【正文】 ............................................................................... 20 防雷器元件的認(rèn)識(shí) ................................................................................................................. 21 第 6 章 展望 .............................................................................................................................................. 25 第 7 章 總結(jié) .............................................................................................................................................. 25 致謝 ............................................................................................................................................................... 26 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................................... 26 1 第 1 章 緒 論 研究目的和意義： 家用電器保護(hù)器是發(fā)電、供電、用電系統(tǒng)的重要器件。文中首先探討了冰箱保護(hù)器的價(jià)值和發(fā)展?fàn)顩r，并提出了設(shè)計(jì)的主要任務(wù)和內(nèi)容。 貴州民族大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 電冰箱保護(hù)器的設(shè)計(jì) 系 部： 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 2021 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2021 年 5 月 27 日 I 電冰箱保護(hù)器的設(shè)計(jì) 楊勝林 摘要 ： 隨著我國(guó)人們生活水平的提高，電冰箱已經(jīng)逐漸成為我國(guó)廣大居民家庭生活必備的一種家用電器。然后分析了電網(wǎng)過(guò)、欠壓、突然斷電和雷電襲擊時(shí)，壓縮機(jī)受到的影響，并根據(jù)其工作原理，繪制電路原理圖，進(jìn)行元器件的選擇與計(jì)算，設(shè)計(jì)相應(yīng)的仿真。它是跨行業(yè)、量大面廣、節(jié)能效果顯著的節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品。 1956年，國(guó)內(nèi)第一臺(tái)電冰箱在北京“雪花”冰箱廠研制成功。 3 本課題的主要任務(wù)和研究?jī)?nèi)容 本課題的主要任務(wù) 電冰箱是一種間歇工作的家 庭電器，在接通電源后，其壓縮電動(dòng)機(jī)處于啟動(dòng)、運(yùn)行、終止的反復(fù)循環(huán)過(guò)程。因?yàn)閴嚎s機(jī)工作時(shí)，壓縮泵一側(cè)自蒸發(fā)器將低壓制冷劑蒸發(fā)抽出，經(jīng)過(guò)壓縮成為高溫高壓蒸汽，自另一側(cè)送往冷凝器，實(shí)現(xiàn)向空間排熱。 正確設(shè)計(jì)電路圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)電冰箱延時(shí)保護(hù)的設(shè)計(jì) 由電冰箱的壓縮機(jī)的工作原理可知，在電冰箱的壓縮機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，不允許在電源突然中斷后的短時(shí)間內(nèi)重新接通電源，而應(yīng)使電冰箱必須經(jīng)過(guò) 5分鐘后才能恢復(fù)供電，才 不會(huì)影響電冰箱的正常工作和人們的日常生活。 蒸氣壓縮式電冰箱組成結(jié)構(gòu)如圖 21 所示，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、干燥過(guò)濾器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器等部件組成，其動(dòng)力均來(lái)自壓縮機(jī)，干燥過(guò)濾器用來(lái)過(guò)濾贓物和干燥水分，毛細(xì)管用來(lái)節(jié)流降壓，熱交換器為冷凝器和蒸發(fā)器。所以重中之重就是要保證電冰箱的電源保持在正常電壓范圍內(nèi)工作，否則冰箱自動(dòng)的斷電進(jìn)行自我保護(hù)。如果外部的條件發(fā)生改變，電冰箱的正常工作就可能受到破壞，甚至毀壞電冰箱。