开题报告原版

本科毕业设计开题报告题目：三相交流电动机智能保护装置设计专题：院（系）：电气与信息工程学院班级：自动化05- 班姓名：学号：指导教师：孟娇茹教师职称：讲师黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目三相交流电动机智能保护装置设计来源工程实际1、研究目的和意义电动机保护装置采用热继电器已有很长的历史，但热继电器在电机的轻过载区存在着“保护死区”，而且对断相保护在许多情况下起不到保护作用。

常规电子式保护器，动作稳定性与热继电器相比有了质的飞跃。

特别是近年来我国电子式电动机保护器已有了一定的发展，越来越多的用户开始尝试选用电子式热保护器来取代传统的以发热、变形带动机构动作为原理的双金属片式热继电器。

但是常规电子式保护器无法实现与电机热过载保护特性曲线相匹配的反时限特性保护，只能实现“单点式”保护，无法保护启动过程中出现的故障。

本设计应用集成电路设计以及单片机控制的各种知识，根据电动机的工作特性对三相电动机智能保护器进行了比较深入的研究。

利用功能强大的单片机技术，完成智能保护器的硬件电路设计，并编制完整的电动机保护程序，最终实现过压、欠压、过载等多种保护功能，弥补了传统保护器的许多缺陷。

这种产品由于功能完善且可靠性高，必定会给配电控制系统带来好处，可以带来巨大的社会效益，另一方面也能为产品的制造厂家带来可观的经济效益。

2、国内外发展情况(文献综述)电动机是各行各业应用最广泛的动力设备，供电系统70%的电能都是通过电动机消耗的。

随着国民经济的不断增长，其需求量也不断增加，据全国电工行业统计，2006年全国交流电机产量达到 15000万kw，同比增16%，然而由于缺乏可靠和有效的保护，全国每年约20万台次电动机因过载、短路、堵转、接地、失步、缺相运行等故障而烧毁，给用户造成了较大的经济损失。

特别是广泛应用于冶金、矿山、化工企业的大型高压电动机，它们的价格昂贵、工作环境相对恶劣，且大多是企业生产环节的关键设备，它们一旦损坏所造成的损失已不仅仅是电机本身的直接损失，往往影响到整个生产过程。

因此电动机继电保护尤其是针对大中型的高压电动机继电保护的研究具有非常重要的意义。

我国电动机保护的发展主要经历了以下几个阶段：(l)以熔断器、接触器和热继电器构成的保护。

这类保护主要是用于电动机因过载引起的过电流保护装置。

熔断器简单却不可靠，主要表现在不可精确整定，只对本相过流熔断(可能造成电机缺相损坏)。

(2)由晶体管型发展至集成电路型的电子式保护。

这种保护基本满足低压电动机保护的要求，如过载保护，短路保护，断相保护和接地保护等，其原理大都是抽取三相电流经电流电压变换器取出电压信号，经整流滤波送至监幅电路。

此种原理是实现电机电流监测的模拟线路方式，比热继电器具有较多的保护功能和较高的精度，但由于采用电位器进行额定电流的整定，要使电位器滑动臂的旋转角度与其阻值成较好的线形关系比较困难;模拟线路对电流互感器的非线性问题难以处理，即使可以校正也会使线路变得非常复杂，甚至无法实际应用;模拟电路无法实现具有多种保护功能于一体的保护方案。

(3)采用了微机技术的微机电动机保护。

这类保护具有高可靠性、灵活性、方便性等多种优点，随着各种微控器价格的不断降低，现在电机保护装置更多采用微机型的保护装置。

虽然目前运行有多种微机型电动机保护装置，但实际运行效果并不好，用户反映一般，主要原因是装置存在可靠性较低，保护功能不完善，界面不友好等因素。

因此，围绕电动机保护“可靠、快速、准确”的基本原则，结合当今信息时代的特点，有必要研制一种基于全新硬件平台的新型电动机综合保护装置，其性能稳定可靠，保护功能完善，抗干扰能力强，界面友好，电机运行信息完备并能实现远程监控，以满足用户需求。

3、研究/设计的目标1.采用微处理器作为核心，设计实现对电动机短路、漏电、断相及过载保护。

2.通过485总线实现主从机远距离通信。

3.存储和显示显示电机运行状态。

4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）（重点内容）研究方案：理论分析：系统控制核心采用MCS一96系列单片机80C196KC，系统配备有A/D转换接口电路、电流输入采样电路、动态液晶显示驱动电路、故障数据掉电保护存储电路、输出接点控制电路、故障报瞥控制电路等硬件电路。

若存在的故障参数超标，继电器得电，接点动作，电机电源被关断，则可以检查故障原因。

各路模拟信号经采样转换为电压信号后传送给单片机监控系统，经放大、滤波、A/D转换等完成各物理量的数字化，并由程序控制对数字量进行采集、存储及预处理。

荃于单片机控制的测试系统，其硬件模块包括传感器和信号调理模块、A/D转换模块、数据存储模块、程序存储模块、键盘控制模块、液晶显示模块等。

测温传感器和信号调理模块把模拟电信号，经过A/D 转换，变成数字信号。

本系统中共用了四个普通二极管作为温度传感器，经标定其综合精度能满足测量要求。

单片机智能保护仪显示器采用LCM液晶显示模块，可以显示的字符数可达32个。

5、方案的可行性分析由于三相异步电动机在环境条件恶劣，电动机经常遭受水，潮气，高温的侵害，使电动机运行条件严重恶化，各种性能下降，诱发各种事故，并且电动的烧毁也时有发生，给安全生产带来较大损失。

