电动机运行状态监测系统
- 格式:doc
- 大小:471.50 KB
- 文档页数:12
90 EPEM 2021.4发电运维Power Operation机组状态监测与故障诊断系统在永泰抽水蓄能电站的应用福建永泰闽投抽水蓄能有限公司 杨文平摘要:介绍基于VRS8000的机组状态监测与故障诊断系统,包括该系统的组成与各部分功能,详述了该系统在永泰抽水蓄能电站的应用,该系统对于机组实现自动化管理和预防性检修提供了技术依据。
关键词:永泰抽水蓄能电站;状态监测;故障诊断;预防性检修随着科学技术与水电事业的快速发展,抽水蓄能发电技术得到迅猛发展。
抽水蓄能电站在电力系统中具有削峰填谷、调频调相、启动迅速、运行灵活、可靠等特点,所承担的机组任务较多,在电力系统中所做出的贡献也越来越大[1]。
为增加机组正常运行和减少设备检修的时间,当前国内大中型水电站正朝向“无人值守”或“少人值守”,设备实现从“定期检修”到“预防性检修”的方向发展。
因此,在抽水蓄能电站建立一套能够实现机组的振动、摆度、压力脉动以及发电电动机空气间隙、局部放电等参数的监测与故障诊断系统,对电站的安全稳定运行和预防性检修是具有重要指导作用的。
1 系统组成永泰抽水蓄能电站机组的状态监测与故障诊断系统网络结构如图1所示,主要组成设备有传感器、数据采集单元、网络设备、服务器、系统软件等。
系统构成主要分为三层:现地层。
数据采集单元、数据采集保护单元等;电站层。
数据服务器、工程师站、网络设备等;集控层。
前端设备、监控平台、监控客户端、网络传输、监控中心等部分组成。
系统中4台机组各自配备了数据采集站,数据采集站主要有振动、摆度、压力脉动数据采集箱VRS8000V、发电电动机的气隙磁通局放数据采集箱VRS8000G、机组振摆保护监测装置PMS-300以及传感器电源等辅助设备。
传感器将物理信号(如振动、摆度、压力脉动、工况参数等)转化为电信号,上传至数据采集系统,对原始数据进行特征量提取,将能够反映机组运行的特征参数、曲线和图表,通过在线监测网络(TCP/IP 协议)存放至状态数据服务器中。
电机控制器工作原理电机控制器是电动机驱动系统中的核心部件,它通过控制电机的工作状态和运行参数,实现对电动机的精准控制。
电机控制器的工作原理主要包括电机控制信号的生成、电机运行状态的监测和反馈、以及对电机进行调速调压等功能。
下面将从这几个方面对电机控制器的工作原理进行详细介绍。
首先,电机控制信号的生成是电机控制器工作的基础。
在电机控制系统中,通常会采用传感器来检测电机的转速、转矩、温度等参数,并将这些参数转化为电信号输入到控制器中。
控制器会根据这些输入信号进行运算处理,生成控制电机的PWM信号或模拟信号,从而实现对电机的精准控制。
这一过程涉及到信号采集、信号处理、控制算法等多个方面的知识,是电机控制器工作原理中的关键环节。
其次,电机运行状态的监测和反馈是电机控制器实现闭环控制的重要手段。
通过传感器采集到的电机参数,控制器可以实时监测电机的运行状态,并将监测到的数据进行反馈。
通过比对设定值和实际值,控制器可以及时调整控制信号,使电机始终处于设定的运行状态。
这种闭环控制可以有效地提高电机的运行精度和稳定性,是现代电机控制系统中广泛应用的一种控制方式。
最后,电机控制器可以实现对电机的调速调压功能。
通过改变控制信号的频率、占空比或幅值,控制器可以实现对电机转速、转矩、输出功率等参数的精确调节。
这种功能可以使电机适应不同的工作要求,提高电机的运行效率和灵活性。
同时,电机控制器还可以实现对电机的软启动、软停止、过载保护、故障诊断等功能,从而进一步提高电机的可靠性和安全性。
总的来说,电机控制器的工作原理涉及到信号采集、信号处理、控制算法、闭环控制、调速调压等多个方面的知识。
只有深入理解和掌握这些知识,才能设计出高性能、高可靠性的电机控制系统,满足不同工业领域对电机控制的需求。
希望通过本文的介绍,读者对电机控制器的工作原理有了更深入的了解,为相关领域的工程师和研究人员提供一定的参考和帮助。
工装设计电机故障监测系统的振动信号采集上位机设计邓 峰(中车永济电机公司电机车间,山西 永济 044502)摘 要:随着经济和科技水平的快速发展,失磁故障属于大容量发电机组常见的故障类型之一,因发电机组励磁系统复杂并有较多的环节组成,导致失磁故障明显增多。
由于失磁故障可导致发电机局部发热、励磁系统过电流等现象,最终引发电网崩溃,给大型发电机组稳定可靠运行带来影响。
