1、及来自单片机的复位信号。其输出包括两路电平信号，路经非门驱动光耦，从而驱动硬件保护继电器的线圈另路作为硬件保护动作与否的信号输入单片机。当电动机的线电流因故障而增大到倍额定电流时，本电路需发出保护动作信号，使电动机从电网上切除保护动作后，因为来自图的线形整流滤波电路的电平信号已变成零，所以本电路还需有维持保护动作信号电平的功能。当输入电平大于特定值时，输出高电平驱动硬件保护继电器的线圈，保护动作，输入电平降为零，此时形成的正反馈回路使得的脚电平始终大第页于脚的电平，输出保持在高电平，这也就使得图中的的线圈始终维持在失电状态。当单片机发出低电平复位信号时，导通，的输出低电平，这也就使得的线圈得电，电动机重新接入电网。是比较器输出端的上拉电阻。和电位器构。
2、。代入式得。充分考虑安全余量后，选择。保护器硬件抗干扰分析以及抗扰措施本设计的噪声源主要来自保护器内部的各电路元器件产生的固有噪声来自保护器内部的感性负载切换时产生的噪声来自保护器外部的感性负载切换时产生的噪声电动机接触器切换时产生的噪声直流电源部分的噪声干扰等。第页为抑制来自保护器内部的感性负载切换时产生的噪声，在单片机驱动继电器的电路中采用光耦隔离。并在继电器线圈上并联二极管，以抑制继电器线圈产生的反电动势干扰。在单片机驱动继电器的电路中采用光祸隔离也同时抑制了来自保护器外部的感性负载切换时产生的噪声。在直流电源输入端并联滤波电容是本设计对来自直流电源部分的噪声干扰的主要抑制方法。电动机节能保护器的软件电路设计与分析系统软件采用汇编语言编写，采用。
3、为转子相电抗的折算值为激磁电阻第页为激磁电抗为转子电流的折算值为激磁电流。图电动机的电流矢量图当电动机空载时，转子转速接近于同步转速，转差率,∞，转子相当于开路。此时转子电流接近于零，定子电流基本上是激磁电流。即式中，为定子空载电流。式可表示为图的矢量图。分析电动机由接转换为接运行时，定子电流，随负载的变化情况，则需分析定子空载电流和转子折算电流随负载变化的情况。空载电流方面，电动机的电势平衡条件为因为很小，故可以认为，当电动机由接转换为接运行时，定子每相绕组上感应的主电势将近似地随的降低而降为接时的。由式中，为定子每相绕组串联的匝数为绕组系数为定子绕组回路的磁通最大值。第页可见的平均值至其最大值的变换系数。当的。
4、成分压电路，提供比较参考电压可通过调节。起到抗干扰，稳定参考电压的作用，其值取。与组成的充电回路可使得保护器上电时，硬件保护保持在未动作状态。在回路中起限流作用。选择参数时需让的充电回路时间常数小于的充电回路时间常数，这样就可消除对电路的负面影响。本设计选为，基本上可以使保护器上电时硬件保护维持在未动作状态。现在对和构成分压电路的比较参考电压的进行下列计算。考虑到放大器构成的整流电路的输出电压也即硬件保护环节和转换环节的输入电压最大只能到，此次设计将硬件过流保护的动作值设为倍的额定电流值。则硬件过流保护的动作值在单电源的工作条件下带上拉电阻，输出的高电平至少为，输出的低电平最多为。由叠加原理可得当硬件保护未动作时，。代入式得。当硬件保护动作后。
5、节能保护器的优点十分明显成本低控制简单接线容易重量轻体积小无谐波污染切换与启动过程时间很短。但由于使用转换节能保护器的电动机端电压只有和两种，所以转换节能保护器的节能效果不如电子式软启动器。本文主要内容本文主要从理论上分析异步电动机转换节能的基本原理，并在此基础上提出了套由单片机控制的转换节能保护器的设计方案。经过对单片机应用的分析后，选择适合的单片机用以完成设计对设计。并进步对节能保护器在设计过程中有影响的因素分析，最后完善整套设计方案。第页三相异步电动机节能原理分析从三相异步电动机的功率损失分析，近而运用分析的具体情况来分析运行的工作特性。从而得出丫转换节能的原理。三相异步电动机的功率损失电动机是靠电磁感应原理工作的，它向电网吸取能量，从轴上输出。
6、措施单片机在程序执行过程中，因各种干扰的存在，会使得出现，单片机程序便脱离正常轨道运行，出现跑飞现象。当程序跑飞到个单字节指令上时，便自己自动纳入正轨当程序跑飞到个双字节指令上，若恰恰在取操作码时刻落到其操作数上，则误把操作数当成操作码，程序仍将出错当程序跑飞到个三字节指令上时，由于有两个操作数，则误把操作数当成操作码的机率就更大。为尽量减轻跑飞现象对整个系统造成的严重后果，在程序设计时，需加入些抗干扰措施，以尽快将跑飞的程序拉回来。指令冗余。指令冗余是指对些重要指令的连续重复以及在关键地方人为地插入些单字节指令。例如对保护动作指令可在程序中写入可降低该指令不被执行的概率。还可以在双字节指令和三字节指令后插入两个单字节指令，这可以保证其后面的指令不会。
