异步电机运行状态监测实验系统设计
电动机运行状态监测系统
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**：***学号：********时间：二〇一一年十二月目录引言 (3)1硬件设计 (3)信号采集单元 (4)I/O单元 (5)通讯单元 (8)CPU单元 (9)2 软件设计 (11)3抗干扰措施 (12)4结论 (12)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。
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。
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》
《异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现》一、引言随着现代工业技术的飞速发展，对于电机控制系统的性能和可靠性要求也越来越高。
其中，异步电机无速度传感器矢量控制系统是一种能够满足高性能需求的技术手段。
这种系统不需要机械式速度传感器，就能够精确控制电机的转矩和速度，具有较高的动态响应和稳定性。
本文将详细介绍异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 总体设计异步电机无速度传感器矢量控制系统主要由电机本体、逆变器、控制器等部分组成。
其中，控制器是整个系统的核心部分，负责实现电机的矢量控制。
2. 矢量控制算法设计本系统采用无速度传感器矢量控制算法，主要包括磁链观测、转子时间常数辨识、电流控制等部分。
其中，磁链观测是实现无速度传感器控制的关键技术之一，能够根据电机定子电压和电流信息估计出转子磁链的位置和大小。
转子时间常数的辨识则是为了提高系统的动态性能和鲁棒性。
电流控制则是根据电机转矩需求和观测到的转子磁链信息，控制逆变器输出电压，实现电机的精确控制。
3. 控制器硬件设计控制器硬件主要包括微处理器、功率驱动电路、采样电路等部分。
微处理器是控制器的核心部件，负责运行矢量控制算法和实现各种保护功能。
功率驱动电路将微处理器的控制信号转换为逆变器所需的驱动信号。
采样电路则负责实时采集电机的电压、电流等信号，为矢量控制算法提供必要的输入信息。
三、系统实现1. 软件设计软件设计主要包括操作系统、控制算法程序等部分。
操作系统负责管理控制器的硬件资源，为控制算法程序提供运行环境。
控制算法程序则是实现无速度传感器矢量控制的核心程序，包括磁链观测、转子时间常数辨识、电流控制等部分的实现。
2. 实验验证为了验证本系统的性能和可靠性，我们进行了大量的实验验证。
实验结果表明，本系统具有较高的动态响应和稳定性，能够精确控制电机的转矩和速度，且无需机械式速度传感器，具有较高的实用价值。
四、结论本文介绍了一种异步电机无速度传感器矢量控制系统的设计与实现过程。
三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性
山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称三相异步电动机在各种运行状态下的机械特性姓名________________ 学号_____________________手机_______________ Email ___________________专业_____________________ 班级_________________指导教师及职称――_________开课学期____ 至____ 学年—学期提交时间______ 年_____ 月______ 日、实验摘要 通过对三相绕线式异步电动机在各个运行状态下的参数测量，绘制出机械特性曲线，加 深对三相异步电机的机械特性的了解。
、实验目的 研究三相线绕式异步电动机在各种运行状态下的机械特性，即在额定电压下并且励磁回路电阻阻值为常数时转速与电磁转矩的关系即T=f(n)，本次试验的转矩 T 是公式三、实验场地及仪器、设备和材料：四、实验内容T二955^ -(U a l a -l ：R a )] n计算所得1、实验原理①电动状态工作时，电动机由电网吸收电能，变化成机械能以带动负载，电动运行状态的特点是电动机转矩T的方向与旋转的方向n相同；②三相异步电动机的转速高于同步速度ns,即n>ns时，转差率s=(ns-n)/ns<0 ，转子感应电动势sE2反向，异步电机进入回馈制动状态；③反接制动状态分为转速反向的反接制动和定子两向反接的反接制动；2、实验内容测定三相线绕式异步电动机在各种运行状态下的机械特性电路图如下所示:图6-2三相线绕转子异步电动机机械特性的接线图+V022源电枢电(6) 当电动机接近空载而转速不能调高时，将S3合向2'位置，调换MG电枢极性(在开关S3的两端换）使其与“电枢电源”同极性。
调节“电枢电源”电压值使其与MG电压值接近相等，将S3合至1'端。
保持M端三相交流电压U=110V ,减小R i阻值直至短路位置（注：D42上6只900Q阻值调至短路后应用导线短接）。
电机运行状态监测系统设计
兰州工业学院学报
２０２０ 年 ２ 月
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏｌ.２７ Ｎｏ １
Ｆｅｂ.２０２０
文章编号:１００９－２２６９(２０２０)０１－００７６－０４
性和稳定性ꎬ但有线传输在环境恶劣的工业现场布
电机设备的数据集中. 再由 ＮＢ￣ＩｏＴ 物联网模块将
和无线传输.有线传输方式能有效保证数据的实时
线繁琐ꎬ价格昂贵ꎬ易损坏ꎬ后期维护也不方便. 无
成现场多个参数子系统的无线局域网功能ꎬ将现场
现场电机参数依次上传至电信物联网开放平台ꎬ实
线传输方式虽然在数据传输的稳定性、实时性等方
作者简介: 钟益民(１９９４￣) ꎬ男ꎬ安徽合肥人ꎬ硕士生.