发电机失磁后通常将工作在异步状态下,由于转子转差的出现,转子将出现过热的现象;定子电流大小也因失磁故障而增加,导致定子铁心过热;发电机由于失磁故障会向电网吸取大量无功功率,同时有功功率输出将明显减少,从而使系统中部分设备,例如发电机、变压器或线路等元件,可能发生过载,引起相应元件的后备保护误动作,使故障范围进一步扩大,对整个系统稳定运行带来威胁。
关键词:故障监测;上位机;信号采集引言电网电压故障会对电机定、转子的电压电流造成冲击,对电网安全造成影响。
为研究无刷双馈发电机在电网故障期间的特性并设计对应的控制策略,本文分析了无刷双馈电机定子控制绕组的等效模型和阻尼特性,提出在电流内环控制器引入虚拟电阻的控制策略,该方法能有效抑制控制绕组电压电流瞬态响应的振荡,加快响应时间;对不平衡故障,本文分析了故障时各分量的影响,引入正负序旋转坐标系进行分离控制,消除控制目标中的负序分量,保障机组在故障期间不间断运行。
1电动机应用现状电动机作为工业行业电力系统中的重要用电设备,它的可靠性、安全性直接关系着企业的生产安全与稳定。
在工业生产工艺中,仅破碎机、球磨机及风机类负载就占据了整个生产用电的90%以上。
目前电动机的故障监测主要通过人工巡检或在大中修检查发现,存在一定的误差和滞后性。
虽然部分大型电机出厂时已内置了测温、测振传感单元,但由于大部分电机工作模式复杂,工作环境恶劣,采集的数据难以直观反应电机状态,数据利用率不高。
据2016中国电机发展现状及市场前景分析报告指出,全国每年被烧毁电机数量高达20万台以上,每年花费的维修费用在20亿元以上,因电机故障造成的直接损失高达数百亿,电机故障引起的次生危害更是难以预计。
第7卷第2期7008年3月漯河职业技术学院学报JournalofLuoheVocationalTechnologyCollegeVu】.7NO.2Mar.2008基于单片机的电动机智能保护监测系统的设计于亚征1,沈祥鸿2(1.河南理工大学,河南焦作454000;2.商丘职业技术学院,河南商丘476000)÷・辱‘・÷r争r争・夺。
夺‘寺‘寺。
寺’・专・寺・辱‘・争・争・{・・争・争・争-寺-・寺-孛・孛・÷・夺・夺・夺・牛・毒-・+・÷・专・夺・÷・夺・孛・年・÷・夺・寺・—}・寺-・争・争・夺r夺,t}..}..}.摘要:为了减少电动机的损坏次数及设备故障率,提高电动机运行的可靠性,设计了以80C196KC单片机为控制核心的电动机智能保护监测系统。
关键词:电动机保护;单片机;智能监测;故障中图分类号:TP274文献标识码:A文章编号:1671—7864(2008)02—0016—02‘}。
‘争‘辱’‘{。
・牵・々‘夺‘夺‘夺。
啼‘・{。
・÷一争・争・夺・争・+・÷・十,牛・辛-・牛・牛-・寺-.牵・÷・年・寺一争・争・争・争-{,・孛・_争・孛・争・辱-・争・孛・÷・÷・寺・寺.・夺・争・夺・+・夺・系统以80C196KC为控制核心,由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、故障数据保护存储电路、输m接点控制电路、故障报警控制电路等硬件电路组成。
系统结构如图l所示。
一嚣誉H鬻薹卜—l篙Z一R3接-4口85墨慧HI变换电路LI口a感电路I……Uo∞I埔睹船l……’憾薹I≥l等指示山U故障数据I电动机存储电路——1故障控制图1系统结构图l故障种类及保护1.1缺相和相间电流不平衡相间不平衡及缺相的计算公式如下:占=(,…一,…)×100%/1。
式中,,…为i相中最大电流;,。
stm32无刷电机驱动电流采样原理无刷直流电机(BLDC)是一种广泛应用于工业和家电领域的电动机类型。
STM32微控制器针对无刷电机的驱动提供了丰富的功能和灵活性。
在无刷电机驱动中,电流采样是非常重要的一环,因为它可以提供对电机运行状态的准确监测和控制。
STM32无刷电机驱动电流采样的原理基于霍尔效应传感器。
无刷电机通常包含三个相位,每个相位由一个电流驱动器控制。
传统的方法是使用霍尔传感器通过检测磁场来测量每个相位的电流。
在STM32的无刷电机驱动中,可以通过使用ADC(模数转换器)来实现电流采样。
这种方法不仅可以提供高精度的电流测量,还可以减少硬件成本和增加系统的灵活性。
具体实现的步骤如下:1. 硬件准备:首先,需要连接无刷电机控制引脚至STM32微控制器,并连接霍尔传感器定位到相位的控制引脚。
此外,还需要将每个相位的电流通过电阻器连接至STM32微控制器上的ADC引脚。
2. 初始化ADC:在代码中,需要初始化ADC模块并配置适当的通道和采样时间。
