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异步电动机的电气装置保护异步电动机作为一种常见的电动机类型，其在工业生产中广泛应用。
为了保证异步电动机的正常运行和延长其使用寿命，必须对其电气装置进行有效的保护。
本文将对异步电动机的电气装置保护进行详细介绍。
1. 过载保护过载保护是一种常见的电气装置保护措施。
在异步电动机运行过程中，如果负载过大或运行时间过长，会导致电动机的温度升高，超过其额定温升值，从而引起电动机过热，甚至烧毁。
因此，应该使用过载保护装置对电动机进行保护。
过载保护装置可以测量电动机的电流，当电流超过设定值时，装置会自动切断电源，保护电动机免受过载损坏。
2. 短路保护短路是指电动机中的导线或绕组之间发生直接触碰造成电流异常增大的现象。
短路会导致电动机电流过大，引发电路故障或设备损坏，甚至引起火灾。
因此，必须使用短路保护装置对异步电动机进行保护。
短路保护装置可以检测到电动机中的短路故障，并在出现短路时迅速切断电源，防止短路故障扩大。
3. 过压保护过压是指电动机输入端电压超过额定电压的现象。
过高的电压会导致电动机运行电流过大，加速电机寿命的损耗。
过压还会引起电动机发热、振动增大等问题。
因此，需要使用过压保护装置来监测电动机的输入电压，当检测到电压超过设定值时，保护装置会切断电源，防止过压损坏电动机。
4. 欠压保护欠压是指电动机输入端电压低于额定值的现象。
欠压会导致电动机无法正常启动，甚至无法运行。
因此，为了保护电动机免受欠压损害，需要使用欠压保护装置。
欠压保护装置可以检测到电动机的输入电压，当电压低于设定值时，装置会切断电源，保护电动机。
5. 缺相保护缺相是指电动机输入电源中的某一相断开或接触不良的现象。
缺相会导致电动机无法正常工作，降低工作效率，甚至引起电动机损坏。
为了保护电动机免受缺相故障的影响，需要使用缺相保护装置。
缺相保护装置可以检测到电动机输入电源中某一相的异常情况，并在出现缺相时切断电源，保护电动机。
6. 回差保护回差是指电动机负荷变化时，电动机不能及时恢复到正常工作状态的现象。
异步电动机的电气装置保护摘要：该文阐述了异步电动机的保护与控制关系，介绍了异步电动机的各种保护装置。
电动机保护主要有两大类：采用电流检测型的有热继电器，带有热磁脱扣的电动机保护用断路器，电于式和固态继电器，带电子式脱扣的电动机保护用断路器以及软起动器；直接检测电动机绕组温度的温度检测型有双金属片温度继电器、热保护器、检测线圈和热教电阻温度继电器等，但由于需直接埋入电机绕组，价格较贵、维修困难等原因，仅在部分频繁操作场合使用。
最后指出不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。
关键词：异步电动机；保护装置；控制1 电动机的保护与控制关系通常来说，电动机的保护主要和控制方式有关。
尽可能地实现控制中有保护，保护中有控制。
例如，在电动机起动时会有四到七倍的额定起动电流。
如果使用接触器来控制的话，就必须保证电器的接触头能够承受住起动电流的接通考核。
但是即使是可以反复使用的接触器长时间的接触起动电流，也会造成触头磨损，进而破坏电器，而塑料外壳的断路器就更不能达到这种要求了。
所以为了解决这种问题，我们可以在使用过程中把电动机和启动器一起串联在主回路之中，这时候主要就是依靠启动器的接触器直接来承受起动电流，而至于保护部分，则可以由其他装置来完成。
2 电流检测型保护装置2.1 热继电器主要是利用负载电流流过来进行校准电阻元件，这就会导致双金属热元件在受到高温加热之后产生变形弯曲，进而使继电器的触点破坏了以前的动作。
热继电器的动作时间准确性不是很高，但是对电动器却有十分有效的保护作用。
随着热继电器的结构设计不断提高和改进，它在原有功能的基础上还具备了温度补偿功能，而且还具有对电动机负载不平衡现象的保护功能等等。
2.2 针对带有热磁脱口的电动机保护主要是使用热式断路器，它的用途、动作及原理和热继电器是基本相似的，它的双金属元件在受到高温加热会出现弯曲现象并直接顶到脱口装置上，而有的时候会出现触点相接通的情况，最后导致断路器直接断开。
