电气工程及其自动化毕业论文三相电动机智能保护器的设计与研究.pdfVIP

三相电动机智能保护器的设计与研究 摘 要 本文介绍基于PLC的三相异步电动机智能保护器的设计和研究，德国西门子公司 生 产的S7-200是一种小型的可编程控制器，在工业现场实现检测、监测、控制自动化方面 有出色的表现。选取西门子生产的S7-200型号，使用电压电流互感器进行对电机运行过 程中的电压电流的交直流变换进而利用扩展模块EM235对电压电流信号实时采集与监控， 记录电机运行时长，同时对故障过程中电压和电流进行运算以分析故障原因，实现电压电 流保护，发出报警信号切除电机。使用北京亚控公司开发的组态王6.55 软件组建模拟监控 画面，上位机和 PLC通讯，显示电机运行状态并能实现要求的功能。 1 关键词：电机故障；电机保护；智能保护器；西门子S7-200 目 录 1 引言 5 2 电动机故障及保护原理 7 2.1电动机故障分析的意义 7 2.2异步电机的常见故障 7 2.2.1电动机过热 7 2.2.2绕组接地 7 2.2.3电压不正常 8 2.2.4断相运行 8 2.3电机保护原理 8 2.3.1电机发热保护 8 2.3.2负序电流保护、缺相保护 8 2.3.3 接地（零序）保护 9 2.3.4 过载、堵转保护 9 2.3.5 过压、欠压保护 9 2.4 传统继电保护装置的弊端 9 2.5 电机保护器的常见类型 10 3 系统的硬件设计 11 3.1 智能保护器各部分硬件结构设计 11 3.1.1 三相鼠笼式电动机 11 3.1.2电流互感器 11 3.1.3电压互感器 11 3.1.4 PT100 温度传感器及温度变送器 12 3.1.5 整流滤波电路 12 3.1.6 EM235 15 3.1.7交流接触器 17 3.1.8 PLC S7-200 18 4 系统的软件电路设计 20 4.1 软件设计电路概述 20 2 4.2 PLC 部分程序 21 4.2.1 定时中断连接子程序 21 4.2.2 数据采集程序 22 4.2.3 数据处理程序 22 4.2.4 相序检测程序 23 4.2.5 电压不平衡子程序 24 4.2.6 过欠压、过电流（堵转、速断）子程序 26 4.2.7 过热保护子程序 27 4.2.8 电机运行时长检测子程序 28 5 组态监控与结果分析 29 5.1 组态软件概述 28 5.2 监控画面设计 28 5.3建立系统的设备配置 30 5.4 建立系统的数据库以及命令语言 30 5.5 模拟实验结果分析 32 参考文献 34 3 1 引言 电动机（motor ）是把电能转换成机械能的一种装备，它是利用定子绕组通电产生 旋转磁场并作用于转子，相互作用形成磁电动力旋转扭矩。按磁场与转速关系的差异 可以分为同步电机和异步电机。异步电机包括单相异步电机、三相异步电机，是工业 生 产运行时一项极其重要与关键的机械设备。 三相异步电动机（Triple-phase asynchronous motor ）是由定子和转子组成的， 定子和转子之间是相对运动所需要的气隙。其中定子主要由定子铁心、定子绕组和机 座三部分组成，转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。三相异步电动机的定子装有 三相对称绕组，当接至三相交流电源时，流入定子绕组的三相对称电流在电机的气隙 内产生一个以同步转速n的旋转磁场。它的旋转磁场的转速高于转子转速，磁场因与转 子绕组间存在着相对运动而产生电流和电动势，并与转子绕组相互作用产生电磁转矩， 实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种 材料。按转子结构的不同，可以分为笼