因此，分析電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，找出各種異常情況下的電流特征，是進(jìn)行壓縮機(jī)故障判斷和有效保護(hù)的基礎(chǔ)。 如果在電源電壓低于允許的下限值的情況下啟動(dòng)，會(huì)因啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足，造成電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，勢(shì)必迫使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流成倍增長(zhǎng)，超過(guò)設(shè)計(jì)的允許的限度。 電冰箱在出售時(shí)，生產(chǎn)廠家一般都不配備斷電保護(hù)器，市場(chǎng)上銷售的斷電保護(hù)器，一般也都不具備智能延遲作用。 10 第 4 章 電冰箱 欠壓、過(guò)壓、延時(shí) 保護(hù)器的設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì)思路 圖 41電冰箱內(nèi)部保護(hù)設(shè)計(jì)思路 電路組成框圖 設(shè)計(jì)的電路組成圖如圖 42 所示，該圖主要由一個(gè) LM339 電壓比較器件、一個(gè) NE555 定時(shí)器和一個(gè)繼電器構(gòu)成整個(gè)電冰箱內(nèi)部的保護(hù)系統(tǒng)： 圖 42 電冰箱內(nèi)部保護(hù)框圖 交流電源 橋式整流電路 延時(shí)電路 正常電壓范圍 過(guò)壓大于 260V 低壓低于 180V 工作 停止工作 停止工作 11 工作電路原理 C30 .1 u FC50 .1 uG NDD21 0 A 0 2C20 .1 u FQ22 N22 2 2R44 7 kD31 0 A 0 2R61 0 kR51 0 kVI3VO1GND2U1 7 8 L 1 2C42FC62FR11kR24 .7 kQ12 N22 2 2C150uFR31 2 0 0 kT R 1T RA N 2 P 2 SB R 1B RI DG E73%R V 11k57%R V 21kR4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U4NE 5 5 5321411U 2 : AL M 3 3 9567411U 2 : BL M 3 3 9123U 3 : A4 0 8 1D1L E D B I B YR L 1RLY S P C OM O T O R2 2 0 V 圖 43 電冰箱內(nèi)部保護(hù)器線路原理圖 其中由 LM339 的兩個(gè)比較器和 RP RP3 等組成過(guò)電壓、欠電壓 檢測(cè)電路，其中 L1A 比較器用于過(guò)電壓檢測(cè)， L1C 比較器用于欠電壓檢測(cè)； VT1 構(gòu)成電子開(kāi)關(guān)，其中 LED 為電壓指示燈，當(dāng)電壓在市電正常范圍內(nèi)（ 180V— 260V），該燈發(fā)亮，否則會(huì)熄滅； NE555 時(shí)基電路組成延遲記憶電路。當(dāng)電壓恢復(fù)正常時(shí)，電路要延遲 5min 左右才向電冰箱供電。因?yàn)樵?proteus 中 LM339 不能進(jìn)行仿真，可以用同樣功能的 LM324 代替； 因?yàn)槿朔€(wěn)壓電源會(huì)受到輸入電壓大小波動(dòng)的影響，為了使 Rv Rv2 的電壓保持穩(wěn)定 ， 所以在穩(wěn)壓源添加一個(gè) 12V 的直流穩(wěn)壓電源。 C30 .1 u FC50 .1 uG NDD21 0 A 0 2C20 .1 u FQ22 N22 2 2R44 7 kD31 0 A 0 2R61 0 kR51 0 kVI3VO1GND2U1 7 8 L 1 2C42FC62FR11kR24 .7 kQ12 N22 2 2C150uFR31 2 0 0 kC3( 1 )V = 1 7 .3 6 0 6C6( + )V = 1 2T R 1T RA N 2 P 2 SA C V o l t s+ 2 6 0A C V o l t s+ 1 2 . 8B R 1B RI DG ED2( K )V = 9 .8 7 4 6 2A m p s 0 .0 072%R V 11k50%R V 21kRV 2 ( 3 )V = 6RV 1 ( 3 )V = 8 . 6 4R4DC7Q3GND1VCC8TR2TH6CV5U4NE 5 5 5R6( 1 )V = 8 .6 7 9 5 1321411U 2 : AL M 3 2 4567411U 2 : BL M 3 2 4123U 3 : A4 0 8 1D1L E D B I B YD4L E D B I B YD3( A )V = 1 2R L 1RLY S P C O( + )RL1 ( NO )V = 4 .8 1 5 7 3 e 0 6D1( A 1 ) 圖 454 市電為 185V 時(shí)仿真效果圖 市電為 260V,UV=，大于 URV1=， U2:B 輸出高電平， U2:A 輸出低電平，則 U3 輸出低電平， Q1 截止。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。其延時(shí)范圍極廣，可由幾微秒至幾小時(shí)之久。