电动机整定计算及保护设置电动机整定计算及保护设置是指在电动机运行过程中，根据其负载情况和运行环境，对电动机的参数进行合理设置，以确保电动机的安全运行和正常工作。
本文将以三相异步电动机为例，介绍电动机整定计算及保护设置的主要内容。
一、电动机整定计算1.额定电流（Ir）的计算额定电流是指电动机在额定工作状态下的电流值。
根据电动机的额定功率（P）、额定电压（U）和功率因数（cosφ），可以通过公式计算得到额定电流：Ir = P / (√3 × U × cosφ)。
2.起动过电流（Im）的计算起动过电流是指电动机在空载状态下启动时的电流峰值。
一般来说，起动过电流的峰值约为电动机额定电流的5-7倍。
具体的计算公式根据电动机的型号和特性而定。
3.过载保护电流（Ie）的计算过载保护电流是指电动机在长时间过负荷运行时，达到过载保护装置动作的电流值。
一般来说，过载保护电流的设定值应该略大于电动机额定电流。
具体的计算公式根据电动机的特性而定。
4. 短路保护电流（Isc）的计算短路保护电流是指电动机在出现短路故障时，电流达到保护装置动作的阈值。
一般来说，短路保护电流的设定值应该略小于电动机额定电流。
具体的计算公式根据电动机的特性而定。
5.温度保护设备的整定温度保护设备一般采用热继电器或PT100温度传感器来监测电动机的温度。
根据电动机的额定功率和运行环境，可以确定合适的温度保护设备整定温度值。
一般来说，温度保护设备的整定温度应该略高于电动机的额定绝缘温度。
二、电动机保护设置1.过负荷保护过负荷保护是电动机的关键保护措施之一、可以通过热继电器、过负荷继电器或电流保护装置来实现。
过负荷保护装置的动作电流应该略大于电动机的额定电流。
2.短路保护短路保护是电动机的重要保护措施之一、可以通过熔断器、短路继电器或短路保护装置来实现。
短路保护装置的额定电流应该略小于电动机的短路保护电流。
3.过温保护过温保护主要通过热继电器、PT100温度传感器或热敏电阻来实现。
异步电动机的电气装置保护异步电动机是工业生产中常用的一种电动机类型，它具有结构简单、运行可靠、维护方便等特点。
为了保证异步电动机的安全、稳定运行，需要配备相应的电气装置保护。
下面将从过载保护、短路保护、欠压保护、过压保护和断相保护五个方面介绍异步电动机的电气装置保护。
1. 过载保护：异步电动机在运行过程中，可能会受到机械负载的变化或负载过大等因素的影响，导致电机电流超过额定电流，从而造成电机过载。
为了避免电机过载而引起的损坏，需要设置过载保护装置。
过载保护装置一般采用热继电器或热继电器式过载继电器。
通过测量电机电流，当电流超过额定值一定时间后，继电器动作，切断电机电源，以保护电机。
2. 短路保护：短路是指两相或多相间直接短接，造成电流瞬间增大的一种故障。
短路可能导致电机绕组过热、绕组烧毁等事故。
为了防止这种事故的发生，需要设置短路保护装置。
短路保护装置一般采用热继电器或短路保护继电器。
通过测量电机电流，当电流超过额定值一定时间后，继电器动作，切断电机电源，以保护电机。
另外，还可以采用短路保护器来检测电流瞬变的快速动作，以达到更加精确的短路保护效果。
3. 欠压保护：欠压是指电源系统的电压低于电动机额定电压，对于异步电动机来说，欠压会导致电机运行不稳定，增加电机损耗，甚至造成电机启动困难。
为了避免这种情况的发生，需要设置欠压保护装置。
欠压保护装置一般采用电压继电器，当电源电压低于额定电压时，继电器动作，切断电机电源，以保护电机。
4. 过压保护：过压是指电源系统的电压高于电动机额定电压，对于异步电动机来说，过压会导致电机绝缘受损、电机过载等问题。
为了防止这种情况的发生，需要设置过压保护装置。
过压保护装置一般采用电压继电器，当电源电压高于额定电压时，继电器动作，切断电机电源，以保护电机。
5. 断相保护：断相是指电动机工作中某一相电流中断，对于三相异步电动机来说，断相会导致电机转矩不平衡、电机转速波动、电机绕组过热等问题。
绪论1、我国电动机保护器的发展历史及现状简介我国的电动机保护装置大约经历了全面仿苏、自行设计、更新换代、智能化发展等几个阶段。