可以通过使用STM32的CubeMX软件来生成相应的初始化代码,或直接编写代码进行初始化。
3. 采样电流:使用定时器来触发ADC的转换。
可以根据需要配置定时器的频率和重载值。
在每次定时器触发时,ADC将进行一次电流采样。
4. 计算电流:将ADC的测量值转换为电流值。
此转换需要根据电路中使用的电阻值和参考电压进行计算。
一般情况下,ADC测量值可以通过简单的数学运算转换为电流值。
5. 控制策略:通过将电流值与设定的目标电流进行比较,可以实现对无刷电机驱动的精确控制。
根据比较结果,可以调整相应的相位驱动器以达到所需的电机运行状态。
通过使用STM32微控制器采样无刷电机驱动的电流,我们可以实现高精度和灵活性的控制。
这种方法不仅适用于工业领域,也可以应用于家电和自动化系统等领域中。
总之,STM32无刷电机驱动电流采样基于霍尔效应传感器和ADC模块。
通过合适的硬件连接和软件配置,可以实现对无刷电机运行状态的准确监测和控制。
电驱动控制系统的组成和工作原理电驱动控制系统是一种将电能转化为机械能的系统,广泛应用于各种电动设备和机械设备中。
它由多个组成部分构成,包括电源、电机、传感器和控制器等。
本文将从组成和工作原理两个方面进行详细介绍。
一、组成1. 电源:电驱动控制系统的电源一般为直流电源或交流电源。
直流电源常用于直流电动机的驱动,交流电源常用于交流电动机的驱动。
电源为电驱动系统提供所需的电能。
2. 电机:电驱动控制系统中的电机是将电能转化为机械能的关键部件。
根据不同的应用需求,电驱动系统中常用的电机有直流电机、交流电机和步进电机等。
电机负责接收控制信号,并将电能转化为机械能,驱动设备的正常运行。
3. 传感器:传感器在电驱动控制系统中起到感知和监测的作用。
通过传感器可以实时获取设备运行状态的各种参数,如速度、位移、温度等。
这些参数将作为控制系统的反馈信号,用于控制器对电机进行调节和控制。
4. 控制器:控制器是电驱动控制系统的核心部件,负责对电机进行控制和调节。
控制器接收传感器提供的反馈信号,并根据设定的控制策略,生成控制信号,通过控制信号来调节电机的转速、转向和负载等参数,以实现对设备的精确控制。
二、工作原理电驱动控制系统的工作原理可以简单描述为以下几个步骤:1. 传感器感知:传感器感知设备的运行状态,如转速、位移、温度等参数,并将这些参数转化为电信号。
2. 控制器处理:控制器接收传感器提供的电信号,根据设定的控制策略和算法,对电机进行控制和调节。
控制器使用反馈控制算法,将传感器提供的反馈信号与设定值进行比较,计算出控制信号。
3. 控制信号输出:控制信号由控制器输出,经过电路传输到电机驱动器。
4. 电机驱动:电机驱动器接收控制信号,并通过电路将信号转化为适合电机驱动的电流或电压信号。
驱动器将电流或电压信号传递给电机,控制电机的转速、转向和负载等参数。
5. 电机运行:电机根据接收到的电流或电压信号,将电能转化为机械能,驱动设备正常运行。
.Fj科技J虱肇-∞一2……-,::。
二i一^‰j_瞒基于混沌理论的异步电动机转子状态监测方法李学斌(吉林工程技术师范学院,吉林长春130052)脯要]针对长时间监测异步电动杌运行状态计算量巨大的问题,本文通过对基于D u币ng振子的电机故障检测方法进行7研究,提出了将L ya punov指教离散化的方法采降低监测系统的计算量。
文中通过理论分析和仿真实验结果表明,上述改进在大幅度降低监测系统计算强度的前提下,依然能够对电机的异常进行准确的检测。
[关键词】混沌;D u币ng振子;异步电动机;频闪法;故障监测随着经济的发展,工业生产的自动化程度也越来越高,异步电动机已被广泛应用于各行各业。
由于电动机在整个工作系统中扮演着驱动机构的角色,往往其微小的故障将引起链锁式反应,导致整设备系统不能正常运行,甚至瘫痪。
因此及时准确的发现电动机潜在的或现有的故障正是保证设备安全运行的重要措施。
对于故障的检测其实就是对弱小故障特征信号的检测。
由于混沌系统特有的对初始条件极度敏感的特性,现已成为弱信号检测理论中最为流行的方法之一,在许多应用中都取得了良好的检测效果。
对于混沌系统状态的判定,则是混沌弱信号检测系统的关键问题。
现有的混沌状态判定方法大致可分为定性和定量两类,定性的分析方法有:poi ncar e 截面法、频闪法等;定量的分析方法有:l ya punov指数、关联维数等方法。
虽然定量的方法具有直观,量化的特点,但都存在计算量巨大、零值附近易出现误判等的问题。
并不适合长期的电机状态监测工作。
