单片机交流电机保护器设计.doc

单片机的交流电机保护器设计

63页 3万余字

全文非常完整，图表详尽，叙述到位，是难得的好资料，强烈推荐。

电动机作为现代工业动力源的宠儿、机电一体化完美的结合体，其保护问题长期困扰着继电保护专业人员和运行人员。据不完全统计，全国每年由于电动机过载、不平衡、短路、缺相、接地等故障引起电动机损坏的恶性事件数百起，直接经济损失上亿元。因而设计一种性能优良的电动机智能保护装置将具有很现实的意义。
随着计算机技术的飞速发展，微机式保护也广泛用于各种保护系统之中，它不仅能够完成继电保护所要求完成的计算和逻辑判断等性能，同时，对于每一个被保护对象来讲，微型计算机以其方便，灵活、可靠、节能等诸多独特的优点，为理论研究和应用研究提供了更先进的手段，与传统保护装置相比，其通用性、人机对话功能强，可实现各种非常复杂的算法和各种保护原理。所以，微机型的多功能电动机保护将是今后发展的方向。


电动机因具有结构简单、价格低廉、使用维护方便等优点，在国民经济各方面被广泛采用。然而，由于供电状态和机械负荷的多变性，使得电动机的故障率较高，不仅会损坏电动机本身，而且会影响整个生产，造成较大的经济损失。因此，电动机的安全运行对保证厂矿企业的正常生产是非常重要的。
本文首先分析了异步电动机的常见故障，以对称分量法为依据，采用检测过流幅值、负序电流、零序电流的方法，得出了电动机故障的准确判据，确定了各种故障的保护措施，对电动机实现了短路、堵转、过热、负序电流、零序电流、低电压、过电压、启动时间过长、频繁启动、漏电闭锁等保护功能。
本文以8位单片机AT89C51做微处理器，AT89C51单片机内置128字的RAM和4K字的ROM，可以进行外部扩展数据存储器和程序存储器，具有性能较好的I/O、运算等功能，有合适的指令系统，能够实现电机智能保护，电路简单，功能齐全。
为了实现电机分布检测和控制的要求，控制系统具有便于集中管理和信息共享的特点。


关键词：电动机，智能保护，单片机AT89C51

Abstract
Motor has many advantages，such as simple structure, being cheap，maintaining
and using conveniently and so on, so it is adopted extensively in the different fields of national economy. However, because of supply power state and mechanical load ge七ting changeable, it makes the malfunction rate of the motor very high.The malfunction will damage the motor, but also influence the whole production,cause the enormous economic losses. So, in order to guarantee the normalproduction of the industrial enterprise, the safe operation of the motor is very important.
This text has analyzed the common malfunction of the asynchronous motor at first. And then it, which is based on symmetrical weight theory, has drawn accurate criterion of the trouble of the motor, confirmed the protective measures of different troubles. Finally, it has realized kinds of protection functions, such as shor....

目 录

引言 …………………………………………………………………………………………6
第1章 绪论……………………………………………………………………………………7
1.1 智能仪器的特点……………………………………………………………………………7
1.2 智能仪器的组成 …………………………………………………………………………7
1.3 智能仪器的发展趋势………………………………………………………………………8
1.4 电动机的故障特征及保护方法研究………………………………………………………9
第2章 保护系统的硬件设计…………………………………………………………………15
2.1 系统的硬件设计 …………………………………………………………………………15
2.2 AT89C51芯片介绍………………………………………………………………………15
2.3 电流电压和温度检测电路 ………………………………………………………………18
2.4 A/D转换和选通电路设计 ………………………………………………………………24
2.5 人机接口界面设计 ………………………………………………………………………28
2.6 看门狗电路的设计 ………………………………………………………………………31
2.7 继电输出电路 ……………………………………………………………………………32
第3章 智能电动机保护装置的软件设计 …………………………………………………33
3.1 系统程序流程………………………………………………………………………………33
3.2 初始化部分…………………………………………………………………………………33
3.3 自检部分……………………………………………………………………………………35
3.4 A/D信号采集部分 ………………………………………………………………………35
3.5 数据处理部分………………………………………………………………………………37
3.6 保护模块……………………………………………………………………………………38
3.7 键盘显示和报警子程序设计………………………………………………………………39
3.8 A/D转换子程序设计 ……………………………………………………………………40
3.9 T0中断程序设计 …………………………………………………………………………41
3.10 看门狗程序设计…………………………………………………………………………41
结论与展望…………………………………………………………………………43 致谢 …………………………………………………………………………………………………44
参考文献………………………………………………………………………………………45
附录A 基于交流电机保护器的电气原理图………………………………………………46
附录 B 外文文献及译文………………………………………………………………………47
附录C 主要参考文献的题录及摘要………………………………………………………52
附录D 程序清单…………………………………………………………………………55