图 １ 系统总体结构框图
第 １ 期 钟益民等:电机运行状态监测系统设计
７７
网、数据入网的核心ꎬ依托电信物联网开放平台和
云服务器 实 现 远 程 对 电 机 运 行 状 态 进 行 监 测 的
功能
[１]
.
１ 监控系统组成
基于物联网的电机运行状态监测主要从现场
电机状态参数采集、远程数据传输和状态监控 ３ 个
ＭｙＳＱＬ 数据库、Ｔｏｍｃａｔ Ｗｅｂ 应用服务器ꎬ利用电信
物联网开放平台实现 ＩｏＴ 北向上位机与电信物联
线通讯接口电路、电源电路、ＳＴＭ３２Ｌ１５１ 最小系统
电路等.图 ２ 为系统硬件整体结构框图.
图 ３ 参数采集传输单元流程
பைடு நூலகம்
３.２ 参数采集子系统
参数采 集 系 统 主 要 利 用 ＳＴＭ３２Ｌ１５１ 芯 片 的
ＡＤ 模块采集电压、电流和振动信号ꎬ利用芯片的
三相异步电动机在线检测保护系统的设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ａ ｍ ｅＩ ｐｅ ｔｎｇ ａ ｏ ｅ ｔｎｇ Ｓ ｓｅ ｂｏ ｔ ｓｇ ｆＲｅ ｌＴｉ ｎｓ ｃ ｉ ｎｄ Ｐｒ ｔ ｃｉ ｙ ｔ ｍ ａ ｕ Ｔｈｒ ｅＭ ｕｔ ａ ｎｅ ｓＥｌｃｒ ｍ ｏ ｏ ｅ ｕ ｌ ｓ ｅ ｔ ｏ ｔｒ
ＡＩＷ ｅ— ｏ ｇ ＣＵＩＹａ ｉｄ ｎ ． ｎ
是 本 系统 的 控制 中心 ， 把检 测 装置 送 来 的 电压 它
信 号 、电流信 号 、温 度 信 号和 转速 信 号进 行 分 析 、 计
的 以上原 因 ， 设计 了一 种 由单 片机 控 制 三相 异 步 电动 机 的保护 系统 ： 在 电动 机 出现 电气 系统 故 障 时及 时 它
电流 、 相 电压 及 电动 机 的 温度 值 ， 各 以便 电 动 机 维 修 人员 及 时 的找 到故 障 的原 因 ． 同时 向报 警装 置 发 出 并
本控 制系 统是 由检 测 装 置 、 片机 、 行 装 置 、 单 执 报
警 及 显示 装 置 组成 ， 见 图 ｌ 。控制 系统 的刀 闸
报警 信 号 ：提 醒 电动 机使 用 人 员及 时 检修 电动机 ． 避
开 关 作为 隔 离开 关 ， 电
动 机 的 负 荷 开 关 为 交 流 接 触器 ， 样 就 可 以 这
圈Ａ 换 转 Ｄ 鱼 ／ 机 片
器
免 电动机 的烧 毁 。
１４ 执 行 装 置 ．
由继 电器 ， 警装 置 组 成 。继 电器根 据单 片机 发 报 出 的命 令 接 通 或 断 开 交 流 接触 器 ，从 而 防止 电机 烧
ａ ｏ ｔｔ ｒ ｅ ｍｕ ｕ ｌ ｅ ｓ ｅｅ ｔｏ ｔｒ ｂ ｕ ｅ ｔ ａ ｎ ｓ ｌｃ ｒ ｍｏｏ ． ｈ
电机运行状态监测系统的设计
Ａｂｔａ ｔ ｓ ｃ ：Ｍｔ ｔｒ ｏｏ ａ １ｅ ｒ ｓ ｅｉｌ ｄｍ ｎｅ ａ ｌｅ ｒ ｏ ｉ ｒ ｎ ｅｌ ｉ ｅ ｏ ｕ ｇ ｍ ｔ ｕ ／ｙ ｒ ｍｉ ｍ ｔ ｐＴ ７ ｔ ．ｅ ｐ ｃ ｌ ｘ ｍ ｉ ｏ ｒ ａ１ｅ ａｙ ｐ ｒｔ ｔ ｍ ｎｔ ｉ ｄ｜ｅ ｏ ｒａ ｍ ，ｆ ｔ ｒ』ｄ ｅ ｏ ｒ ｑ ａ ｔ ｏ ｉ ｉｄｓｅ ｓｂｅ ａ ． ｈｓｓｓ ｍ ｉ ｍ ｄ ｐ ｂ ａｍ ｓ ｒ ｏ ｐ ｔ ｎ ｌ ｒ ｉｇ — ｈｐｍｉ ｃ ｍ ｕｅｓ ￣Ｃ ） ｗ ｒ ｎ ｉ ｎａ ｌ ｄ ｔ Ｔ ｉ ｙｔ ｓ ａ ｅｕ ｙ ａｔ ｍ ｕｅ ａ ｄａｈ ）ｓ ｌ ｃ ｉ ｃ ｏ ｐ ｔ ｐ ａ ｅ ｅｃ ｒ ｌ ｎ ｅ ｒ ｏ ｒ Ｓ Ｍ ， ｏｋ
电机运行状态在线综合监测系统的研究与构建
电机运行状态在线综合监测系统的研究与构建【摘要】电机运行状态在生产线安检中是重点监测对象，传统采用人工离线方式定期巡检。
本文应用传感设备检测状态信号，现场总线传输数据，组态软件采集管理数据的方法实现了电机运行状态的在线监测。