值得一提的是由于近年来微处理器技术的发展，给电动机保护器向智能化、多功能化方向发展提供了硬件平台，使得电机保护进入了一个飞速发展的阶段。
热继电器在建国初期，我们引进了苏联的JR系列热继电器，从而开始了其在中国电机保护行业中长达半个世纪的生涯。
热继电器在电子业尚不发达的时代曾是电机过载保护的首选产品，它是利用双金属片热效应原理。
但由于热继电器存在致命的缺陷，包括整定粗糙、受环境影响大、重复性差、误差大及功能单一等，已无法满足越来越高的要求，直到1996年国家八部委联合发文强制将其淘汰。
模拟电子式电动机保护器（电机保护器）在上个世纪七八十年代，随着半导体模拟器件的兴起及普及，涌现出了一批性能比较可靠、功能多样化的电子式电动机保护器（电机保护器），为电机的可靠运行提供了较可靠的保障，但由于其存在整定精度不高、采样精度不高并且无法实现具有多种保护功能于一体的全保护，而随着社会的发展，对于保护器的要求也越来越高，纯粹模拟线路的电动机保护器（电机保护器）正逐渐被其它一些更先进的技术产品所代替。
数字电子式电动机保护器（电机保护器）这类电动机保护器（电机保护器）主要以单片机作为控制器，可实现电机的智能化综合保护，有的还具有远程通讯功能，可在PC机上实现对多达256台联网的电机实现在线综合监视与控制，在采样和整定精度方面有质的飞跃，可对采样信号进行软件非线性校正，并可实现真有效值计算，从而极大地降低了被测信号波形畸变的影响，真正实现了高精度采样，在整定方面采用数字设定，通过键盘由用户自行现场设定，不存在误差，还可为过载保护设置多条更科学的反时限曲线。
因为采用了单片机就使得在相同硬件条件下集多种功能与一体的综合保护器的出现成为可能。
随着微电子技术的发展，电动机保护器（电机保护器）正朝着智能化，综合化，高精度，高可靠方向发展。
科技资讯S I N &T NOL OGY INFORM T ION异步电动机的保护是个复杂的问题。
在实际使用中,应按照电动机的容量、型式、控制方式和配电设备等不同来选择相适应的保护装置及起动设备。
1电动机的保护与控制关系电动机的保护往往与其控制方式有一定关系,即保护中有控制,控制中有保护。
如电动机直接起动时,往往产生4～7倍额定电流的起动电流。
若由接触器或断路器来控制,则电器的触头应能承受起动电流的接通和分断考核,即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧,以致损坏电器;对塑料外壳式断路器,即使是不频繁操作,也很难达到要求。
因此,使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用,此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核,而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核,至于保护功能,由配套的保护装置来完成。
此外,对电动机的控制还可以采用无触点方式,即采用软起动控制系统。
电动机主回路由晶闸管来接通和分断。
有的为了避免在这些元件上的持续损耗,正常运行中采用真空接触器承载主回路(并联在晶闸管上)负载。
这种控制有程控或非程控;近控或远控;慢速起动或快速起动等多种方式。
另外,依赖电子线路,很容易做到如电子式继电器那样的各种保护功能。
电动机保护装置。
电动机的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的,而绕组的过热往往是流经绕组的电流过大引起的。
对电动机的保护主要有电流、温度检测两大类型。
下面结合产品作些介绍。
2电流检测型保护装置热继电器利用负载电流流过经校准的电阻元件,使双金属热元件加热后产生弯曲,从而使继电器的触点在电动机绕组烧坏以前动作。
其动作特性与电动机绕组的允许过载特性接近。
热继电器虽则动作时间准确性一般,但对电动机可以实现有效的过载保护。
随着结构设计的不断完善和改进,除有温度补偿外,它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等。
