多功能电机保护器的设计

摘要

电动机在运行中经常会由于使用不当而引发各种故障，造成电动机损坏，影响经济生产。多功能电动机综合保护器能够根据负载电流判断线路中的各种故障并及时进行保护，最大限度的减少经济损失。本文在分析了目前国内外电动机保护器的研究进展与现状的基础上，设计了一种以PIC16F877单片机为控制核心，集短路、堵转、断相、过载、过压和欠压等故障保护于一体的多功能电机综合保护器。

本文首先对电动机的相间短路、堵转、断相、过载、过压和欠压等常见电气故障进行了详细分析，并结合PIC16F877单片机的功能特点，提出了可靠性高、实施性强的故障保护实现方法。控制核心采用PIC16F877单片机，其AD转换接口用于输入电机电压、电流采样，结构紧凑，与现有电机综合保护仪相比，增加了动态液晶显示驱动电路用于显示各种信息等功能。

根据文中提出的各类故障保护实现方法，设计并实现了电动机保护装置完整的硬件电路，给出了保护装置完整的系统软件实现方案。

关键词 ：三相电机保护器; 单片机; 保护特性

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1  绪论 1

1.1  课题的提出依据和意义 1

1.2  电动机保护技术的发展及其研究现状 2

1.3  本文研究的主要内容 4

2  电动机故障特征分析及保护判据 5

2.1  电动机分类概述 5

2.2  短路故障特征分析及保护判据 5

2.3  堵转故障特征分析及保护判据 6

2.4  断相故障特征分析及保护判据 6

2.5  过载故障特征分析及保护判据 7

2.5.1 电动机温升特性 7

2.5.2 电动机反时限过载保护特性 8

2.6  欠压和过压故障特征分析及保护判据 9

2.6.1  欠压保护 9

2.6.2  过压保护 9

3 电信号采样及有关算法 10

3.1  采样定理 10

3.2  信号采样测量方法的比较 10

3.3  信号处理算法 10

4  电动机保护装置的硬件电路设计 12

4.1  单片机（PIC16F877）接口电路设计 13

4.1.1  单片机选用依据 13

4.1.2  接口电路 14

4.2  电压/电流采样及其调理电路设计 14

4.3  电源模块设计 15

4.4  液晶显示模块设计 16

4.4.1  液晶模块接口说明 17

4.4.2  液晶显示电路 17

4.5  故障报警和保护动作执行电路设计 18

4.6  片外存储器扩展电路设计 19

4.7  按键电路设计 20

5  多功能电机综合保护器的软件设计 22

5.1  主程序的设计 22

5.2  工作状态的程序设计 23

5.3  AD采样子程序 24

5.4  设置状态程序设计 26

5.5  液晶显示 27

6  系统抗干扰设计 30

6.1  硬件抗干扰设计 30

6.2  RC低通滤波器设计 30

6.3   隔离抗干扰技术 30

6.4  印刷电路板抗干扰措施 32

7  结论 34

致 谢 35

主要参考文献： 36

附录  系统原理图及PCB图 37