二十一世纪对建筑施工的要求是节能、环保、安全.现在已普遍使用的钻孔机等机械化施工设备由于主要是人工操作缺少必要的监控设备,运行效率低、耗能严重、故障率高.该课题主要针对钻孔机的三相异步电动机作为对象,利用现代的电力电子器件和计算机的嵌入式处理技术和智能控制理论,研究钻孔机的节能与保护装置的应用.论文综述了国内外异步电动机节能保护的方法和装置,结合钻孔机的工况特点,发现负载成间歇性变动、轻载效率低是能量浪费的主要原因,也是大部分节能控制装置研发的主要出发点.在这个领域虽然取得了一系列成果,但是都还存在一定的弊端.论文先紧密围绕着异步电动机轻载节能这一点,从能耗的角度,并利用电机拖动的有关理论,深刻挖掘了轻载效率低下的原因,和使其效率提高的电压调节规律及其调节范围,接着运用电力电子变流的相关技术,结合调压规律和电动机负载的变动规律,采用了基于电流过零信号作为同步信号的恒定电流断续角的触发方案,通过分析比较及定量地计算,验证了这种触发方案能够根据负载的变动自适应的调节定子的端电压.文中相应的计算是以55kW电动机为参考,在MATLAB6.1的环境下通过相应的程序计算得到的,并利用了Simulink中的PowerSystemBlockset模块对调压过程和系统作了仿真.基于这些理论准备,设计了以Microchip公司的PIC单片机为核心的节能保护装置,并详细给出了硬件原理和软件流程.最后引入专家系统作故障诊断,可以起到保护作用,同时经相应的推理,给出故障的原因,这里简化了算法易于工程上的实现.经过相应的实验,证实了系统能够达到设计的要求.该系统是利用电力电子,传动与人工智能等方面的理论,设计出的控制器,具有结构简单、智能化强、节电效果显著等优点,尤其是在轻载的情况下,节电效果更佳,另外,有效地解决了提高系统的动态响应和充分节能之间的矛盾.