带有热—磁脱扣的电动机保护用断路器热式作过载保护用,结构及动作原理同浅谈异步电动机的保护徐振然(滨州市技术学院电气系山东滨州256603)摘要:该文阐述了异步电动机的保护与控制关系,介绍了异步电动机的各种保护装置。
三相异步电动机的保护摘要：该文阐述了三相异步电动机的各种保护与控制相互关系，介绍了异步电动机的各种保护装置及其区别与联系。
在实际使用中，要对电动机综合实行过载保护，短路保护，温度保护、欠压、失压保护，漏电保护等。
根据保护装置的装设部位分为两大类：1.安装在电动机内部的保护装置；2.安装在电动机外部的各种保护装置。
最后指出，各种保护装置的质量必须可靠，结构应完整，保护功能应健全，应能满足实际需要，各部分之间有良好的配合。
关键词：三相异步电动机控制保护保护装置一、电动机保护及其装置（一）安装在电动机内部的保护装置。
1.温度保护及装置。
（1）双金属盘式温度保护器。
这种温度保护器通常装在电动机端盖上，其体积与触头的电流容量一般都较大，外壳用酚醛塑料制成。
双金属盘式温度保护器不但对温度敏感，而且对电流也敏感，因此它具有更全面的保护功能。
（2）嵌入式温度保护器。
这种温度保护器通常装在电动机绕组中、绕组表面或绕组端面上，与电动机绕组一起进行浸渍处理。
嵌入式温度保护器具有体积小、灵敏度高、可靠性好等优点，常用于各类小容量电动机的直接保护。
（3）热断式温度保护器。
这种温度保护器是一次性动作的热保护器。
由于感温材料融化后不能复原，所以这种保护器只能一次性使用，它通常装在电动机的外壳上。
（4）正温度系数热敏电阻式温度保护器。
这类温度保护器是一种对温度敏感的新型半导体元件（简称PTC），即通称的热敏电阻。
为准确反应电动机绕组的温度，通常在电动机制造时将其埋设在定子绕组中，导线绑扎后有电动机接线盒引出。
此外，热敏电阻也可用于检测电动机断相温度信号，实现断相保护。
（二）安装在电动机外部的保护装置。
1.过载热保护及装置。
通常，交流电动机的故障主要是定子绕组损坏造成的。
这些绕组的损坏大多是电动机过载引起的。
电动机过载运行时，会出现电流增加，绕组过热现象。
如果时间过长，就会损坏绝缘。
过载热保护装置的功能就是在电动机过载情况下，及时切断电源，限制电动机过热时间，防止绝缘损坏。
三相异步电动机的保护一、短路保护电动机长时间过载、单相运行或导线绝缘性能下降,可能造成绕组匝间短路,相间绝缘损坏会造成相间短路。
短路时电流会急剧增大,烧坏电动机和线路,因此要设置短路保护。
当电动机在工作过程中发生短路时,保护装置能迅速切断电源和电动机之间的电路,避免产生严重的后果。
常用的短路保护元件有熔断器和断路器等。
1.熔断器(熔丝)作为短路保护额定电压为500V及以下、容量为15kW及以下的电动机的保护,可采用熔断器(熔丝)作为短路保护,熔丝或熔体额定电流的选择方法如下:(1)对于单台电动机,可按1.5~2.5倍电动机的额定电流来选用,重载启动的取值较大,轻载或降压启动的取值较小。
(2)绕线型三相异步电动机一般取1.25倍额定电流即可。
(3)对于多台电动机,熔体的额定电流应大于或等于额定电流最大一台电动机的1.5~2.5倍,再加上同时使用的其他电动机额定电流之和。
业2.低压断路器(空气开关)作为短路保护额定电压为500V及以下,容量为15kW以上且重载启动电动机的保护,可采用低压断路器作为短路保护。
一般每台电动机单独装设一台低压断路器。
但符合下列条件之一时,数台电动机可共用一台低压断路器:(1)计算总电流不超过20 A且允许无选择切断的不重要负荷; 虚教喉林(2)工艺上密切相关的一组电动机且允许同时启、停。
藓飘数闻蔬述筹卖人尚二、过载(过负荷)保护导致三相异步电动机过载的原因较多,如果属于选用不当(电动机的额定功率与拖动的生产机械功率不匹配),使电动机长期运行于过载状态,要重新选择合适的电动机。
这里所讲的过载是指在选择了合适的电动机后,下述几种情况下产生的过载启动时间过长;供电电压过低;机械性故障(如轴承损坏,造成定、转子相互摩擦或卡死);缺三相异步电动机都有一定的过载能力,在运行过程中若发生短时过载(如电动机的启动),虽然电流超过了额定值,但时间短暂不至于损坏电动机。