7、电动机而言，还包括滑环与电刷之间的摩擦损失。通风损失大约和空气流通速度的立方成正比。般，对于确定的在用电动机，可认为其机械损失为常量。杂散损失电动机的杂散损失包括铁杂损失和铜杂损失。铁杂损失由于齿磁通在转子旋转时发生脉动而产生的，通常称为脉动损失或表面损失。近似认为铁杂损失与外加电压的平方成正比。铜杂损失是由于高次谐波磁势的影响产生的。近似认为铜杂损失与电流的平方成正比，随负载的变化而变化。杂散损失部分取决于电压，部分取决于电流。对于感应电动机来说，铜杂损失是主要的，约占电动机杂散损耗的感应电动机杂散损失在总损失中占的比例很小。在小型铸铝转子笼型感应电动机中，满载下杂散损失可达输出功率的，在大型的感应电动机中，杂散损失般为输出功率的。总损失图感应电。
8、件保护误动作。第页图电动机节能保护器的程序流程图电动机进入启动过程后，单片机调用启动延时子程序，判断启动过程中不平衡故障。若有，则保护动作，单片机进入等待复位状态若无，则启动延时过后，程序转入下环节。第页启动过程结束后，单片机循环调用过流反时限判断子程序三相电流不平衡判断子程序和判断切换子程序。若有保护动作，单片机进入等待复位状态若满足切换条件，则发出切换信号，继续循环调用上述三个子程序如发现硬件保护动作，则单片机直接进入等待复位状态。为了防止电动机在临界负载点附近发生频繁的切换又称临界点振荡，单片机在通过采样采入临界负载率以后，程序需加入回差值，本设计的回差值设为。回差值设定临界负载率的调整均为抑制临界点振荡的有效方法。保护器软件抗干扰分析以及抗扰。
9、机械能。在电能转换为机械能的过程中，不可避免地会有些能量损失。例如铜损失铁损失机械损失和杂散损失。铜损失电动机的铜损失包括定子铜损失和转子铜损失凡。它们是由定子电流和转子电流流过定子转子绕组而产生的。式中，为定子每相电阻为定子每相电流。式中，为转差率为电磁功率。铁损失电动机的铁损失包括磁滞损失和涡流损失，它是铁芯在磁场中受交变磁化作用产生的。式中，为常数为电源频率为磁通密度。由于式中，为磁通量第页为定子绕组的感应电动势为定子绕组的相电压。认为铁损与端电压的平方成正比。由于转子电源频率很低,转子的铁芯损失很小，忽略不计。因此认为从空载到额定负载的范围内，仅是定子铁芯损失。机械损失电动机的机械损失包括通风损失和轴承摩擦损失。对于绕线式异步。
10、最大值为时，的仿真波形如下图从至的全局波形从图上可以看出，的波形无超调量，不会造成保护误动作从到的上升时间小于，该响应速度对于控制对象为电动机的系统来说，是符合要求第页的。放大波形后额定电流下的纹波小于，远小于单片机结果的每个单位对应的，由的纹波引起的误差远小于由单片机转换引起的误差。该线形整流电路满足本系统的要求。硬件保护电路单片机保护的环节较多，可能导致动作较慢。当电动机短路电流过大时，若过流保护没能及时动作，电动机可能损坏，甚至烧毁。为解决这个问题，系统采用迟滞比较器电路作为电动机硬件过流保护。图为硬件保护电路的原理图。图硬件保护电路原理图硬件保护电路为由单电源接法的电压比较器构成的迟滞比较器电路。其输入包括来自图的线形整流滤波电路的电平信号，。
11、动机的功率图图中，为输入功率第页为机械功率为输出功率。电动机的总损失由定子铜损失转子铜损失铁损失机械损失和杂散损失组成。即转换的工作特性转换后是否节能的核心问题是施加到定子每相绕组上的电压，降为接时的，使得电动机的铁损降低为接时的，同时电动机的定子铜损与转子铜损根据负载变化而变化。所以电动机总的损耗是增加还是减少，则需根据负载而定。电动机的工作特性，是指在电网电压，频率时，电动机在接和接两种状态下定子电流功率因数,效率与负载率的关系。其中式中的为额定功率。下面对转换时各项关系分别进行分析。与关系分析三相交流异步电动机的定子相等效电路如下图所示图三相交流异步电动机的定子相等效电路图中，为定子每相绕组的电抗为转子相电阻的折算值。
12、模块化结构设计，主要由主程序判断启动子程序启动延时子程序转换子程序过流反时限判断子程序三相电流不平衡判断子程序判断切换子程序等多个子程序组成。程序流程图与调试过程电动机节能保护器的程序流程图如图所示。调用过程如下单片机上电后，主程序先进行开机自检，然后设定各口定时器包括看门狗定时器的工作状态，再对程序中用到的变量信号量进行初始化，并使用定时器中断和中断。系统初始化完毕后，调用判断启动子程序，先判断电动机在下还是下启动，并以此为依据设定相关参数的值，再根据转换结果判断定子电流是否为零。若为零，则电动机未进入启动过程，继续调用判断启动子程序若不为零，则表明电动机已进入启动过程，程序转入下环节。判断启动过程中需给硬件保护电路发复位信号，以防止保护器上电时硬。
参考资料：
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三相异步电动机节能保护器的设计1
