




已閱讀5頁,還剩3頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
交流接觸器的智能化設(shè)計方案摘要:隨著智能化技術(shù)水平的不斷提高、制造工藝的飛速發(fā)展以及工業(yè)控制對電器設(shè)備要求的不斷提升,現(xiàn)在市場上銷售的各式各樣的電器產(chǎn)品已經(jīng)日益趨向智能化了。而作為人們?nèi)粘Ia(chǎn)和生活中常用的一種電器,接觸器也就如雨后春筍般的應(yīng)運而生了。本文將以交流接觸器為藍(lán)本,著重從以下幾方面討論其智能化設(shè)計的目標(biāo)和方案:其一,通過對接通過程中操作線圈電壓的動態(tài)控制,實現(xiàn)對接通過程電磁力的動態(tài)調(diào)節(jié),以控制鐵芯撞擊能量,減小觸點接通時的彈跳,并提高其機械壽命;其二,在接點接通后,減小操作線圈供電電壓,降低線圈損耗,節(jié)省電能,減小鐵芯的交流噪聲。其三,減小主觸點在接通、分?jǐn)噙^程中的電弧能量,提高接點電氣壽命;其四,通過對系統(tǒng)的過壓、欠壓及缺相運行進行監(jiān)測,使其擁有相對應(yīng)的保護措施;其五,對接觸器主觸頭的溫度進行實時監(jiān)測并作出相應(yīng)的保護;其六,賦予交流接觸器以通信功能,使其能和計算機及因特網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸和交換。 關(guān)鍵詞:接觸器智能 脈沖調(diào)制信號調(diào)理線圈電壓一、 引言智能化電器是在傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備中引入計算機技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)而形成的新一代開關(guān)電器,具有微機測量、微機保護、網(wǎng)絡(luò)通信以及在線監(jiān)測等基本功能。在智能化電器中,采用微機測量、保護和控制技術(shù),能夠部分或全部取代傳統(tǒng)開關(guān)設(shè)備的二次系統(tǒng);引入網(wǎng)絡(luò)通信功能,可以實現(xiàn)電器與電器之間以及電器與電力自動化系統(tǒng)之間的信息交換和信息共享;而利用現(xiàn)代傳感技術(shù)則可以對開關(guān)電器的運行狀態(tài)進行在線監(jiān)測?;谝陨纤觯絹碓蕉嗟膫鹘y(tǒng)一次開關(guān)元件,諸如隔離器、熔斷器、斷路器、接觸器、繼電器以及其他一些主令開關(guān)設(shè)備已經(jīng)實現(xiàn)了智能化的設(shè)計和生產(chǎn)。并且隨著技術(shù)的不斷革新,其智能化的設(shè)計方案也越來越完善。二、 交流接觸器智能化改造的目的及現(xiàn)實意義交流接觸器是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防工業(yè)、科研部門及民用住宅等行業(yè)不可缺少的電氣設(shè)備。傳統(tǒng)的交流接觸器是利用電磁原理通過利用電磁原理通過控制電路可動銜鐵運動來帶動觸頭控主電路通斷的。在這種情況下,動、靜鐵心閉合時會發(fā)生碰撞,引起觸點的二次振動。二次振動不僅加速了觸點磨損,而且可能產(chǎn)生觸點熔焊,嚴(yán)重影響接觸器工作可靠性和機械壽命。而且傳統(tǒng)交流接觸器在吸合或開斷過程時,由于觸頭本身和周圍介質(zhì)中存在著大量可被游離的電子,那么在外電壓的的作用下會產(chǎn)生很大的電弧,這樣會進一步影響接觸器的電氣壽命。隨著微電子術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展,用了單片機控制接觸器的動作, 并用新型的電磁材料來制鐵心所制成的智能型交流接觸器,,既能達到遠(yuǎn)距離控制,頻繁操作交、直流主電路和大容量控制電路的目的,又具有電子設(shè)備操作頻率高、使用壽命長、動作時間短的優(yōu)點, 同時還可實現(xiàn)無弧通斷電路。這不僅大幅度提高了交流接觸器的性能指標(biāo),而且增強了控制功能 。三、 智能交流接觸器的基本原理和功能 通信總線計算機網(wǎng)絡(luò) 電流反饋 電壓反饋 圖1 智能交流接觸器原理框圖。 1、系統(tǒng)過壓、欠壓及缺相運行保護功能圖1 中:QF 為低壓斷路器,用于電源;KM 為普通交流接觸器;FL 為分流器。工頻電正常時,相電壓為220 V,線電壓為380 V。通過對負(fù)載各相電壓的監(jiān)測判斷,即可知道系統(tǒng)是否處于過壓、欠壓及缺相運行( 如某相電壓為零),并作相應(yīng)處理。若系統(tǒng)缺相,可立即封鎖PWM信號,使系統(tǒng)停止運行并在顯示器上顯示故障信息。