如果过载时间较长,电动机温升过高,就会使绝缘遭到损坏,影响电动机的使用寿命,严重的甚至会烧坏电动机。
异步电动机的电气装置保护异步电动机是工业中常用的电动机类型之一，广泛应用于驱动各种机械设备。
为了保证异步电动机的安全运行和延长使用寿命，需要采取一系列的电气装置保护措施。
本文将介绍几种常见的异步电动机电气装置保护。
1. 过载保护过载是指电动机长时间工作超过额定负载能力，电动机工作温度升高，可能导致电动机绝缘材料老化或烧毁。
为了防止过载引起的损坏，通常采用热继电器或热保护器作为过载保护装置。
一旦电动机的工作电流超过额定值，热继电器或热保护器会自动断开电路，以保护电动机的安全运行。
2. 短路保护短路是指电动机绕组之间或绕组与机壳之间发生直接接触，造成大电流瞬间流过，容易引发火灾或电动机损坏。
为了防止短路引起的危险，通常采用瞬时过流继电器作为短路保护装置。
瞬时过流继电器能够检测电路中的异常大电流，并迅速中断电路，以保护电动机不受损坏。
3. 缺相保护缺相是指电动机供电系统中的一个或多个相电压缺失，导致电动机无法正常启动或运行。
为了防止缺相引起的故障，通常采用缺相保护装置。
缺相保护装置通常使用电压继电器或电流继电器进行检测，一旦检测到相电压异常，立即切断电源，保护电动机不受损坏。
4. 接地保护电动机的接地保护是为了防止电源系统中的接地故障对电动机造成伤害。
接地故障可能引起电源系统的相电压异常、电动机绕组烧坏等问题。
为了保护电动机不受接地故障的影响，通常采用接地保护装置进行监测和切断电源。
接地保护装置能够检测电源系统的接地故障，并在检测到接地故障时迅速切断电源，以保护电动机的安全运行。
5. 过压保护和欠压保护异步电动机工作过程中，电源电压如果超过或低于额定值，都会对电动机的正常运行产生不利影响。
过压和欠压会导致电动机电流过大或过小，增加电动机的损耗和能耗，甚至引发电动机烧毁。
为了保护电动机不受过压和欠压的影响，通常采用过压保护器和欠压保护器。
过压保护器和欠压保护器能够监测电源电压，一旦检测到过压或欠压，立即切断电源，以保护电动机的安全运行。
摘要交流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，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。
近年来，随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，各种类型的微控制器、数字信号处理器、以及其它嵌入式处理器在电动机保护领域得到了广泛的应用。
本文围绕基于微控制器的电动机综合保护装置的研究这一任务而展开，开发了适用于各种现场环境的交流电机测量、监控、保护一体化装置。
本文的主要研究内容概括如下。
1．分析了电动机运行的基本原理、电动机故障特征以及保护原理。
2．给出了电动机保护装置的实现方案。
本装置可实现以下故障保护：短路保护、堵转保护、过流保护、不平衡保护、断相保护、过压保护、欠压保护、漏电保护以及过热保护等功能。
3．以STC90C58AD单片机为核心控制器设计了电动机保护硬件单元，并配以液晶显示器等外围设备构成电动机保护系统。
4．在软件系统的设计上，根据STC90C58AD单片机的编程结构特点，采用模块化编程思想，将系统功能分解成较小的功能模块，然后用子函数和中断处理函数等实现了电动机保护功能。
最后，通过实验对电动机保护器的可靠性进行检验，实验表明，此电动机保护器的测量精度，灵敏度以及保护性能均达到了设计要求。
关键词：电动机保护，单片机，故障诊断，数据采集。