因此,研究在线长时间工作混淹判定方法具有重要的理论意思及工程实践意义。
本文给出了将l yapunov指数离散化的方法,并通过实物测量证明了算法的有效性。
‘1混沌方程与判定方法1.1D u伍ng方程D uf f i ng系统所描述的非线性动力学系统表现出丰富的非线性动力学特征,包括振荡、分岔、混屯的复杂动态,已成为研究混沌的常用的模型之一。
厂用电动机的自启动名词解释
厂用电动机的自启动是指电动机在停止运行的状态下,通过一定
的设置和控制,可以自动恢复运行的一种功能。
当电动机停止运行后,如果需要再次启动,传统的做法是由人工操作控制设备开启电动机。
而自启动功能的加入,可以实现电动机的自动启动,提高工作效率和
便利性。
自启动功能通常包括以下几个步骤:
1.系统监测:自启动功能需要系统对电动机的状态进行实时监测,包括电动机的停止运行、电源是否正常等。
2.启动条件判断:系统根据设定的条件判断是否需要自动启动电
动机。
例如,可以设置电动机停止超过一定时间后自动启动,或者通
过传感器监测到某个信号后触发启动。
3.控制信号发出:如果判断条件满足,系统会发送控制信号给电
动机控制设备,启动电动机。
通常使用的信号包括电气信号或者通信
信号。
4.启动过程控制:一旦接收到控制信号,电动机会进入启动过程。
此时,系统会控制电动机加速、检测电流、温度等,确保启动过程的
顺利进行。
5.运行监测:一旦电动机成功启动,系统还会进行实时监测,包
括运行状态、电流变化、温度等。
如果出现异常情况,系统可以及时
做出相应的处理,如发出警示信号,停止运行等。
除了基本的自启动功能外,还可以根据具体需求进行拓展。
例如,可以在自启动功能中添加故障自诊断功能,通过系统监测和分析,能
够自动判断电动机的故障类型和位置,提高维修效率。
同时,还可以
与其他设备或系统进行联动控制,实现自动化生产线的协调和优化运行。
设备状态检测与故障诊断知识基本概念•设备状态检测:是指通过各种传感器和检测技术,实时收集设备的运行参数,对设备的工作状态进行实时监测和分析的过程。
其目的是及时发现设备的异常情况,预测设备可能出现的故障,从而采取相应的措施,避免故障的发生.•设备故障诊断:是在状态监测的基础上,通过分析设备的运行参数和故障特征,判断设备是否存在故障,确定故障的类型、位置和原因,并提出相应的解决方案的过程。
故障诊断的目的是减少设备的故障率,延长设备的使用寿命,提高设备的运行效率常用检测方法•振动检测:通过监测设备运行时的振动信号,分析振幅、频率、相位等参数来判断设备的状态。
例如,振幅增大可能表示设备存在不平衡、不对中、松动等问题;特定频率成分的变化可以对应不同的故障类型,如旋转机械中,不平衡故障会在旋转频率处出现明显的周期成分,转轴不对中时,旋转频率的 2 倍成分会明显加大。
常用的振动检测仪器有便携式测振仪、在线振动监测系统等.•温度检测:监测设备关键部位的温度变化,以发现过热等异常情况。
如轴承、电机绕组、变压器等部位温度过高,可能预示着润滑不良、散热问题、过载等故障。
可采用热电偶、热电阻、红外测温仪等温度传感器进行测量。
比如,通过监测轴承回油温度及瓦块温度,可及时发现滑动轴承的工作异常,避免烧瓦事故.•油液分析:对设备的润滑油或液压油进行理化性能分析和颗粒分析,以评估设备的磨损状况和润滑系统的工作状态。
润滑油的粘度、闪点、酸值等指标的变化,以及油中磨损颗粒的数量、大小、形貌和成分等,都能反映设备零部件的磨损程度和潜在故障。
常见的油液分析方法有光谱分析、铁谱分析、颗粒计数等.•电气检测:针对电气设备,测量电流、电压、电阻、绝缘电阻、局部放电等电气参数,以判断设备的电气性能是否正常。
例如,通过检测电动机的电流和电压,可以判断其是否过载、缺相;测量变压器的绝缘电阻和局部放电,可以评估其绝缘状况,及时发现绝缘老化、受潮、短路等故障隐患•无损检测:采用无损检测技术,如超声波检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测等,检测设备内部的缺陷和损伤,而不破坏设备的结构和性能。
2024年高压电动机安全运行常识随着科技的不断进步,高压电动机在各个领域的应用越来越广泛。
然而,高压电动机的安全问题也引起了人们的关注。
为了保障高压电动机的安全运行,以下是一些____年高压电动机安全运行常识。
一、了解高压电动机的工作原理和特性1. 高压电动机是将电能转化为机械能的设备,它通过将电能传递给转子,通过磁场作用力产生转动力,并带动负载工作。