插图清单
图 1-1 智能仪器的基本组成…………………………………………………………………7
图 1-2 电动机温升特性曲线…………………………………………………………………10
图 2-1 系统结构框图…………………………………………………………………………14
图 2-2 AT89C51引脚图………………………………………………………………………15
图 2-3本设计时钟电路………………………………………………………………………16
图 2-4 电流变流器的硬件原理图……………………………………………………………17
图 2-5 零序电流检测的硬件原理图…………………………………………………………17
图 2-6 电流互感器的硬件原理图……………………………………………………………18
图 2-7 电压偏置原理图………………………………………………………………………18
图 2-8 DS18B20引脚图………………………………………………………………………19
图 2-9 写“0”和写“1”时隙………………………………………………………………22
图 2-10 读“0”和读“1”时隙 ……………………………………………………………22
图 2-11 DS18B20与单片机的接口电路………………………………………………………23
图 2-12 TLC549引脚排列 ……………………………………………………………………24
图 2-13 TLC549方式1的时序图 ……………………………………………………………24
图 2-14 TLC549与单片机AT89C51的连接图………………………………………………25
图 2-15 CD4051原理图 ………………………………………………………………………26
图 2-16 CD4051芯片引脚图 …………………………………………………………………26
图 2-17 CD4051在本设计中的接法 …………………………………………………………27
图 2-18 键盘接口电路 ………………………………………………………………………28
图 2-19 74LS164引脚图………………………………………………………………………29
图 2-20 显示电路的连接 ……………………………………………………………………29
图 2-21 报警电路 ……………………………………………………………………………30
图 2-22 X5045管脚图…………………………………………………………………………30
图 2-23 看门狗电路的连接 …………………………………………………………………31
图 3-1 系统主程序流程图……………………………………………………………………32
图 3-2 初始化部分流程图……………………………………………………………………33
图 3-3 自检部分流程图………………………………………………………………………34
图 3-4 T1中断子程序流程图…………………………………………………………………36
图 3-5 数据处理部分流程图…………………………………………………………………37
图 3-6 保护部分流程图………………………………………………………………………38
图 3-7 键盘扫描流程图………………………………………………………………………39
图 3-8 LED动态扫描程序流程图……………………………………………………………39
图 3-9 报警子程序流程图……………………………………………………………………40
图 3-10 A/D转换子程序流程图………………………………………………………………40
图 3-11 T0中断程序流程图…………………………………………………………………41
图3-12 X5045读写程序的流程图……………………………………………………………42




表格清单

表2-1 温度和数量关系……………………………………………………………………20
表2-2 DS18B20内部存储器…………………………………………………………………20
表2-3 温度存储器格式与配置………………………………………………………………20
表2-4 存储器中逻辑地址定义………………………………………………………………21
表2-5 CD4051通道选择表………………………………………………………………21



主要参考文献的题录及摘要...
[12]李华 MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京航空航天大学出版社，2001-5-1
本书全面、系统地介绍了MCS-51系列单片机应用
[13]杨振江. 流行单片机实用子程序及应用实例[M] . 西安：西安电子科技大学出版社，2002.7