1. 研究目的与意义
随着电气技术的快速发展，人类已经进入一个新的社会，电机的发明正是推动社会发展的关键。电机不但成为人类生产和发展的主要设备，三相异步电机是各类电动机中应用范围最广，数量最多的一种，在各国的电动力机械中有90%的是异步电动机[1]。它具有结构简单、制造容易、维修方便、成本低廉等优点。因为三相异步电机有较高的效率和接近于恒速的负载特性，所以它在工业和农业中都是不可或缺的[2]。三相异步电机在长期运行后会发生多钟故障，如机壳带电、控制线路失控、绕组短路发热，这些状况不及时发现和解决将会导致三相异步电机的损坏，甚至带来更严重的危害。新日铁制铁公司对上个世纪不同年代建造的热轧车间由于电动机故障引起的损失进行了统计[3]，50年代建造的热轧车间停产损失为100%，60年代建造的生产线停产损失为220%，70年代生产线停产损失为375%。统计表明，电机故障造成的后果很严重，因此能够及时的检测到三相异步电机发生故障的原因，从而避免电动机损坏而造成经济损失显得极为重要。
最近的几年，我国的电机行业发展迅速。2003年，中小型电机行业协会对60家主要生产企业的统计资料表明[4]：2003年销售收入105.75亿元，同比增长49.3%，各类电机产量明显增多。该数据说明大型企业垄断大半个市场，这是市场竞争的必然结果，体现出该领域中的大型企业经营策略好，技术先进，发展空间大。随着电机的不断发展，三相异步电机的故障检测系统也在改进。传统的三相异步电机故障检测系统是通过故障前后电流量的变化为判断依据，这种方法已经很少采用，因为它为了保证系统的可靠性而牺牲了系统反应的灵敏度，对匝间短路、堵转、断条等故障的检测比较缓慢。相对而言，现代的智能化检测系统使用的较多，它是通过安装在异步电动机内部的温度传感器来实时测量绕组温度反应过负荷故障的。当绕组的温度超过了整定温度时，继电器会切断三相异步电机的供电电路，该系统故障检测的反映时间会滞后，因此其维护和检修却变得很困难。而电子式检测系统是通过检测电网电流的大小以及是否缺相来反映各种故障情况，但是在故障初期，产生局部故障且不产生过流现象，该系统将无法反映故障情况，在故障范围扩大且出现过流现象后，其才会正确反映出故障情况，导致处理不及[5]。由于三相异步电机发生故障的原因繁多，现有的系统无法全面的针对所有产生的原因，所以或多或少存在着缺陷。
综上所述，结合该领域发展现状和自身条件，本文将设计一个基于AT89S51单片机的三相异步电机故障检测系统，用于检测三相异步电机的常规故障，而三相异步电机的故障一般是由电动机过热造成的，电动机过热的主要原因分为负载过重，电源电压低，电源缺相启动或运行，相间的功率不对称。AT89S51单片机不同于其它单片机，它是一个低功耗，高性能的CMOS 8位单片机，片内含有4B的可反复擦写的只读程序存储器，采用ATMEL公司的高密度、非易性存储技术制造，兼容MCS-51指令系统及80C51引脚结构，一般用于嵌入式系统[6]。AT89S51单片机性能强大具有完整的输入输出、控制端口、以及内部程序存储空间；它易于学习，其语法结构与我们常用的C语言基本相同；它芯片价格便宜，程序烧写简单。此次设计会运用键盘、显示器和AT899S51单片机来实现人机交互、显示和控制的功能，设计电路分为超温取样电路[7]、过流取样电路、缺相和电压不对称取样电路和报警电路等。此设计将会通过显示器对三相异步电机的状况进行智能检测，利用人机工程学的基本理论做到人机数据互动，比一般系统更为准确,，利用单片机仿真实现整个系统，做起来更方便快捷。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容：
(1)熟练掌握AT89S51单片机基本原理；
(2)熟悉AT89S51单片机的硬件组成及结构；
(3)了解单片机在该领域应用概况；
3. 研究方法与步骤
拟采用的研究方法：
此设计的研究方法是结合相关的设计手册，辅助资料和国家有关规程，参考国内外最新的设计方法、研究成果和记以往的设计方案，结合自己查找的资料，方案，定出相关的设计方案，本方案计划在广泛查阅相关文献的基础上，设计基于单片机的故障检测系统。
4. 参考文献
[1] 王丽芳. 中小型三相异步电动机电磁计算程序[M]. 第一机械部上海电气科学研究所，1971.
[2] 王志新. 三相异步电动机的工作原理[M]. 机械工业出版社，2010.
[3] 虞济和. 故障诊断的基本原理[M]. 冶金工业出版社，1989.
5. 工作计划
(1）2017.2.20—2017.3.06 查阅资料，撰写开题报告；
(2）2017.3.06—2017.4.17 硬件功能分析，熟悉MCS-51系统指令及编程语言；
(3）2017.4.18—2017.5.14 设计电路原理图、编制应用程序；
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