王永國

（吉林化工學(xué)院，吉林吉林 132022）

三相電動機智能保護器的研究

王永國

（吉林化工學(xué)院，吉林吉林 132022）

通過對稱分量法分析三相電動機不對稱故障，并把其用在三相電動機智能保護器設(shè)計中。保護器通過檢測計算電機運行時的負序和零序分量，進行電動機的過載保護、斷相保護、短路保護、堵轉(zhuǎn)保護、三相不平衡保護過電壓保護、接地保護、欠電壓保護。

電動機保護；AT89C51；對稱分量法

主要介紹如何實現(xiàn)及時準(zhǔn)確檢測三相電機故障的產(chǎn)生，并對故障進行快速分析并保護的裝置，對保證三相電機有效使用，保證各種生產(chǎn)工況安全有序進行顯得非常重要。

1 電機保護器原理

重點是及時地發(fā)現(xiàn)三相電機出現(xiàn)的故障，并做出反應(yīng)，在設(shè)計的時間內(nèi)，如果沒有及時的排除故障，則三相電機斷電停車。通過對三相電流、電壓監(jiān)測，對電機的工作狀態(tài)做出準(zhǔn)確及時的判斷，實現(xiàn)對電機的智能化管理。為電機提供完善的保護，避免因熱過載、堵轉(zhuǎn)、斷相、相不平衡、欠載、漏電短路等故障引起的重大事故，盡最大可能保證電機設(shè)備有效運行。

1.1 數(shù)據(jù)采集模塊

通過互感器對三相電壓、電流數(shù)據(jù)進行采集，把采集到的數(shù)據(jù)，首先送入模擬多路開關(guān)中，在分別把數(shù)據(jù)送出。經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換單元，轉(zhuǎn)換為單片機可讀的信號，最后送入到單片機中。

1.1.1 三相電壓采集

因為采集到的模擬信號無法直接輸送到單片機中，首先經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器把采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再把經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號輸送到單片機中，這個過程中是需要一定的時間，為了保持采集到的信號保持不變，所以需要由LM324的一組運算放大器構(gòu)成一個采樣保持電路，來確保在A/D轉(zhuǎn)換的過程中信號保持不變。

1.1.2 電流采集模塊

OP07與兩個二極管組成的電流與電壓轉(zhuǎn)換的電路，把采集到的三相電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。

1.2 單片機的選擇

單片機AT89C51是高性能8位微處理器。內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)中斷，內(nèi)置一個全雙工串行通信口，內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路。

1.3 LCD顯示電路

顯示電路的作用是把采集到的電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)及時的顯示出來，方便工作人員對電機數(shù)據(jù)進行了解。

2 系統(tǒng)軟件構(gòu)建

按照模塊化程序設(shè)計，系統(tǒng)軟件程序包括主程序以及各個功能子程序，通過主程序調(diào)用功能子程序，即各個故障條件發(fā)生后，使用中斷指針強制執(zhí)行其相應(yīng)的子程序。為了防止程序跑飛還設(shè)計了軟件狗程序。

程序上電后，程序開始執(zhí)行，先關(guān)閉出口，再執(zhí)行初始化程序以防止保護誤動作。初始化包括：

AT89C51單片機寄存器的設(shè)置、通信設(shè)置、輸入輸出引腳定義、選擇工作方式設(shè)置、堆棧地址設(shè)置等，還有最小系統(tǒng)鍵盤、顯示的初始化以及智能保護器參數(shù)變量的初始化。

首先要初始化程序主要執(zhí)行單片機和外設(shè)的初始化：

1）上電復(fù)位后，先執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和單片機的初始化；

2）初始化系統(tǒng)基本信息；

3）設(shè)定信號的采樣頻率，即使電流電壓為每周采樣；

4）比較數(shù)據(jù)初始化，即開始采樣。

3 結(jié)束語

論述了一種三相電動機智能保護與監(jiān)控系統(tǒng)的研制。三相電動機智能保護器以AT89C51高速單片機為核心，通過電流互感器，電壓放大回路采樣所接電動機的電流和電壓，程序計算正負序電流以及零序電流綜合判斷出電動機的工作狀態(tài)。到現(xiàn)在為止，市面上出現(xiàn)的各個品牌的電機保護器要么價格過高、附加功能太多；要么價格便宜卻缺少對稱分量計算分析進而影響到使用效果。所以未來要加強對保護器的研究，改變不足，降低成本與減小體積的同時，增強智能化程度，以滿足人們的需求。

[1] THE 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NOISE CONTROL ENGINEERING[J].Chinese Journal of Acoustics，1987，（3）：187-293.

[2] 高強，徐殿國.異步電動機微機保護裝置的設(shè)計和實現(xiàn)[J].傳動與控制，2004，（1）：58-60.

[3] 陳西發(fā).智能型電動機保護裝置的研發(fā)[D].西安：西安工大學(xué)，2007.

Research on Intelligent Protector of Three-phase Motor

Wang Yong-guo

Asymmetric fault of three-phase motor is analyzed by symmetrical component method and used in the design of threephase motor intelligent protector.The protection protects the motor against overload，phase failure，short circuit，stall protection，three-phase unbalance protection，overvoltage protection，earth fault protection and under voltage protection by detecting and calculating the negative sequence and zero sequence components during motor running.

motor protection；AT89C51；symmetrical component method

TM307

A

1003–6490（2016）10–0126–01

2016–09–09

王永國（1980—），男，河南修武人，助教，主要從事電氣工程及其自動化教學(xué)工作。