通过实时监测电机运行状态，及时诊断设备故障并维修设备，避免经济损失，保证生产安全稳定。
【关键词】电机;在线监测;专家系统;冗余一、引言针对鲍店煤矿选煤厂电动机的运行环境，为减少事故，降低能耗，确保安全生产，运用测控技术、计算机技术、网络通信技术等方法，对重要关键设备的电动机进行在线监测技术研究与应用。
在设备不停机的情况下通过对电动机的三相电压、电流、温度、振动等参数进行实时在线监测，对采集的参数数据进行算法分析，以信息融合理论来综合判断其运转是否正常，有无异常与劣化征兆。
通过对监测数据的分析处理，实现能耗评估，设备故障报警、检修预警等功能，以便提前制定采取针对性措施来控制和防止事故的发生，从而避免设备突发性故障造成的设备损坏以及停工停产等巨大损失，减少计划维修所造成的一些浪费，不断提高设备完好率与使用率，从而实现对电机的综合监控及保护。
二、系统设计方案电机在线监测网络拓扑图见图1，为增加系统可靠性，采用冗余设计方案，主从设备互为备份自动切换。
在选煤厂原煤车间生产线上，选取16台重要关键设备电机和2个分级筛作为重点监测对象，主要监测电机三相电压、三相电流、功率、电量、温度、振动等运行状态参数。
电压和电流互感器检测电机三相电信号，经三相电参数模块计算出各个电参数并通过RS485总线传送到串口服务器。
串口服务器通过以太网交换机向电机综合监测系统提供各个电参数模块的数据。
温度传感器检测电机温度，经温度变送器输出模拟信号到信号隔离器。
振动传感器检测分级筛振动，经振动模块输出模拟信号到信号隔离器。
信号隔离器输出模拟信号到西门子PLC。
PLC计算温度和振动值并通过以太网交换机向电机综合监测系统提供温度和振动数据。
异步电动机绕组变形状态监测系统的设计与实现
据， 定 时 轮 流上 传 模 拟 量 和开 关 量 信 号 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ６—０ ５
作者简介 ： 沈样鸿 （ １ ９ ７ １ 一） ， 男， 河南商丘人 ， 商丘职业技术 学院讲 师， 主要从事计算机应用和 自动化的教学与研 究 ； 于亚征 （ １ ９ ７ ４一 ） ， 男，
为拖 动 设 备 。 由 于 环 境 原 因 和 人 为 因 素 ， 异 步 电 动 机 的
故 障不 可 避 免 ， 电气 故 障 可 以通 过 适 当 的 保 护 来 预 防 ， 机 械 故 障则 可 通 过 加 强 维 护 管 理 来 控 制 。 异 步 电 动 机
的绕 组 是 由外 包 绝 缘 物 的 导 线 绕 制 ， 嵌 装 在铁心 槽 内 ，
河南焦作人 ， 焦作大学讲师 ， 硕士研究生 ， 主要从事计算机软件技术开发。
ｌ ｏ ０
焦
作
大
学
学
报
２ ０ １ ３年 ９月
（ ４） 数 据 显 示 。将 采 集 到 的 电 压 、 电流、 温 度 等 数 据通过 Ｌ Ｅ Ｄ构 成 的 显 示 电 路 ， 在Ｌ Ｅ Ｄ上 轮 流 显 示 。 （ ５ ） 配置 管理 。将 采集 到 的数 据 整定 值 、 数 据 保 存 窗 口大小 、 异 常数 据 阈值 、 上传数据格式、 上 传信 号 通 道 、 上 传 信号 时 间等 通过 Ｒ Ｓ ４ ８ ５接 口电路进 行远 程 配置 管理 。
式仅提 供异步电动机故障后的滞后信息 ， 不 能满 足 对 异 步 电 动 机 进 行 实 时 状 态 监 测 的 需 要 Ｊ 。 本 文 通 过 在 线
异步电动机DTC系统实验装置的设计