2. 高压电动机的额定电压和额定功率很重要,必须按照设备的额定参数来选择和配置设备。
二、正确使用高压电动机的电源和电缆1. 高压电动机的供电电源必须是符合国家标准的合格电源,电源电压和频率必须与电动机的标牌参数一致,电源接地必须符合安全规范。
2. 高压电动机的电缆必须符合相关的标准,电缆的绝缘和导体质量必须良好,承载电流和电压的能力要与电动机的额定参数匹配。
三、安装高压电动机时的注意事项1. 在安装高压电动机时,必须保证设备的固定稳固,防止设备在运转过程中产生震动和共振。
2. 安装高压电动机时,必须留足足够的空间便于设备的维护和检修。
3. 在安装高压电动机时,需要确保设备的通风环境,防止设备过热。
四、高压电动机的启动和停止1. 在启动高压电动机之前,必须确保负载处于无负荷状态,以避免启动过程中对电动机产生过大的负荷冲击。
2. 在停止高压电动机之前,必须先将负载断开,然后缓慢减小电动机的负载,最后停电。
五、高压电动机的维护和保养1. 定期检查电动机的绝缘状况,必要时进行电气绝缘测试。
2. 定期检查电动机的轴承,润滑油和密封件的状况,必要时进行更换和维修。
3. 定期清洁高压电动机的外壳和冷却风扇。
4. 定期检查电动机的接线端子和电源线路的连接情况。
六、高压电动机的运行监控系统1. 高压电动机的运行监控系统是保证设备安全运行的重要手段,必须正确配置和使用相关的监控设备。
2. 高压电动机的运行监控系统可以监测电动机的状态和运行参数,及时发现和修复设备故障。
电机数据采集分析系统的研发与设计电机数据采集分析系统的研发与设计摘要:随着电机在各个领域的广泛应用,对电机性能和工作状态的监测和分析需求越来越迫切。
本文将研发一种电机数据采集分析系统,该系统能够实时采集电机的运行数据,并通过数据可视化和算法分析,提供运行状态监测和故障诊断。
关键词:电机、数据采集、分析系统、运行状态监测、故障诊断一、引言电机作为一种重要的动力装置,在工业生产和生活中扮演着重要的角色。
对于电机的性能和工作状态进行监测和分析,可以及时发现问题并采取相应措施,从而提高电机的工作效率和可靠性。
二、系统设计电机数据采集分析系统的设计包括硬件和软件两个方面。
硬件部分主要包括传感器、数据采集卡、数据存储设备和通信模块。
软件部分则主要包括数据采集软件、数据处理和分析软件以及可视化软件。
1. 传感器选择根据所监测的电机参数,选择合适的传感器进行数据采集。
常用的电机参数监测传感器包括电流传感器、温度传感器、振动传感器等。
2. 数据采集卡设计数据采集卡是连接传感器和计算机的重要设备,负责将传感器采集的模拟信号转换为数字信号,并通过总线传输给计算机。
数据采集卡需要具备高精度、高速率和可靠性的特点。
3. 数据存储设备选择数据存储设备用于保存采集到的数据,可以选择硬盘、固态硬盘或者云存储等方式。
根据采集数据的大小和要求,选择合适的存储设备。
4. 通信模块设计为了实现数据的远程传输和监测,系统需要设计相应的通信模块。
常用的通信方式包括以太网、无线通信和蓝牙等。
5. 数据采集软件设计为了实现对电机数据的实时采集,需要开发数据采集软件。
该软件需要实时采集传感器信号,并将其转换为计算机可处理的格式。
6. 数据处理和分析软件设计数据处理和分析软件是电机数据采集分析系统的核心部分,通过算法对采集到的数据进行处理和分析,并提供相应的运行状态监测和故障诊断结果。
7. 可视化软件设计可视化软件用于将处理和分析得到的结果以直观的方式展示给用户。
风电机组状态检测技术研究现状和发展趋势摘要:目前,风力发电行业属于重要的清洁能源产业,并且在我国新能源发电中占有的比重越来越大,所以必须要保证风力发电的稳定性,同时在针对风电机组进行设计及安装研发的过程中要保证能够通过相关技术的应用,提高风电机组的运行稳定性及可靠性,而状态检测技术则能够在一定程度上对风电机组的运行状态进行实时检测,进而确保整个机组的运行安全。
关键词:风电机组;机组检测;状态检测1风电机组状态检测系统系统中的机组各自配备数据采集站,传感器将物理信号(如振动、摆度、压力脉动、工况参数等)转化为电信号,上传至数据采集系统,对原始数据进行特征量提取,将能够反映机组运行的特征参数、曲线和图表,通过在线监测网络(TCP/IP协议)存放至状态数据服务器中。
关于数据的分析、管理和存储,状态数据服务器承担主要作用。
不仅能够对实时数据与历史数据进行管理和存储,而且还能对不同特征的数据进行分析和诊断,同时承担了电站Web服务器与历史/准实时数据管理平台Ⅱ区接口机(数据最终发送至设备状态评价中心)的数据通信。