1）本设计所使用的80C196KC为16位CPU,它有较高的运算速度和功能丰富的指令系统，克服了一般常用单片机存在的数据运算必须通过累加器来实现的瓶颈现象，该系统可以对16位和32位直接进行操作，编程简单。

2）系统中含有8路A/D转换器，直接测试精度可以达到0.1%。

3）具有16位监视定时器Watchdog（看门狗），当系统产生软硬件故障时，看门狗定时器将使系统复位，提高了系统的抗干扰能力。

由于A/D转换器和看门狗电路与CPU制作在一个芯片上，使系统体积小，也特别适合于在对结构尺寸有限制的场合使用。

4）为方便查找电机故障原因，电路必须有掉电时的数据保护功能，检修时使用电池供电，读取存放在X25045中记录的故障信息。

本设计针对目前存在的问题,提出了改变传统的电动机保护和控制模式，采用先进的工业级芯片基于16位80C196KC设计，集全面的电动机数字保护，综合电量测量及现场/远方启停操作控制，运行状态监视，故障记录及网络通讯于一体，具有过负载，电流不平衡，接地/漏电，欠电流，堵转，短路，温度，欠压，过压，欠功率，启动加速超时等多种数字式保护功能，满足直接启动双相，星/三角启动等启动方式，实现电动机回路的三相电流，接地电流等多种电参数的测量，设计实现对电动机短路、漏电、断相及过载保护，并通过单片机进行存储和显示电动机的运行情况。

6、设计产品的主要用途和应用领域三相交流电动机智能保护装置是很好的实用产品，可以提高同学们使用三相交流电动机及单片机加以操作，在此基础上可以发挥想象力来操作三相交流电动机完成电动机在恶劣（如高温、高湿、尘埃、腐蚀）情况下发生的短路、漏电、断相及过载保护，三相交流电动机智能保护装置还可以运用在工程中代替人力并且了提高效率，三相交流电动机智能保护装置具有保护并且具有清洁生产的作用，运行的过程中无噪声、无污染、可以在许多要求工作环境清洁的场所工作。

7、时间进程1周确定设计题目；2周查阅相关资料；3周搜集相关的资料，规划设计方案；4周整理设计题目的资料，完成开题报告；5周确定设计方案，准备进行毕业设计；6周查阅相关器件的资料；7周对硬件电路进行设计；8周对硬件电路进行设计；9周编写单片机程序；10周编写单片机程序；11周将设计好的电路进行连接以及与上位机通讯接口；12周掌握系统的软、硬件电路系统的具体工作能力；13周对系统各部分功能及参数进行检测，并调试；14周整理设计内容，馔写设计说明书；15周完成设计说明书；16周完成设计、整理设计及运行记录；17周设计说明书定稿，并准备答辩（本次设计共从第7周开始，共计12周）8、参考文献1孙涵芳. Intel 16位单片机. 北京航空航天大学出版社,20022康华光. 电子技术基础数字部分-4版. 北京:高等教育出版社,20003刘启胜. 80C196MC单片机控制逆变系统的研究. 中小型电机.19994顾绳谷. 电机及拖动系统上册.-2版. 机械工业出版社，20035顾绳谷. 电机及拖动系统下册.-2版. 机械工业出版社，20036 孔昌平. 电机学.哈尔滨工业大学出版社，19907 潘流占. 单片机控制的三相电机保护器电工技术杂志2000.136～1388 郝迎吉、李良福. 基于80C196单片机的智能监测电机保护系统的研制. 西安:工业仪表与自动化装置，2001年第4期.50～559 李良福、郝迎吉. 数据存储芯片的应用. 哈尔滨:煤矿机械，2001年第10期.71～7310 戴馄.我国电机保护现状与发展趋势. 陶瓷研究与职业教育，2004.2:22～2411 彭涛、曹卫权、柳树林. 三相异步电动机的故障与保护. 电气开关，2006.5:1～612 刘一江、易理刚. 高压异步电动机微机型综合保护研究. 中小型电机，2000，27(2):30～3113 蔡泽祥、俞亮、高爱云. 大型电动机的内部故障诊断与保护方法. 电力自动化设备，2002.7:61～7414孔德星、彭红星、匡森. 高压异步电动机综合保护器的研究. 焦作工学院学报，2002.9:381～38315周立功等，增强型80C51单片机速成与实践. 北京航空航天大学出版社，2003.716 高强、徐殿国. 异步电动机微机保护装置的设计与实现. 传动与控制，2001，(l):58～6117李建英、张志文. 智能型电动机微机保护测控装置. 湖南大学学报,2005，32(3):20～2218 [英]M.G.SAY著. 钱庆镳等译交流电机. 中国计量出版社,2000年19 M. Cunkas，R.Akkaya，A.Ozturk. Proteetion of AC Motors by Means ofMieroeontrollers. In: l0th Mediterranean Electroteehnieal Conference，2000，1093～109620 k. Shehata，A.Bahaa，A.Hashad. Design and ImPlementation of an FPGA BasedProteetion Relay. In: National Radio Seienee Conefrenee，2004，l～615-20篇，最好有几篇外文文献指导教师意见:教师签字：年月日毕业设计领导小组意见:组长签字：年月日。