若系統(tǒng)處于欠壓狀態(tài),可以給出故障報警及顯示實際電壓,但不立即停止系統(tǒng)運行,當(dāng)欠電壓超過允許的范圍或欠壓時間超過允許的范圍時再停止系統(tǒng)運行;通過對負(fù)載電流的監(jiān)測判斷,就可以知道系統(tǒng)是否處于過載運行,如果過載,給出報警,當(dāng)過載時間超過允許的時間,即可停止系統(tǒng),并顯示過載故障信息;2、接觸器觸頭高溫報警功能通過對觸頭溫度及負(fù)載端電壓監(jiān)測即可以知道觸頭接觸是否良好,接觸電阻是否過大。若檢測到負(fù)載端電壓低于正常值并且觸頭溫度過高,就給出觸頭接觸故障報警,以使工作人員在生產(chǎn)終止時能夠進行及時檢修;若系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)出線圈斷開信號( 即封鎖PWM 信號),而依然能夠檢測到負(fù)載電流,說明主觸頭熔焊或者機械故障,應(yīng)立即發(fā)出跳閘信號,切斷前級低壓斷路器,防止產(chǎn)品報廢,同時給出故障報警。3、操作線圈電壓的動態(tài)調(diào)節(jié)功能接觸器線圈采用直流供電,交流電經(jīng)過整流后,通過降壓斬波電路加到線圈上,改變IGBT 驅(qū)動信號Ug的脈沖寬度,即可改變線圈上的直流電壓。根據(jù)接觸器吸過程及保持要求設(shè)定的操作線圈電壓調(diào)節(jié)曲線,實時地計算電力電子器件在每個周期中的開通時間,并向器件輸出相應(yīng)的控制脈沖。這不僅可以進一步降低線圈損耗,還可以抑制電磁鐵由交流供電時產(chǎn)生的噪聲。4、接觸器的無弧接通和分?jǐn)喙δ苋鐖D2所示在接觸器吸合操作時,智能監(jiān)控器在接通接觸器操作線圈電壓前,首先根據(jù)負(fù)載的功率因數(shù)選定晶閘管的觸發(fā)相角,分別向三只晶閘管發(fā)出門極脈沖,使晶閘管導(dǎo)通并保證負(fù)載電流為正弦。監(jiān)控器監(jiān)測三只晶閘管的工作狀態(tài),選擇合適的時刻接通接觸器操作線圈,使其主節(jié)點在三只晶閘管均處于導(dǎo)通狀態(tài)時接通,實現(xiàn)零電流、零電壓下吸合,從而避免了因接點的彈跳產(chǎn)生電弧。在接點可靠閉合后,負(fù)載電流由晶閘管轉(zhuǎn)移到接觸器主接點,監(jiān)控器停止晶閘管的觸發(fā)脈沖,晶閘管關(guān)斷。分?jǐn)嗖僮鲿r,監(jiān)控器按照與吸合操作時相同的觸發(fā)相角分別向三只晶閘管發(fā)出門極脈沖,然后在合適的時刻切斷接觸器操作線圈電壓,使主觸點分?jǐn)鄷r刻三只晶閘管能同時導(dǎo)通,主接點將在零電壓下分?jǐn)?,使?fù)載電流從接觸器主接點轉(zhuǎn)移到晶閘管。監(jiān)控器確定分?jǐn)嗖僮魍瓿珊螅V瓜蚓чl管輸出觸發(fā)脈沖,晶閘管將在承受反向電壓是自動關(guān)斷。CBAVTBVTAVTC負(fù)載圖2混合式交流接觸器的主電路結(jié)構(gòu)5、利用單片機與中央控制計算機的雙向通訊,可以形成局域控制網(wǎng)絡(luò)和簡單DCS系統(tǒng),即所謂的分布式控制系統(tǒng)。電壓感器人機 交互 模塊 通信 模塊四、 智能交流接觸器的硬件設(shè)計觸頭溫度檢測模塊電壓信號檢測調(diào)理模塊線圈電壓控制模塊中央控制模塊電流感器電流信號檢測調(diào)理模塊電源模塊 圖3接觸器硬件結(jié)構(gòu)框圖1) 中央控制模塊中央控制模塊采用C8051F040單片機為核心。芯片 是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU。內(nèi)核采用高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051 兼容的CIP 51 內(nèi)核(可達25 MIPS);64 KB 在系統(tǒng)編程的Flash 存儲器;具有SPI、SMBus、I2C 和2 個UART 串行接口;真正12 bit、100 kS /s 的ADC 和DAC;全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口( JTAG口),支持觀察和修改寄存器、存儲器,支持?jǐn)帱c、觀察點、單步及運行和停機命令。其工作電壓為2. 7 3. 6 V,工作溫度為 45 + 85 ,片內(nèi)資源豐富,編程簡單,完全適用于工業(yè)現(xiàn)場。2) 電壓和電流信號檢測調(diào)理模塊電流信號檢測調(diào)理模塊包括阿信號調(diào)理和采樣環(huán)節(jié)。信號調(diào)理電路把電流互感器的二次輸出電流變?yōu)榕c采樣環(huán)節(jié)模擬輸入端兼容的電壓信號(電壓信號則直接輸入),由采樣電阻、阻容濾波電路和比例放大器的環(huán)節(jié)組成。