矿用低压隔爆型磁力起动器智能保护器的研制

摘要

磁力起动器是煤矿井下供电系统中的关键设备之一，控制并保护煤矿井下的电动机，而电动机是煤矿生产的主要动力来源，它的安全运行与否影响着煤矿生产的安全。随着煤炭工业的快速发展、煤矿井下机械化和自动化程度的提高，对矿井供电的连续性、可靠性和安全性提出了越来越高的要求，因此研制一种结构简单、保护功能完善、智能化程度高、运行安全可靠的磁力起动器的保护器具有非常重要的现实意义。 本文以Silicon Laboratories公司生产的C8051F020单片机为核心，设计了一种新型磁力起动器的智能保护装置。该装置可以实现漏电闭锁、短路、过载、缺相、过压以及欠压保护等，另外通过液晶显示器能够实时显示磁力起动器的工作状态、故障原因和故障时间，同时还可以存储和查询历史故障信息等。 论文首先分析了煤矿井下电动机的常见故障，深入研究了漏电、短路、过载、缺相、过压以及欠压等故障的保护原理，在此基础上，提出了智能保护器的硬件和软件设计方案。硬件设计主要包括：系统整体结构、信号处理单元、驱动控制单元、人机接口单元、单片机系统硬件以及 DS1302 实时时钟电路的设计等；软件设计主要包括：主控模块、初始化模块、参数设置模块、数据采样与中断模块、故障检测模块以及人机接口模块的设计等，该软件设计在集成开发环境Silicon Laboratories IDE下，采用模块化结构，使用C51进行编程。在系统抗干扰方面，分析了干扰存在的原因，并从硬件和软件方面采取了相应的抗干扰措施，最后给出了系统的调试过程与结果。 通过系统的硬件制作、调试与实验以及软件编程、调试，完成了磁力起动器的各种保护要求以及其它辅助功能，通过实验和调试达到了保护装置的各项设计指标。调试结果表明该智能保护器工作安全可靠，运行良好，满足了设计的要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题的背景及研究的实际意义

1.1.1课题背景

1.1.2课题研究的实际意义

1.2本课题研究领域的国内外的研究动态和发展趋势

1.2.1电气设备智能保护概述

1.2.2电动机保护的发展趋势和研究现状

1.2.3磁力起动器的发展趋势和研究现状

1.3本文的主要任务和工作

1.3.1本文的主要任务

1.3.2本文的主要工作

2煤矿井下电动机常见故障及保护原理

2.1概述

2.2漏电保护

2.2.1漏电产生的原因及危害

2.2.2附加电源直流检测原理

2.2.3动作值整定

2.3短路保护

2.3.1短路产生的原因及危害

2.3.2短路保护原理

2.4过载保护

2.4.1过载产生的原因及危害

2.4.2过载保护原理

2.5缺相保护

2.5.1缺相产生的原因及危害

2.5.2缺相保护原理

2.6欠压、过压保护

2.6.1欠压保护

2.6.2过压保护

2.7小结

3智能保护器的硬件设计

3.1系统总体方案设计

3.1.1智能保护器在煤矿井下的定位

3.1.2智能保护器的CPU选型

3.1.3系统硬件整体设计

3.2信号处理单元设计

3.2.1交流信号处理通道

3.2.2直流信号处理通道

3.3驱动控制单元设计

3.3.1开关量输入通道

3.3.2开关量输出通道

3.4人机接口单元设计

3.4.1液晶显示接口设计

3.4.2键盘响应接口设计

3.5单片机系统硬件设计

3.6 DS1302实时时钟电路设计

3.7本章小结

4智能保护器的软件设计

4.1软件设计概述

4.1.1软件编程语言的选用

4.1.2软件集成开发环境

4.2软件整体结构设计

4.3各功能模块的软件设计

4.3.1主控模块设计

4.3.2初始化模块

4.3.3参数设置模块

4.3.4数据采样与中断模块

4.3.5故障检测模块

4.3.6人机接口模块

4.4 小结

5系统调试与实验结果

5.1实验比例系数整定

5.1.1电压比例系数整定

5.1.2电流比例系数整定

5.2系统调试

5.2.1合闸前检测功能的实现

5.2.2合闸后保护功能的实现

5.3小结

6智能保护器系统的抗干扰设计

6.1概述

6.1.1干扰的来源

6.1.2干扰对单片机系统的影响

6.2系统硬件的抗干扰设计

6.3系统软件的抗干扰设计

6.4小结

7结论

7.1结论

7.2展望

致 谢

参考文献

附 录