王永国

（吉林化工学院，吉林吉林 132022）

三相电动机智能保护器的研究

王永国

（吉林化工学院，吉林吉林 132022）

通过对称分量法分析三相电动机不对称故障，并把其用在三相电动机智能保护器设计中。保护器通过检测计算电机运行时的负序和零序分量，进行电动机的过载保护、断相保护、短路保护、堵转保护、三相不平衡保护过电压保护、接地保护、欠电压保护。

电动机保护；AT89C51；对称分量法

主要介绍如何实现及时准确检测三相电机故障的产生，并对故障进行快速分析并保护的装置，对保证三相电机有效使用，保证各种生产工况安全有序进行显得非常重要。

1 电机保护器原理

重点是及时地发现三相电机出现的故障，并做出反应，在设计的时间内，如果没有及时的排除故障，则三相电机断电停车。通过对三相电流、电压监测，对电机的工作状态做出准确及时的判断，实现对电机的智能化管理。为电机提供完善的保护，避免因热过载、堵转、断相、相不平衡、欠载、漏电短路等故障引起的重大事故，尽最大可能保证电机设备有效运行。

1.1 数据采集模块

通过互感器对三相电压、电流数据进行采集，把采集到的数据，首先送入模拟多路开关中，在分别把数据送出。经过A/D转换单元，转换为单片机可读的信号，最后送入到单片机中。

1.1.1 三相电压采集

因为采集到的模拟信号无法直接输送到单片机中，首先经过A/D转换器把采集到的模拟信号转换为数字信号，再把经过A/D转换后的数字信号输送到单片机中，这个过程中是需要一定的时间，为了保持采集到的信号保持不变，所以需要由LM324的一组运算放大器构成一个采样保持电路，来确保在A/D转换的过程中信号保持不变。

1.1.2 电流采集模块

OP07与两个二极管组成的电流与电压转换的电路，把采集到的三相电流信号转换为电压信号。

1.2 单片机的选择

单片机AT89C51是高性能8位微处理器。内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，有两个16位的可编程定时/计数器，实现定时或计数中断，内置一个全双工串行通信口，内置最高频率达12MHz的时钟电路。

1.3 LCD显示电路

显示电路的作用是把采集到的电压数据和电流数据及时的显示出来，方便工作人员对电机数据进行了解。

2 系统软件构建

按照模块化程序设计，系统软件程序包括主程序以及各个功能子程序，通过主程序调用功能子程序，即各个故障条件发生后，使用中断指针强制执行其相应的子程序。为了防止程序跑飞还设计了软件狗程序。

程序上电后，程序开始执行，先关闭出口，再执行初始化程序以防止保护误动作。初始化包括：

AT89C51单片机寄存器的设置、通信设置、输入输出引脚定义、选择工作方式设置、堆栈地址设置等，还有最小系统键盘、显示的初始化以及智能保护器参数变量的初始化。

首先要初始化程序主要执行单片机和外设的初始化：

1）上电复位后，先执行数据采集和单片机的初始化；

2）初始化系统基本信息；

3）设定信号的采样频率，即使电流电压为每周采样；

4）比较数据初始化，即开始采样。

3 结束语

论述了一种三相电动机智能保护与监控系统的研制。三相电动机智能保护器以AT89C51高速单片机为核心，通过电流互感器，电压放大回路采样所接电动机的电流和电压，程序计算正负序电流以及零序电流综合判断出电动机的工作状态。到现在为止，市面上出现的各个品牌的电机保护器要么价格过高、附加功能太多；要么价格便宜却缺少对称分量计算分析进而影响到使用效果。所以未来要加强对保护器的研究，改变不足，降低成本与减小体积的同时，增强智能化程度，以满足人们的需求。

[1] THE 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NOISE CONTROL ENGINEERING[J].Chinese Journal of Acoustics，1987，（3）：187-293.

[2] 高强，徐殿国.异步电动机微机保护装置的设计和实现[J].传动与控制，2004，（1）：58-60.

[3] 陈西发.智能型电动机保护装置的研发[D].西安：西安工大学，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

王永国（1980—），男，河南修武人，助教，主要从事电气工程及其自动化教学工作。