來自互感器二次的電流信號通過橋式整流和采樣電阻,變換為極性為負(fù)的單極性電壓信號,再經(jīng)阻容濾波和反相比例放大,輸出與采樣環(huán)節(jié)中A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸入端兼容的正極性電壓信號。圖4為電流信號調(diào)理模塊電路原理圖。全橋整流比例放大 A/D電流互感器輸出GND圖4電流信號調(diào)理模塊的電路原理圖3) 電源模塊本設(shè)計的智能交流接觸器供電電源的能量直接取自一次電路中的電流互感器,電源模塊主要給中央控制單元供電,另外電壓和電流信號檢測調(diào)理模塊中的A/D轉(zhuǎn)換器的電源也由它提供。如圖5所示,電源模塊采用lm317可調(diào)節(jié)3端正電壓穩(wěn)壓器,可實現(xiàn)輸出電壓范圍1.2伏到37伏,并能夠提供超過1.5安的電流圖5電源模塊的原理圖4) 線圈電壓控制模塊目前,我國使用的交流接觸器一般為交流吸合、交流吸持和隨機分?jǐn)?,且線包電壓有220 V 和380 V 之分。試驗可知,無論是380 V 還是220 V線包,只要加上不低于160 V 的直流電壓,接觸器均能可靠吸合,并且不會產(chǎn)生1、2 次彈跳,此時只要維持吸持電壓不低于直流15 V,就可以穩(wěn)定地保持吸合狀態(tài)。采用直流PWM 降壓斬波電路可以很容易地控制加在線圈上的直流電壓,改變功率開關(guān)管IGBT 的柵極一個周期的導(dǎo)通時間ton(PWM 波脈沖寬度),即可改變加在線圈上的直流平均電壓U0: 式中E整流裝置輸出直流電壓T脈沖周期ton功率管一個周期的導(dǎo)通時間5) 觸頭溫度檢測模塊美國Analog Device公司所開發(fā)的AD590是體積小、使用方便的溫度傳感器。其輸出電流與開氏溫度成正比,開氏溫度0度時輸出0A,開氏溫度每上升1度電流增加1uA。其有效溫度感測范圍為55150度,可采用的電源范圍為430V。測量結(jié)果以9 12 bit 數(shù)字量方式串行傳送,當(dāng)檢測到的觸頭溫度大于設(shè)定溫度值時,則觸點接觸電阻過大,需要維護,給出故障報警。6) 人機交互模塊人機交互模塊主要配置保護動作閾值的整定輸入和系統(tǒng)故障顯示以及故障報警。保護動作閾值整定輸入采用鍵盤鍵入,故障顯示采用LCD顯示器顯示,故障報警采用蜂鳴器報警。7) 通信模塊通過單片機的串行口與微機RS232相聯(lián),從微機鍵盤或鼠標(biāo)修改單片機的控制參數(shù),同時將單片機的各路電流采集值讀回微機顯示。這樣聯(lián)網(wǎng)后可對各被控對象的運行狀態(tài)實時監(jiān)控,易于操作。五、智能交流接觸器軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件主要有以下模塊構(gòu)成:主程序、初始化子程序、PWM 產(chǎn)生子程序、鍵盤中斷服務(wù)程序、故障保護中斷子程序、溫度采集程序、AD 采集子程序、數(shù)據(jù)處理子程序及顯示程序等,其中故障保護中斷優(yōu)先級最高。主程序流程如圖6 所示。圖6 主程序流程圖六、綜述綜上所述,本次交流接觸器智能化設(shè)計的方案包含了以下幾方面: 實現(xiàn)了三相電路的零電流分?jǐn)嗫刂?無弧或少弧分?jǐn)?接觸器電壽命大大提高; 通過單片機程序控制,對應(yīng)不同電源電壓,接觸器可以選擇相應(yīng)的最佳合閘相角,具有選相合閘功能; 通過單片機程序使接觸器在直流高
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- GFRP筋-重晶石防輻射混凝土粘結(jié)性能試驗研究
- 關(guān)漢卿《救風(fēng)塵》的電視劇改編研究
- 創(chuàng)客大賽培訓(xùn)
- 兒童肺炎合并心衰補液診療要點
- 肺患者健康宣教
- 家庭科學(xué)教育實施策略
- 頤和園介紹課件
- 健康傳播常用方法
- 小班培訓(xùn)詐騙案例分享
- 預(yù)防要先行班會課件
- 中國移動公開競聘考試題庫(含答案)
- DLT 572-2021 電力變壓器運行規(guī)程
- HJ 636-2012 水質(zhì) 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法
- 成都市2022級(2025屆)高中畢業(yè)班摸底測試(零診)數(shù)學(xué)試卷(含答案)
- 社會主義核心價值觀融入幼兒園班級管理課程教學(xué)探索
- 《公平競爭審查條例》微課
- 四年級下冊混合計算400題及答案
- 餐廳值班管理培訓(xùn)
- OQC出貨檢驗技能培訓(xùn)
- 旅游產(chǎn)業(yè)行業(yè)分析
- 2024年四川成都市第八人民醫(yī)院人員招聘13人歷年高頻考題難、易錯點模擬試題(共500題)附帶答案詳解
評論
0/150
提交評論