目录第1章绪论 (1)1.1电机保护器研究的背景及意义 (1)1.2电机保护器的历史和现状 (1)1.21以熔断器、热继电器为主的机械式保护方式 (1)1.22普通电子式电动机保护器 (2)1.23智能型电动机保护器 (2)1.3微处理器的发展特点 (3)1.4电动机保护器设计的主要工作和论文的各章节安排 (3)第2章电动机保护原理 (5)2.1异步电动机的运行原理 (5)2.2电动机故障分类 (5)2.3电动机保护原理分析 (7)2.4电动机故障特征分析及保护判据 (7)2.41短路故障特征分析及保护判据 (7)2.42堵转故障特征分析及保护判据 (8)2.43断相故障特征分析及保护判据 (8)2.44过载故障特征分析及保护判据 (10)2.45欠压和过压故障特征分析及保护判据 (13)2.5本章小结 (14)第3章电动机保护器硬件电路设计 (16)3.1概述 (16)3.11电动机保护器硬件系统的技术要求 (16)3.12保护装置硬件设计综述 (16)3.2中央处理模块 (17)3.21STC90C58AD单片机的主要特点………………………………………………183.22处理模块电路设计 (18)3.3键盘、显示模块 (19)3.31键盘设计 (19)3.32显示设计 (20)3.4电源模块 (22)3.5数据采集模块 (24)3.6报警和保护动作执行模块 (24)3.7通信模块 (24)3.8本章小结 (25)第4章电动机保护器系统软件设计 (26)4.1程序设计语言选择 (26)4.2保护器软件系统整体设计 (27)4.3保护器主程序设计 (27)4.4键盘子程序设计 (30)4.5显示子程序设计 (30)4.6定时器及数据采集子程序设计 (31)4.7参数调整子程序设计 (32)4.8故障处理子程序设计 (35)4.9系统菜单式操作界面设计 (36)第5章电动机保护器实验及可靠性验证 (37)5.1电动机保护器测量精度测试实验 (37)5.2电动机保护器过流保护实验（分段保护） (37)5.3电动机保护器电压保护实验 (38)5.4电动机保护器轻载保护实验 (38)5.5电动机保护器实验总结 (39)第6章总结及展望 (40)谢辞 (42)第一章绪论1.1 电动机保护器研究的背景及意义在重要的工矿企业中，0.4kV交流电动机作为原动力和执行器，得到了广泛应运。
异步电动机保护装置的设计摘要：异步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。
因此，研制一款功能完善、可靠性高的电机保护装置己成必要。
本设计介绍了由NE555为核心器件组成的异步电动机保护装置的设计和组成，及其工作原理。
在电动机出现缺相、短路、过载、过压、欠压、漏电、温度等故障时，该保护装置可起到保护作用，并拉响警报。
利用555芯片奇特的引脚功能，设计并实现各种功能动作，该设计结构简单，动作可靠，经济节能，实用性强，适合于大多数异步电动机。
关键词：电动机；过载；保护；报警1 前言1.1 本论文研究的意义伴随着社会工业化程度的进一步加强，电动机几乎被用于所有的工农业生产领域。
为了使电动机安全有效的运行，对电动机安装保护装置显得尤为重要。
在工农业生产中，电机等设备一旦发生故障，若仅靠人工进行检测诊断和维修，不仅费工费时，直接影响到生产效率，有时还会造成很大的经济损失。
为了能够在故障发生初期实现及时有效的保护，防止故障扩大，设计一款能够在电动机出现故障情况时自动保护的装置，具有实际意义和经济价值。
1.2 电动机保护装置的发展状况及本论文的主要内容电动机作为拖动各种生产机械的动力设备，是应用最多最广的用电设备之一。
我国各种电动机每年所消耗的电能占全国总发电量的60%—70%，其中中小型电动机所耗电量占40%左右，然而电动机出现的故障位居各电气设备之首位。
电动机的保护装置主要有三个发展阶段。
第一个阶段是电磁式继电保护装置；第二阶段是电子式电动机综合保护装置；第三阶段是以微处理器为核心元件的综合保护装置。
本文主要是以检测异步电动机出现的故障为目的，设计一款异步电动机的保护装置，以便在电动机运行过程中出现故障时，能够及时有效的实现自动保护。
根据这些不同故障的特性，以555集成芯片为中心控制端，利用555集成芯片奇特的引脚功能，通过传感器、取样互感器、二极管、电阻电容等器件组成的整流、比较、延时等驱动检测电路，实现对异步电动机出现过载、断相、短路、漏电和温度等故障时进行及时有效的自动保护，并显示警示灯和拉响警报。
2 异步电动机的故障分析2.1 三相异步电动机的启动故障电动机从静止状态旋转起来，并达到稳定转速的过程，视为电动机的启动过程。
