2　综合保护开关的设计方案．5    

2.1 综合保护开关的主要功能5

2.2综合保护开关的系统组成5

2.3主电路的开关器件---固态继电器．6

2.4 综合保护开关的控制电路7

2.5 本章小结8

3  综合保护开关的保护功能．9

3.1 漏电保护9

3.2 短路保护．10

3.3 断相保护．10

3.4 欠压、过压保护．11

3.5 过载保护．11

3.6 本章小结．12

4  综合智能保护开关的硬件设计．13

4.1 信号输入电路设计．13

4.2 CPU主系统设计．.16

4.3人机接口电路设计.21

4.4外围电路设计．25

4.5固态继电器驱动电路设计．26

5  系统软件设计27

5.1数据采集子程序的软件设计．27

5.2CPU主系统控制的软件设计28

5.3定时器中断子程序的软件设计．29

6  结论30

附录一  信号采集电路．31

附录二  A/D转换电路设计．32

附录三  人机接口硬件电路设计．33

附录四  硬件总电路图设计．34

参考文献．35

致谢．36

1 绪论

1．1课题的研究背景

中国是一个能源大国，而煤炭资源在我国的能源消费领域占有重要地位。“以煤为主”的能源消费结构决定了我们必须去开发和利用煤炭新技术。

开发和利用煤炭新技术的焦点就在于我们如何在环境复杂的煤矿井下创造出相对安全的平台，为煤炭工人的生命做出保障，从而能有助于煤炭工程的计划与实施。

我国煤矿井下开采挖掘煤炭资源的常用工具是煤电钻。过去使用的煤电钻的综合保护开关技术已经十分地落后，交流接触器作为它的主要开关器件已不能再适应煤粉尘大，瓦斯等易燃气体多的煤矿井。传统的煤电钻如果由于工作环境恶劣导致产生漏电、短路、断相、欠压过压、过载等的故障，不及时处理，会造成很大的经济损失，危害人身安全。而且，在我国煤矿井下曾有多次大型事故的爆炸现象来自于瓦斯爆炸。鉴于以上种种复杂的情况，那么本课题设计的研究背景就清晰明了了。为了解决目前煤矿井下使用的工具煤电钻的技术问题，我们需要引进交流无触点开关替代过去的有触点交流接触器，从而解决电气火花和瓦斯爆炸等的电气事故，降低发生线路故障的频率，提高煤矿井下的安全等级。本设计使用固态继电器作为开关回路的元器件，理由有如下2点：(1)固态继电器是无触点开关技术在继电器上的一种应用，它是由电力电子功率器件、分立电子器件、微电子电路组成的。(2)固态继电器为了隔离内部的输入与输出，采用了光电耦合器技术，起到了硬件抗干扰的效果。而需要完成本设计的制作，需要考虑两大方面的内容。其一：我们要装备完善的综合保护器，可以以最快地速度切断故障电路，保证设备不被损坏。其二：完善的综合保护装置需要由固态继电器来控制，并且由89C51单片机微处理器为核心来控制固态继电器的通断。形成对煤电钻等的电气设备的智能保护，实现远程监控，故障记录，在线调试等的功能。

1.2 课题研究的目的与意义论文网

本课题研究的重点在于如何使用交流无触点开关控制煤电钻的开关与通断。以往，煤矿井下煤电钻综保主电路开关使用的是真空交流接触器开关，它存在着许多缺点：控制保护技术落后，体加大，造价高，开关寿命不长，操作控制不便。因此，开发一种性能稳定、保护齐全、动作快、灵敏性高、可靠性好的煤电钻综合保护装置十分地重要。