电动机智能保护器 毕业论文答辩ppt.ppt

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 毕业论文答辩 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 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 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 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 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 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 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 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 二 电动机的各种故障分析及保护原理和措施 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 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 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 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 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 图3 9保护动作执行电路 3 2 6通信模块 RS232串行接口 图3 10通信模块电路 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 四 电动机保护器软件部分设计 软件系统采用主循环加中断处理程序的模式 为达到设计要求并充分利用单片机的资源和性能 课题的软件设计采用C语言与汇编语言混合编程 4 1主程序设计主程序流程图如图4 1所示 图4 1主程序流程图 四 电动机保护器软件部分设计 4 2键盘子程序4 3显示子程序 四 电动机保护器软件部分设计 4 4参数调整子程序4 5采集子程序流程图 四 电动机保护器软件部分设计 4 6故障处理子程序故障处理子程序主要任务是根据最近采集到的数据按下列顺序依次进行故障判断 故障判断顺序依次为短路 堵转 断相 过压 欠压 过载 故障处理子程序流程图如图4 2所示 图4 12故障处理子程序流程图 五 电动机保护器可靠性验证实验 电动机保护器整体设计制作完成之后 为验证其保护实际性能是否达到设计要求 在实验室条件下对其进行了一系列的性能测试 5 1电动机保护器测量精度测试实验试验通过标准电源给电动机保护装置输入不同的电压电流模拟电动机运行的各种工况 然后测试电动机保护装置的测量精度和灵敏度 实验数据如表5 1所示 五 电动机保护器可靠性验证实验 5 2电动机保护器过流保护实验 分段保护 电动机保护器整定值与整定时间设定 I段定值 4 500A I段延时 5 00s II段定值 2 500A II段延时 10 00s 大电流小时间 小电流大时间 过流保护实验数据如表5 2所示 五 电动机保护器可靠性验证实验 5 3电动机保护器电压保护实验电动机保护器电压保护整定值 整定时间设定 欠压整定定值 85 过压整定值 110 电压延时 11 00s 额定电压 220V 实验数据如表5 3所示 五 电动机保护器可靠性验证实验 5 4电动机保护器实验总结本实验是在实验室 通过标准电源给电动机保护装置输入不同的电压电流模拟电动机运行的各种工况 对电动机保护器测量的精度 以及过流保护 电压保护 轻载保护等性能进行检测 由保护器精度测试实验可以看出保护器的测量精度比较高 由保护器保护性能测试实验可以看出保护器保护动作正确率达到100 本电动机保护器的实际效果达到了本论文设计的要求 六 总结 1 查阅大量的文献 数据以及其它资料 在掌握0 4KV电动机的工作原理 特性及有关理论的基础上 完成了开题报告 文献综述 2 建立0 4KVMCC系统的保护 测量的数学模型 建立备投动作的各种理论判据 3 熟悉相关制图软件及应用 CAD AltuimDesigner 绘制了0 4KVMCC综合保护