绍。 3.2.1控制处理模块
控制处理器模块使用STC90C58AD单片机，利用片上 AD模块对三相电压以及电流进行检测，根据保护算法进行 保护决策。其电路设计如图3.2所示。
模拟参考电压以及相关芯片的电源电压、运算放大器 +15V和-15V直流电源。本装置都是通过三端集成稳 压器获得各路直流电源，如图3.5所示：
图3.5 电源模块
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.4数据采集模块 本系统故障检测信号取自于电动机三相线电压和线电流，
共六路模拟输入信号，其中三路用于线电流检测，三路用于线 电压检测。 a.电流采样及其调理电路如图3.6所示。
图3.3 键盘设计电路图
三、电动机保护器硬件电路设计
b.显示设计。 综合考虑显示效果、显示信息量及价格等因素，并参考
了其它设计案例，最终决定选用LCD12864液晶显示器。 液晶显示模块接口电路如图3.4所示。
图 3.4 液晶显示模块接口电路
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.3电源模块。 本系统需四路供电电源，即+5V的单片机主电源和
二、电动机的各种故障分析及保护原理和措施
2.3.2 负序电流保护 电源电压不对称、断相、逆相等故障均会引起负序电流，这
将会在绕组上产生大量热量，使电动机严重发热，产生不对称故 障。本论文采用两段定时限负序电流保护作为电动机不对称故障 的主保护。 2.3.2 零序电流保护
零序电流保护即接地保护，当I大于保护动作电流时，经短路延 时t保护出口动作，依据用户要求执行保护动作。 2.3.4 电压保护 a.欠压保护：
二、电动机的各种故障分析及保护原理和措施
2.3.1 过流保护 根据电流的大小，将过流保护分为三段：
故障类型 短路 堵转 过载
过电流Ieq/Ie 8倍
6~8倍 1.2~6倍
保护特性 电流速断保护
定时限保护 反时限保护
反时限保护: 由公式可以看出，电动机过载倍数越大，其允许过载的时
间越短，即呈反时限特性。
欠压保护的整定原则是：若在一定时限内采样到的线电压有 效值均低于保护整定值，则认为有故障产生，应进行断电保护。 b.过压保护
过压保护的整定原则是：若在一定时限内采样到的线电压有 效值均高于保护整定值，则认为有故障产生，应进行断电保护。
三、电动机保护器硬件电路设计
3.1概述： 本论文的硬件系统是以宏晶科技推出的STC90C58AD
三、电动机保护器硬件电路设计
b.电压采样及其调理电路如图3.7所示。
图3.7 电压采样及其调理电路
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.5报警和保护动作执行模块。
图 3.8 报警电路
3.2.6 通信模块（RS232串行接口）
图3.9 保护动作执行电路
图3.10 通信模块电路
毕业论文答辩
论文题目：0.4kV电动机综合 保护器的设计
班级： 学生： 学号：
指导教师：
LOGO
论文的结构
第一部分：电动机保护器研究的背景，意义， 发展历史和现状；
第二部分：电动机的各种故障分析及保护原理和措施； 第三部分：电动机保护器硬件电路设计； 第四部分：电动机保护器软件部分设计； 第五部分：电动机保护器可靠性验证实验； 第六部分：总结；
I A1
二、电动机的各种故障分析及保护原理和措施
2.2 电动机保护原理分析 对称分量法
对称分量的计算公式如下（以A相为例）。
式中 IA1,IA2 ,IA0 ，分别是A相电流用对称分量法分解所得的正序电 流、负序电流、零序电流；
根据对故障的分析，电动机在发生对称故障和不对称故障时，电动 机的三相电流都会发生变化。根据这一结论我们对发电机常见故障的保护 措施进行了分析。
有效保护电动机，大大延长其使用寿命， 提高经济效 益，保证生产安全。
一、电动机保护器研究的背景、意义、历史和现状
历史：
1、以熔断器、热继电器为主的机械式保护方式。 2、普通电子式电动机保护器。 3、智能型电动机保护器。
现状：
以微控制器为核心的智能型电动机保护器已 经成为主流。它具有检测灵敏、处理速度快、输 出信号准确、保护特性优异、实时监测与智能控 制等优点！
二、电动机的各种故障分析及保护原理和措施
2.1 电动机故障的分类。
对称故障主要有：三相短路、堵转、对称过载等。 这类故障对电动机的损坏主要是机械应力和电流增大
引起的热效应使绕组发热甚至烧毁。