Web服务器的主要作用是实现机组状态监测系统与电站生产管理系统的通信,便于运行人员的数据浏览与查询。
为保证数据的安全传输,在Web服务器与电站生产管理系统间增设了网络单向隔离装置。
同时Web服务器还能与500kV主变压器在线监测设备、GIS气体绝缘变电站的在线监测设备以及500kV电缆在线监测设备进行数据通信,满足500kV主变压器在线监测设备以DL/T860通信协议与机组状态监测系统进行数据交换。
2风电机组状态检测技术要点2.1监测点的选择风电机组结构主要由机械、风电和电气三大部分组成,机械监测部分主要是对机组机械设备的水平、垂直振动与摆度监测,风电监测部分主要是对机组设备所受风电影响的脉动压力监测,而电气监测部分主要对发电电动机的电气信号进行监测。
对于每部分监测点的选择各不相同,从以下三个方面对检测点进行选择:振动、摆度监测。
电力拖动自动控制系统1. 系统简介电力拖动自动控制系统是一种基于电力传动和自动控制的系统,用于驱动和控制各种机械设备的运动。
该系统通过电动机将电能转化为机械能,实现对设备的拖动和控制。
电力拖动自动控制系统广泛应用于工业生产、交通运输、能源领域等各个行业。
2. 系统架构电力拖动自动控制系统主要由以下几个部分组成:2.1 电动机电力拖动自动控制系统的核心部件是电动机。
电动机负责将电能转化为机械能,驱动机械设备的运动。
根据实际需求,电动机可以采用不同的类型,如直流电动机、交流电动机等。
2.2 控制器控制器是电力拖动自动控制系统的核心部分,用于监测和控制电动机的运行。
控制器接收来自传感器的反馈信号,根据预设的控制算法和逻辑,控制电动机的启动、停止、速度调节等操作。
2.3 传感器传感器用于获取与机械设备运动相关的物理量信息,如速度、位置、温度等。
传感器通过将物理量转化为电信号,传递给控制器进行处理和决策。
2.4 电源系统电源系统为电力拖动自动控制系统提供稳定可靠的电能供应。
电源系统可以采用市电供电、蓄电池供电或者发电机供电等多种方式,以满足不同场景的需求。
2.5 人机界面人机界面是用户与电力拖动自动控制系统进行交互的窗口。
通过人机界面,用户可以设置运行参数、监测系统状态、获取报警信息等。
人机界面通常采用触摸屏、按钮、指示灯等形式,具备直观、便捷的操作方式。
3. 工作原理电力拖动自动控制系统的工作原理如下:1.用户通过人机界面设置运行参数,如设备运行速度、运行时间等。
2.人机界面将参数传递给控制器。
3.控制器根据参数和实时反馈信号来控制电动机的启动、停止和调速。
4.传感器将机械设备运动相关的物理量信息转换为电信号,传递给控制器。
5.控制器根据传感器的反馈信号进行实时监测和控制,调整电动机的运行状态。
6.电动机将电能转化为机械能,驱动机械设备的运动。
7.控制器不断与人机界面进行信息交互,向用户显示设备状态、报警信息等。
伺服电机设计方案伺服电机设计方案伺服电机是一种能够在特定位置上进行精确定位和速度控制的电机。
它通过反馈系统来监测和调整电机的运行状态,从而实现对输出的实时控制。
在许多工业应用中,伺服电机被广泛应用于自动化系统中,以提高生产效率和精度。
在设计伺服电机时,需要考虑以下几个关键因素:1.选型:根据应用需求,选择适合的伺服电机型号和规格。
需考虑功率、转速、转矩、精度等参数,以及目标应用环境的要求,如温度、湿度等。
2.反馈系统:伺服电机必须有一个反馈系统,用于实时监测电机运行状态,并根据设定值进行调整。
常用的反馈器件包括编码器、光栅尺等。
根据应用需求和成本考虑,选择合适的反馈器件。
3.控制器:控制器是伺服电机系统的核心部分。
它接收反馈信号,并通过控制算法计算出正确的电机输出信号。
控制器的设计需要根据应用要求来确定,包括控制方式、控制精度、响应速度等。
4.电源:伺服电机需要一定的电源来提供稳定的工作电压和电流。
电源设计要考虑电机的功率需求,同时也要考虑到系统的稳定性和可靠性。
5.保护装置:由于伺服电机常用于高精度和高速运动的应用,因此需要设计相应的保护装置,以防止过载、过热和电动机故障等。
常见的保护装置包括过载保护器、温度传感器以及故障诊断等。
6.安全措施:在伺服电机设计中还需考虑系统的安全性。
例如,在潜在危险环境中使用伺服电机时,需要设计相应的安全开关和紧急停止装置,以确保工作人员的人身安全。
为了确保伺服电机的性能和系统的稳定性,设计中还需要进行充分的测试和验证。
这包括电机实验室测试和实际应用场景中的验证。
通过这些测试和验证,可以对伺服电机的设计进行优化和改进。
