智能三相异步电机测试系统的设计毕业设计

目录摘要 .1关键词.11前言.21.1 研究背景及意义.21.2 研究来源及内容.31.3 研究目的.42测试系统原理与方案.43硬件设计.53.1数据采集系统的设计.53.1.1工作原理.53.1.2 电压、电流互感器的设计.63.1.3 A/D转化器的选用.63.2单片机以及按键部分的设计.83.3 LED显示部分的设计.10 4软件设计.104.1 主程序.104.2 数据采集程序.124.3 计算子程序.134.4 显示子程序、键盘输入子程序.165 结束语.176参考文献.17 致谢.18附录.20智能三相异步电机测试系统设计摘 要：三相异步电机作为 一种重要的机电产品，广泛的应用于从工农业生产到人们日常生活的各个领域。但是传统手动的操作的电机参数测试方法存在着测量时间不同步、人为因素影响大、工作效率低等缺点。智能三相异步电机测试系统采用单片机系统实现对于数据的采集和处理，以单片机系统构成的数据采集系统为核心，以键盘输入以及数据显示为辅助，实现测量三相异步电机绕组的电压、电流。通过个电参量与电压、电流的关系建立数学模型，实现有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等电参量的测量。介绍了系统的软件以及硬件的实现，并且通过实验验证了该系统的实用性、测量精度高、操作方便、系统可靠等诸多特点。关键词：单片机；异步电动机；电参量测量；Design Of Intelligent Testing System OfThree-Phase Induction MotorAbstract: Three-phase induction machines, one kind of important electromechanical product, are widely used in various fields, from industry, agriculture to household applications. But the traditional manual method of testing electrical machinery has a lot of shortcomings. For example, the measure time is often out of step, the human lilctor is of great impact, the efficiency is poor and so on. SCM systems are adopted in data collection and processing of this system. It uses SCM system as core and makes keyboard input and data display as assistance measures the voltage and current of three-phase induction motor. By building mathematics model according to the relations between electric parameters and voltage and current, the measurement of electric parameters such as real power, reactive power, apparent power and power factor, etc. can be carried out. This paper introduces the achievement of hard-ware and software of this system, and proves the practicality of it by experiment. Key Word: SCM; Induction Motor;Measuring Of Electric Parameter;1 前言1.1 研究背景及意义智能三相异步电机是一种重要的机电产品。在机械、钢铁、矿山、冶金、化工、石油、纺织、造纸、水泥、船舶、铁道等行业中，绝大部分生产机械都是采用电机作为原动机。国内的中小型智能三相异步电机以每年2%的幅度增长，人工进行电机测试以不能适应现代化生产要求。实现三相异步电机的自动化不仅是提高工作效率保证产品质量的需要，也是产品走向国际化市场的必要条件。近年来，智能三相异步电机的测试研究成为人们关注的课题之一。单片机的发展为三相异步电机的测试自动化提供了有力的手段，因此，研制一套高准确度、高自动化程度的三相异步电机的自动测试系统对于提高厂家的生产效率、减轻工作强度和提高产品质量有着很大的现实意义。 随着计算机技术和单片机技术的发展，数据采集技术和处理技术也发生了巨大的变化，对数据采集系统的精度、实时性提出了更高的要求，充分开发和利用计算机和单片机资源，将是数据采集系统的发展方向之一。虽然高性能的测试装置在国内外已有成型产品，但他们的价格是一般单位所无法接受的。因此，在计算机和单片机日益发展的今天，如何利用现有设备，使它与单片机技术相结合，从而实现实用、价廉，并且快速、准确的数据采集和处理系统，将具有极强的现实意义。国内外研究现状：在制造商控制和改进三相异步电机质量的过程中，参数测试的重要性是不言而喻的，因而自三相异步电机发明以来，专家学者们一直没有中断过对提高三相异步电机测试系统的自动化技术的研究和改进。 电机的自动化测试系统的生产与发展是与现代化科学技术的发展密切相关的，特别是与计算机科学和单片机技术的发展密不可分的。 上个世纪七十年代，随着大规模集成电路和单片机技术的发展，计算机开始进入微型化时代，出现了以微处理器为核心的微型计算机和单片计算机，同时数字化自动化仪器仪表已经普遍应用于测试领域，现代科学技术中的数字技术、自动控制和调节技术、编码技术、接口技术、A/D变换技术得到了新的发展。也为电机的微机化自动测试系统的产生提供了条件。国外最先采用微型计算机进行电机测试，实现自动测试和数据处理的如德国西门子公司为慕尼黑大学电机实验室制造的300型过程控制计算机，在电机实验中大大简化了各种参数的测量。日本国际检测器公司MDP101、MDP102型电机性能综合测试仪，可以自动测试电压、电流、转速、功率、效率、功率因数等十多个项目，并有微机进行快速数据处理。法国CEM公司也研制了自动测试平台，主要用于0.5KW-80KW三相异步电动机的测试，在国内也有一些单位研制电机的自动化测试系统，例如早期上海电器科学研究所研制，湖南仪表总厂生产DZW-1型电机微机自动化测试仪，可用于0.5KW-130KW三相异步电机的空载特性、短路特性、杂散损耗、温升特性、工作特性等的测试，但由于微处理器一般采用280芯片，使用系统软件开发周期长，硬件设计和调试工作量大，并且价格昂贵，不利于推广应用。 上个世纪八十、九十年代以来，由于计算机技术的飞速发展和普及，电机的自动化测试系统也得到了极大的发展，国内的许多科研单位开始研制以PC机为核心的电机自动测试装置，如上海电机技术研究所研制的AMT-1型电机性能综合测试仪，它采用双机系统结构，上位机采用PC/XT机，下位机采用STD工控机。天津正大电机技术研究所开发的GC-1电机自动测试机构与之相似，但是下位机改造成为带有标准接口的智能仪表。这些系统由于采用标准接口，方便了系统的组建和功能的扩充，并利用PC机丰富的软硬件资源，友好的人机对话界面和强大的数据处理能力，使系统在功能上、操作方便上都超过了国内以往的同类测试装备，但是它们也存在一些局限性和缺陷，诸如系统结构复杂、兼容性不好等问题，尤其是测试系统的数据管理功能不够完善。 测试系统技术的计算机化是现在的一个研究热点。在发达国家，智能仪器和计算机辅助系统已得到普及，国内的一些大学和科研院所，如：西安交通大学、浙江大学、上海电器科学研究所也开展了这方面的研究，研制了与国外相似的智能化测试仪器与测试系统。相信随着计算机技术、单片机技术、传感器技术的发展及制造商技术水平的提高，开发周期短、人机交流能力强、具有自动测试和自动分析能力的电机综合测试系统讲成为电机测试技术的主流。1.2 本课题的研究来源及内容本课题的名称为智能三相异步电机测试系统设计，电机参数的测试对于电机的设计、研究及运行有着重要的指导意义。长期以来，各种电机的测试设备一般为单件的专用仪器 ，作用方式也都是采用人工操作、人工读数和处理测量数据。这种情况下测试人员很辛苦，要做的工作量很大，试验一台电机往往需要较长的时间，测试效率低下，电机的运行参数不能做到监控，电气运行人员对电机参数变化以及特性得不到更快速、直观的了解。为了解决这一问题，决定在原有电机测试的装置基础上增加试验台与PC机的链接功能，构成一整套电机综合测试系统，方便工作人员对电机参数及特性的了解片机系统部分、稳压电源部分。数据采集系统包括互感器部分、采样保持部分