不对称故障主要有：断相、三相不平衡、单相接地、相问 短路等。 不对称故障在故障早期没有特别明显的过电流或过热 表现，但若不及时查找故障原因排除故障则可能造成严重 后果。
一、电动机保护器研究的背景、意义、历史和现状
背景：
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，甚至造成重大的安全事故。
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。
意义
电机参数设置界面
IA=
UA=
IB=
UB=
IC=
UC=
监控信息显示界面
显示产品型号 显示软件版本号 显示制造商 显示出厂日期
图3.2
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.2键盘、显示模块。 a。键盘：键盘由选择键和功能键组成。
（1）1～2为左键（在定制输入确认键按下后作为数字的减小 键)和右键(在定制输入确认键按下后作为数字的增大键)；
（2）3～4为上下选择键，用于选择菜单以及在输入设定数据 时用于选择数据位的位置；
（3）5为返回键，6为确认键。
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.7系统菜单式操作界面（部分） 保护参数设置 电机参数设置
短路倍数： 堵转倍数： 过压倍数： 欠压倍数：
参数设置 事件报告 产品信息
主菜单
参数设置菜单
故障1 故障2 故障3 故障4
过流反时限保护 过载倍数： 动作时限ห้องสมุดไป่ตู้ 增加数据点
保护参数设置界面
额定电压： 额定电流： 额定功率： 绕组接法：
单片机为核心，并配以外围电路构成。采用模块化设计的方法 ，根据这一思想本装置主要分成六大模块，系统硬件模块结构 图如图3．1所示：
键盘显示模块
数据采集模块
处理模块
通信模块
电源
报警和保护动作执行模块
图3.1
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2电动机保护器各模块介绍。 3.2.1控制处理模块
控制处理器模块使用STC90C58AD单片机，利用片上 AD模块对三相电压以及电流进行检测，根据保护算法进行 保护决策。其电路设计如图3.2所示。
模拟参考电压以及相关芯片的电源电压、运算放大器 +15V和-15V直流电源。本装置都是通过三端集成稳 压器获得各路直流电源，如图3.5所示：
图3.5 电源模块
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.4数据采集模块 本系统故障检测信号取自于电动机三相线电压和线电流，
共六路模拟输入信号，其中三路用于线电流检测，三路用于线 电压检测。 a.电流采样及其调理电路如图3.6所示。
图3.3 键盘设计电路图
三、电动机保护器硬件电路设计
b.显示设计。 综合考虑显示效果、显示信息量及价格等因素，并参考
了其它设计案例，最终决定选用LCD12864液晶显示器。 液晶显示模块接口电路如图3.4所示。
图 3.4 液晶显示模块接口电路
三、电动机保护器硬件电路设计
3.2.3电源模块。 本系统需四路供电电源，即+5V的单片机主电源和
二、电动机的各种故障分析及保护原理和措施
2.3.2 负序电流保护 电源电压不对称、断相、逆相等故障均会引起负序电流，这
将会在绕组上产生大量热量，使电动机严重发热，产生不对称故 障。本论文采用两段定时限负序电流保护作为电动机不对称故障 的主保护。 2.3.2 零序电流保护
零序电流保护即接地保护，当I大于保护动作电流时，经短路延 时t保护出口动作，依据用户要求执行保护动作。 2.3.4 电压保护 a.欠压保护：
二、电动机的各种故障分析及保护原理和措施
2.3.1 过流保护 根据电流的大小，将过流保护分为三段：
故障类型 短路 堵转 过载
过电流Ieq/Ie 8倍
6~8倍 1.2~6倍
保护特性 电流速断保护
定时限保护 反时限保护
反时限保护: 由公式可以看出，电动机过载倍数越大，其允许过载的时
间越短，即呈反时限特性。
欠压保护的整定原则是：若在一定时限内采样到的线电压有 效值均低于保护整定值，则认为有故障产生，应进行断电保护。 b.过压保护
过压保护的整定原则是：若在一定时限内采样到的线电压有 效值均高于保护整定值，则认为有故障产生，应进行断电保护。
三、电动机保护器硬件电路设计
3.1概述： 本论文的硬件系统是以宏晶科技推出的STC90C58AD