异步电动机启动之前，转差率s为1，转子n为0，由于激磁电流近似为1。
当电动机开始启动时，电源电压直接接到电动机的定子绕组上，启动时定子电流达到了额定电流的4～7倍，甚至某些笼型异步电动机启动时定子电流会更大，可达额定电流的8～12倍。
因此设计异步电动机启动保护时，一般采用定时限保护来完成。
2.2 三相异步电动机的堵转故障根据电机与拖动的知识，Tmax是异步电动机运行中可能产生的最大转矩，如果负载转矩Tz>Tmax，电动机将因承受不了而停止转动。
电动机的过载能力是用它的过载倍数来表示，及电动机的过载能力等于最大转矩除以额定转矩及Tt=Tmax/Tn。
一般把电动机的运行电流大于额定电流的5～8倍视为堵转电流，这种情况称作电动机的堵转故障。
2.3 三相异步电动机的过载故障当电动机的负载很大，超过电动机的最大负载量，使得转子和定子电流都很大，也就是在某种情况下当电机的实际功率超过额定功率的这种现象称为电机的过载。
电动机过载现象主要表现在电动机电流集聚增大，转速下降甚至停转，温度升高；如果电动机所承接负载出现不稳定的变化，转速会忽高忽低；有时电动机发出低鸣声等。
2.4 三相异步电动机的短路故障三相异步电动机的短路主要有单相对地短路、相间短路、绝缘失效。
一般，我们把电动机运行过程中出现运行电流大于8倍额定电流的这种情况视为电动机的短路，此运行电流视为短路电流。
对于异步电动机的短路保护装置，必须要求动作越灵敏越好，实施速断保护。
为了避开启动电流过大的情形，同样采用相应的反时限保护。
2.5 三相异步电动机的断相故障三相异步电动机在运行过程中有任何一相断开，便视为断相运行。
造成断相的原因主要有电动机电枢绕组断路，电源某一相接触不良等。
断相会使原来未运行的电动机无法正常启动，并且伴有低鸣声。
2.6 三相异步电动机的温度故障电动机在额定负载下正常运行时，虽然存在着的各种损耗，如铜损耗、铁损耗、机械损耗最终将以热能形式扩散出去，这样会使电动机温度升高，但这个温度不会超过电动机的最高允许温度。
对异步电动机温度保护设计，是将温度传感器埋入线圈，当线圈温度升高到一定程度之后温度传感器两头膨胀接触，将温度信号转化为电信号。
2.7 三相异步电动机的漏电故障当电动机长期在故障状态下运行，或绕组受潮、绝缘损坏而碰壳，槽内有带电杂物时电动机的外壳将带电，这种现象视为电动机漏电。
一般人体可通过的安全电流小于0.03A，电压小于36V，电动机漏电电压一般会很大，和电源电压相差无几，这种现象的存在有极大的安全隐患。
设计漏电保护时，必须采用急速保护，保护动作速度越快越好。
3 硬件设计3.1 硬件系统结构设计硬件系统整体电路由四大部分构成，把要测量的电流或电压等通过输入电路送往驱动电路，经过驱动电路的整流和比较等故障分析，送往控制端，555集成芯片收到信号后，执行自动保护功能，并实现显示和报警。
3.2 NE555集成芯片的功能特点3.2.1 NE555集成芯片简介NE555集成芯片是一种用途较广的精密定仪器，成本低，性能可靠。
它可用来发生脉冲、自激振荡器、定时电路、延时电路、脉宽缺少指示电路、监视电路等。
其工作电压为5～18V，常用电压10～15V，最大输出0.2A。
它内部含两个电压比较器，一个RS 触发器，三个等值串联电阻，一个放电管T 及输出端。
3.2.2 NE555集成芯片引脚及工作原理NE555 芯片的功能主要由两个比较器A1和A2决定，它提供两个基准电压1/3VCC 和2/3VCC 。
A1比较器的同相端和A2比较器的反相端分别由3只5k 电阻分压为2/3Vcc和1/3Vcc，当控制端4脚为高电平时，2脚触发端和6脚阀值端输入既可以是数字信号，也可以是模拟信号，可以通过调整控制端5脚的外加信号，改变2脚和6脚输入信号的动作阀值。
3.3 电动机保护装置的电路设计3.3.1 电源控制电路设计电源控制电路相当于一个12V的稳压电源。
主要通过降压变压器取得12V 交流电压，再经过整流滤波输出直流电压，便可做为整个保护装置的供电端。
在直流电压输出端接电阻R1和发光二极管LED1，当直流电流通过LED1时，二极管发光，该二极管可做电源指示灯。
