三相電動機智能保護器的研究

王永國

（吉林化工學院，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

主要介紹如何實現及時準確檢測三相電機故障的產生，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

重點是及時地發現三相電機出現的故障，并做出反應，在設計的時間內，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、電壓監測，對電機的工作狀態做出準確及時的判斷，實現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、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備有效運行。

1.1 數據采集模塊

通過互感器對三相電壓、電流數據進行采集，把采集到的數據，首先送入模擬多路開關中，在分別把數據送出。經過A/D轉換單元，轉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，首先經過A/D轉換器把采集到的模擬信號轉換為數字信號，再把經過A/D轉換后的數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成一個采樣保持電路，來確保在A/D轉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換的電路，把采集到的三相電流信號轉換為電壓信號。

1.2 單片機的選擇

單片機AT89C51是高性能8位微處理器。內部有128個8位用戶數據存儲單元和128個專用寄存器單元，有兩個16位的可編程定時/計數器，實現定時或計數中斷，內置一個全雙工串行通信口，內置最高頻率達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據和電流數據及時的顯示出來，方便工作人員對電機數據進行了解。

2 系統軟件構建

按照模塊化程序設計，系統軟件程序包括主程序以及各個功能子程序，通過主程序調用功能子程序，即各個故障條件發生后，使用中斷指針強制執行其相應的子程序。為了防止程序跑飛還設計了軟件狗程序。

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

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

首先要初始化程序主要執行單片機和外設的初始化：

1）上電復位后，先執行數據采集和單片機的初始化；

2）初始化系統基本信息；

3）設定信號的采樣頻率，即使電流電壓為每周采樣；

4）比較數據初始化，即開始采樣。

3 結束語

論述了一種三相電動機智能保護與監控系統的研制。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。到現在為止，市面上出現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計和實現[J].傳動與控制，2004，（1）：58-60.

[3] 陳西發.智能型電動機保護裝置的研發[D].西安：西安工大學，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工作。