下限比較器的反相輸入端 2腳稱為 置位觸發(fā)端 S ， 當(dāng) S 的電位低于 A2同相端的電位 bV =（ 1/3） CCV 時(shí)， 2A 輸出為“ 1”，電路處于置位狀態(tài)。產(chǎn)生雷電的條件是雷雨云中有積累并形成極性。但是盡管如此，雷擊避雷針或其他物體時(shí)，周圍金屬類及電線產(chǎn)生的電壓也是難免的，這些電壓會(huì)隨著電線傳入戶內(nèi)，同樣威脅人和電器的安全，所以在戶內(nèi)也是有必要設(shè)置相應(yīng)的防雷電裝置。 綜合壓敏電阻和氣體放電管的優(yōu)點(diǎn)和不足，正確選擇壓敏電阻和氣體放電管這二類元器件，用它們各自的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行組合，設(shè)計(jì)一個(gè)組合電源避雷器，其整機(jī)性能就會(huì)相對(duì)單獨(dú)使用其中一種做成的避雷器要好得 多。要指定工作電壓，設(shè)備的線電壓則要增 加 20%，以允許電源系統(tǒng)的電壓增長(zhǎng)?？筛鶕?jù)具體需要正確選用。為了延長(zhǎng)器件的使用壽命， ZnO 壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊(cè)中給出的產(chǎn)品最大通流量。 （ 2）、壓敏電阻的壓敏電壓（ min(U1mA））、通流容量是電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮的。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到擊穿惰24 性氣體強(qiáng)度時(shí)，就引起間隙放電變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，類似短路，卻不同于短路，因?yàn)閷?dǎo)通狀態(tài)下兩極間維持了比較低的電壓，一般在 20~50v，可以很好地保護(hù)后級(jí)電路。 與氣體放電管比較，氧化鋅壓敏電阻最大的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)它吸收脈沖電壓時(shí)因殘壓高于工作電壓，不會(huì)造成電源的瞬間短路，也不會(huì)產(chǎn)生續(xù)流。未來(lái)冰箱產(chǎn)品發(fā)展的方向必定代表著市場(chǎng)的需求，也必然符合終端消費(fèi)者的生活習(xí)慣、追求品味、價(jià)值觀念，相信冰箱廠商在全面了解分析市場(chǎng)的情況下，中國(guó)冰箱產(chǎn)業(yè)也定會(huì)向一個(gè)良性的方向發(fā)展 。 應(yīng)用 protel99se 繪制出電冰箱保護(hù)器的原理圖。葛老師平易近人的風(fēng)格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富的知識(shí)、對(duì)工作孜孜不倦的追求以及對(duì)學(xué)生充滿關(guān)懷不僅讓我在 學(xué)業(yè)上躍上了一個(gè)新的臺(tái)階，更加讓我懂得了人生的許多道理，將讓我受益終生。但是我之所以能夠如此順利，我知道除了自己的認(rèn)真努力，更重要的是我有我指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，有同學(xué)的批評(píng)指正，有學(xué)院和學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)的真心關(guān)懷，以及在家里有我的父母的默默支持和奉獻(xiàn)。在這次論文的設(shè)計(jì)中，我不僅擴(kuò)充了很多知識(shí)，還提高了我自學(xué)的能力，比如許多軟件都得到更加熟練的應(yīng)用，例如： protel99se，對(duì)于處理問(wèn)題的能力也有很大的提升。由于電源避雷器常態(tài)工作條件下，電流非常小，只是在雷電沖擊或脈沖電壓沖擊時(shí)，在瞬態(tài)條件下起保護(hù)作用，因此與常規(guī)熱熔保險(xiǎn)絲的使用條件有所區(qū)別，所以，電源避雷器中的熱熔保險(xiǎn)絲應(yīng)有獨(dú)特性能，即在瞬態(tài)條 件下的熔斷特性。 UP 為線路正常運(yùn)行電壓的峰值。因此單獨(dú)的由壓敏電阻構(gòu)成的防雷器長(zhǎng)時(shí)間使用后 存在維護(hù)及更換的問(wèn)題。 3．最大限制電壓 ： 最大限制電壓是指壓敏電阻器兩端所能承受的最高電壓值，它表示在規(guī)定的沖擊電流 Ip 通過(guò)壓敏電阻時(shí) ，此 兩端所產(chǎn)生的電壓此電壓又稱為殘壓，所以選用的壓敏電阻的殘壓一定要小于被保護(hù)物的耐壓水平 Vo,否則便達(dá)不到可靠的保護(hù)目的，通常沖擊電流 Ip 值較大，例如 或者 10A，因而壓敏電阻對(duì)應(yīng) 的最大限制電壓 Vc相當(dāng)大， 例如 MYG7K471 其 Vc=775V(Ip=10A時(shí) )。 2． 通流容量： 所謂通流容量，即最大脈沖電流的峰值是環(huán)境溫度為 25℃情況下，對(duì)于規(guī)定的沖擊電流波形和規(guī)定的沖擊電流次數(shù)而言，壓敏電壓的變化不超過(guò)177。 壓敏電阻的主要參數(shù) 選擇： 1．壓敏電壓： 所謂壓敏電壓，即擊穿電壓或閾值電壓。 氧化鋅壓敏電