电源控制原理图如图1所示。
3.3.2 断电保护电路设计相异步电动机断电保护电路原理图如图2所示。
在未出现断电故障（即S1闭合）时，电流通过基极偏置大电阻R2之后，三极管饱和导通，使得三极管集电极为地电平，发光二极管没有正向电流流过，不能发光。
当出现断电故障（即S1打开）时，基极无电流流过，三极管被截止，集电极为高电平，发光二极管有正向电流流过而发光，同时蜂鸣器被拉响。
滑动变阻器RL1和RL2可以通过调节不同的阻值，来显示额定电流不同的警示灯和音响装备。
3.3.3 漏电保护电路设计根据NE555集成芯片引脚特点，当4脚复位端为低电平时，不管触发端2脚还是阀值端6脚输入高电平或者是低电平，555芯片处于强制复位状态，即输出端3脚为低电平。
漏电保护原理图如图3所示。
利用4脚优先复位的特点，可设计漏电保护电路该设计通过三极管和二极管来完成电路的控制输入部分。
当触点没有带电体时，即三极管Q2基极无电流通过，三极管被截止，集电极为高电平，电源流出的电流正向通过二极管D3流入555集成芯片复位端，使得整个电路处于开锁状态，3脚输出端的状态由其他端输入决定。
同时电源流出的电流也经过电阻R6正向流入发光二极管LED4使其发绿光，显示正常。
当触点有带电体即漏电时，一般漏电电压较大，二极管D1被击穿，处于反向导通状态，发光二极管LED3发红光，蜂鸣器拉响，电流通过三极管Q2之后，由于电压较大，三极管饱和导通，集电极为低电平，正向电流不能流过二极管D6，555集成芯片4脚复位端为低电平，3脚输出端为低电平，电路处于锁定状态。
3.3.4 过载保护电路设计电机过载保护原理图如图4所示。
在电机正常运行情况下，电流为额定电流的1.1倍左右，电流通过电流电感器L1，在可变电阻RL4的作用下，将电流信号变成电压信号，也可以将可变电阻RL4作为调节电流的阀值端，对不同的电流大小进行整定。
经二极管D7和电容C3的整流滤波后，由于电容C4不能突变的缘故，U1输入端2脚和6脚为低电平，电压低于1/3VCC和2/3VCC，输出端3脚为高电平，三极管Q3饱和导通，集电极基本上相当于低电平，二极管D8反向截止，芯片555U2阀值端6脚为低电平，电机处于正常运行状态。
当电机出现过载或电压异常的情况下，经过电流互感器取得电流一般为额定电流的5倍以上，经过整流滤波之后的电流先供给电容C4充电，然后放电当放电电压大于2/3Vcc时，U1的3脚输出端为低电平，过载指示灯LED5发光，同时U1的7脚放电端输出为高电平，经电阻R8和电容C4直接接地，又将给C4充电后。
当C4的放电电压低于2/3Vcc时，输出端又变为高电平，二极管LED5又关闭，依此往复闪烁发光。
U1产生震荡输出。
C6和电阻R14组成过载延时电路，D8为隔离二极管，当电机过载U1的状态输出低电平时，三极管被截止，集电极为高电平，D8正向导通，电源电流经过R12、RL5、R13提供给C6充电电流，当U1的输出状态出现反转时，三极管饱和导通，集电极为低电平，二极管D8反向截止，截断C6的放电回路。
因此，在U1的震荡输出作用下，电容C6逐渐升高，当过载达到一定的时间后，电容C6放电，使得U2的阀值端6脚输入为高电平。
又因R15和电容C7组成的积分电路，起启动延时作用部分。
当电机启动时，U2的触发端2脚有一个缓慢上升的过程，随后变成上拉高电平。
U2输出端为低电平，电机停止运行，处于保护状态。
3.3.5 断相保护电路设计电机断相保护原理图如图5所示。
电机断相保护电路也利用了555集成芯片的6脚的高阻抗特性来实现。
电动机的电流信号经过L2、L3、L4电流互感器获得，再通过二极管、电容、电阻的整流滤波，变成直流电压信号。
当电机正常运行时，串联连接的三极管Q4、Q5、Q6都饱和导通，三个集电极都为低电平，电源电流经过R19之后直接接地，发光二极管LED6无电流不发光，同时二极管D12反向截止，555芯片6输入为低电平，电机正常运行。
当电机出现某一相断相，如电流互感器L3无感应电流时，三极管Q5由于失去偏向电流而被截止，三极管Q4的集电极为高电平。
经过R21的电流正向流过发光二极管LED6发光，同时蜂鸣器拉响。