总之,伺服电机的设计方案要根据具体应用需求来确定。
在设计过程中,需要综合考虑伺服电机的选型、反馈系统、控制器、电源、保护装置和安全措施等因素。
通过合理设计和充分测试,可以实现伺服电机的高效运行和稳定性能。
兰州理工大学技术工程学院
微机原理及应用
课
程
设
计
班级:焊接工艺与控制工程2班
姓名:史鹏举
学号:09050227
时间:二〇一一年十二月
- 2 -
目录
引言
…………………………………………3
1硬件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
1.1 信号采集单元„„„„„„„„„„„„„„„„4
1.2 I/O单元„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
1.3 通讯单元„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
1.4 CPU单元„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
2 软件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
3 抗干扰措施„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
4 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
- 3 -
引言
随着电子技术的发展,电动机运行状态监测系统正向基于现场总
线的智能型方向发展。电机参数的监测(特别是动态参数的实时监测)
可为判别电机运行质量提供不可缺少的数据.我所设计的这种电机运
行状态监测系统,是由一台单片机及电机外围电路组成,构成主从方
式工作.输入的模拟信号首先送到前置处理部分,再送到差分放大器.
采用双端输入单端输出,再经低通滤波器送入A/D转换器,而后进入
单片机.单片机的数字量,在LED显示器实时显示。这样就大大提高了
参数的监测精度而且加强抗干扰能力。
采用单片机,使外围电路减少,可靠性增强,性价比提高,并具
有一下特点:采用空芯电流互感器,电路和分量程放大电路进行电流
采样,可提高电流的采样范围,保证大范围的采样,且采样线性度高;
根据热容情况判断电动机的过载引起的发热(温度)状态,最大发挥
电动机的过载能力;用微处理器可实现实时监测,可在设定时间范围
内跳闸保护。
1 硬件设计
电动机运行状态监测系统,用H8/3687FP单片机实现电动机的保护
功能。在硬件方面主要由三相电流信号采样、电压信号采样、键盘接
口、显示部分、控制输出、报警输出、通信接口等几部分构成,下面
分别对其中的关键部分作简要介绍。
- 4 -
1.1 信号采集单元
电动机运行状态监测系统采用交流采样算法计算被测信号。采样
方式是按一定周期(称为采样周期)连续循环实时采样被测信号一个
完整的波形(对于正弦波只需采样半个周期即可),然后将采样得到
的离散信号进行真有效值运算,从而得到被测信号的真有效值,这样
就避免了被测信号波形畸变对采样值的影响。
信号采集单元的功能取样、整流、放大互感器二次测的输出信号,
将这些信号转换为单片机可处理的信号。电动机运行状态监测系统中
处理三相电流信号、电压信号的信号采集放大电路原理都相同,现以
一路电流信号采集放大电路为例说明电路工作原理。
图1 信号采集放大电路
信号采集放大电路如图1所示。在图中二极管A1、A7是双向二
极管,对后级电路起到过压保护作用。当输入的信号在正常范围内,
- 5 -
A1、A7不起作用,当输入信号超出正常范围(或有脉冲干扰信号出
现)时,A1、A7导通,防止超出后级电路端口范围的信号进入后级
电路,破坏后级A/D电路。CR1为取样电阻,将从CT1输出的电流信
号转变为电压信号。LM324和CR4,CR7,CR10,CR13组成同相放大
电路将电压信号放大后输入A/D转换电路。
图1中LM324采用双电源供电,这样可以保证LM324输出电压达
到5V充分利用A/D转换提高显示精度。图1中通过运放将输入信号
进行分档处理,小信号从P1.0输出大信号从P1.1输出。这样处理是
因为:电动机保护器要处理的电流范围很宽(要从电动机1倍额定电
流到10倍额定电流),分档处理可以提高测量精度。
1.2 I/O单元
开关量输入处理电路如图2所示。电路开关量由IN1~IN7输入,