异步电动机DTC系统实验装置的设计丁湘;桂卫华;王雅琳【摘要】本文给出了基于DSP控制器和智能功率模块(IPM)的异步电动机直接转矩控制(DTC)系统实验装置的设计方案.经测试,此装置有丰富的功能和良好的性能.以此为平台,能方便的开展基于直接转矩控制的各种高性能控制策略的研究.【期刊名称】《自动化与信息工程》【年(卷),期】2004(025)001【总页数】3页(P15-17)【关键词】直接转矩控制;DSP;IPM【作者】丁湘;桂卫华;王雅琳【作者单位】中南大学信息科学与工程学院;中南大学信息科学与工程学院;中南大学信息科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM343异步电动机直接转矩控制（DTC）是德国 Ruhr大学 Depenbrock教授于上世纪80年代中期提出来的。
此后，各国研究人员对改进其性能做了大量的研究和尝试，各种基于先进控制理论和智能方法的控制策略相继提出，但由于算法复杂，多数仍停留在仿真阶段。
DTC在结构上特别适合全数字化，因此随着微控制器技术、计算机技术、电力电子技术的高速发展，许多以前难以实现的控制方案能够得以尝试，实验研究十分活跃。
本文针对高性能DTC控制策略对处理器、执行机构的速度和精度要求高的特点，提出了一套面向中小功率电机的实验装置设计方案。
DTC）采用定子磁场定向，直接在定子坐标系下计算与控制电机转矩；借助于离散的二点式调节产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制。
三相电压型PWM逆变器每一桥臂的通断分别用Sa、Sb、Sc表示。
值为1时，上桥臂导通，下桥臂关断；值为0时反之。
三桥臂组合状态（Sa,Sb,Sc）共有8种。
对应的电压矢量U1(Sa,Sb,Sc)为：其中E为逆变器支流侧电压。
8种电压矢量除两种是0电压外，另外六种构成正六边形，通过合理选择顺序，在异步电机上得到旋转定子磁场；0电压参与调节平均旋转速度。
7种电压矢量对于转矩和磁链有不同的控制作用。
电机运行状态监测与故障预警系统设计
电机运行状态监测与故障预警系统设计摘要：电机作为现代工业中不可或缺的重要设备之一，其运行状态的稳定性对于整个生产过程至关重要。
然而，由于电机在长期运行过程中容易出现故障，如电流过载、温度升高等问题，因此需要一种可靠的监测和预警系统来提前识别潜在的故障，并采取相应措施。
本文介绍了一种基于传感器技术的电机运行状态监测和故障预警系统的设计方案，并详细阐述了其工作原理和组成部分。
实验结果表明，该系统能够准确地监测电机的运行状态，并及时预警故障的发生，从而提高电机的运行效率和可靠性。
1. 引言电机是工业领域中广泛应用的一类设备，其稳定可靠的运行对于生产过程的顺利进行至关重要。
然而，由于长时间运行和工作环境的复杂性，电机容易出现各种故障，如过载、温度异常等，这些故障如果不能及时发现和解决，将导致设备停机、生产延误和安全事故等问题。
因此，设计一种高效可靠的电机运行状态监测与故障预警系统显得至关重要。
2. 系统设计方案2.1 传感器选择在电机运行状态监测与故障预警系统中，传感器是获取电机运行状态信息的关键部分。
在本设计中，我们选择了温度传感器、电流传感器和振动传感器作为主要传感器。
温度传感器用于监测电机的温度变化，通过与预设温度范围进行比较，可以预警温度过高的故障。
电流传感器用于监测电机的工作电流情况，当电流超过设定的阈值时，系统即发出预警信号。
振动传感器用于监测电机的振动情况，异常的振动可能代表电机内部出现故障，因此能及时预警。
2.2 控制模块设计控制模块是电机运行状态监测与故障预警系统的核心部分，负责数据采集、处理和预警信号的发出。
数据采集：传感器将获取的数据传输给控制模块，包括温度、电流和振动等信息。
数据处理：控制模块对获取的数据进行处理和分析，根据预设的规则和阈值进行判断，并生成相应的预警信号。
预警信号发出：当系统判断电机存在故障或异常情况时，控制模块会发出预警信号，以便操作人员及时采取措施。
2.3 用户界面设计为了方便操作人员监测电机的运行状态和接收故障预警信息，本系统设计了一个用户界面。