通过光藕后产生IS1~IS7,并行信号IS1~IS7输入到74HC165,通
过74HC165将并行信号转换为串行信号传送给CPU。电阻R11~R18
起到限流作用保护光耦中的二极管不被损坏。RS1~RS8是上拉电阻
与电容CS~CS8配合使用既可以稳定光耦输出电平又可以在上电时
对光耦起到保护作用。
- 6 -
图2 开关量输入电路
继电器控制电路如图3所示。JDQ1~JDQ4与CPU连接,三极管
QJ11~QJ14的供电电压是+5V,三极管QJ1~QJ4的供电电压是+24V。
现以QJ11,QJ1这路控制电路来说明电路工作原理,当CPU输出高
电平时三极管QJ11不导通,OUT11不会输出电流光藕不会导通,JT1
也输出高电平,QJ1不会导通继电器不会动作。当CPU输出低电平
时三极管QJ11导通,OUT1输出高电平使光耦导通, JT1变为低电
平,三极管QJ1导通OUT1输出低电平使继电器发生动作。图3中二
极管DJ1~DJ4作为继电器续流二极管。
- 7 -
图3 继电器控制电路
控制输出部分可采用机电式继电器或固体继电器。前者价格便
宜,市场产品丰富,驱动线路也比较简单,但可靠性和使用寿命有
限,且在触点动作时会产生“火花”,严重时可影响系统的正常工
作。因此,在PCB板布局时应将继电器尽量远离单片机并靠近仪表
的输出端口。另外,在继电器线圈两端应并联续流二极管,否则在
继电器线圈断电瞬间会产生较高的感应电压,从而破坏电路。固态
继电器具有寿命长、性能稳定,无火花等特点,本设计考虑到产品
- 8 -
的可靠性要求采用固态继电器。
1.3 通讯单元
通讯电路如图4所示。通讯电路实现将CPU串口输出电平转换
到RS485电平。本电路的巧妙之处在于数据收发直接由硬件来控制,
不用CPU参与控制,这样可以节省CPU资源简化程序设计。
图4 通讯电路
- 9 -
1.4 CPU单元
CPU单元是电机保护器的核心单元。信号采集,各种报警处理,
通信功能,显示功能„„都是由它来完成的。本产品采用的CPU芯
片是瑞萨公司的H8/3687芯片,该芯片功能如下:62条基本指令;
RTC(片上实时时钟,可作为自由运算计数器使用),SCI(异步或者
时钟同步串行通信接口)2路,1路IIC接口,8路10位A/D,8位
定时器2个(Timer B1,TimerV),16位定时器1个(TimerZ),看
门狗定时器,14位PWM,45个I/O引脚(H8/3687N有43个I/O引
脚),包括8个可直接驱动LED的大电流引脚(IOL=20mA,@VOL=1.5V),
片上复位电源POR电路,片上低电压检测电路(LVD)。该芯片有两
种封装形式:LQFP-64(10mm×10mm)FP-64(14mm×14mm) 。CPU单
元电路如图5所示。
- 10 -
图5 CPU电路
因为A/D功能,IIC功能,RTC,定时器,看门狗等功能都已经
集成到芯片内部,所以CPU单元的外围电路十分简洁,各引脚只需
外接增加端口驱动能力的上拉电阻和稳定信号的滤波电容即可。
- 11 -
2 软件设计
系统软件要完成三相电流、1路剩余电流、三路电压A/D,各种
保护量计算,保护功能判断处理,显示电压、电流,故障记录,按
键处理,通讯,变送等功能。只有合理安排程序流程来完成这些功
能,保护器才能可靠工作。程序流程图如图6所示:
图6 程序流程
- 12 -
3 抗干扰措施
电机运行状态检测系统作为保护电动机装置要具有很强的抗干
扰性。在本系统设计过程中采取如下措施提高产品的抗干扰性:1硬
件方面:电源部分加EMC滤波器,高频变压器次级与初级加高压电容,
输出部分加滤波电路;信号采集部分增加滤波电路;在作信号处理的
各芯片输入口处加端口保护电路;在各芯片电源输入处加去藕电容;
继电器两端并联续流二极管,加光耦与CPU端口隔离;不使用的CPU
端口定义为输出状态;PCB板布局时模拟部分与数字部分作分区处理,
模拟信号在模拟区域内布线,数字信号数字区域内布线,二者不进入
彼此区域内;布线时尽量加粗电源线与地线,信号线走线时走145º
线,不走直角线;使用CPU内部看门狗监控程序运行。2软件方面:
各路信号采集都使用软件滤波,增加采样值的准确性。
4 结论
本电动机运行状态监测系统采用可行的设计方案,集测量、保护、
控制、通讯于一身,性能安全可靠,可以对电动机实施可靠有效的保
护。在实际使用中完全可以替热继电器、温度继电器等传统的电动机
保护产品,替代各种指针式电量表、信号灯、电量变送器等常规元件,
简化电动机控制电路,减少柜内电缆连接及现场施工量。