【正文】 碰撞，同時還會導(dǎo)致觸頭 發(fā)生二次彈跳現(xiàn)象。上一節(jié)分析可知，脈動直流激磁方案的合閘初相角與激磁電壓是息息相關(guān)的，不同的激磁電壓值對應(yīng)不同的合閘初相角。 采用交流勵磁時 ， 靜鐵心不可避免的會 產(chǎn)生渦流 損耗 和磁滯損耗 ， 而且 ， 如果采用交流信號維持接觸器穩(wěn)定閉合時，若此時給予接觸器分斷信號，由于 不同的分閘相角 對應(yīng)不同的分斷過程 ， 這就造成了 接觸器釋放時間 不固定 ， 對接觸器分斷過程實現(xiàn)無弧化帶來一定的難度 。合理處理電磁吸力和彈簧反力之間關(guān)系是實現(xiàn)上述目標的關(guān)鍵所在。 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 A T M E G A 16 L時間測試調(diào)理電路勵磁電源控制電路可調(diào)電源 U 0接觸器線圈 圖 激磁參數(shù) 測試 原理圖 Exc itation parameters determination princ iple diagram 激磁電壓和保持電壓的通斷控制如圖 所示。實驗原理圖如圖 所示。實驗發(fā)現(xiàn)，交流接觸器閉合后，只需要添加一個直流小電壓就可以實現(xiàn)接觸器穩(wěn)定閉合。該電源電路主要由穩(wěn)壓整流、信號放大、電壓采樣對比及差分放大部分組成。當輸出電流過大時，三極管 9013截至，電流被鉗制以保護硬件電路 。 開始合閘按鍵是否按下？NY進入多段脈沖穩(wěn)壓激磁子程序激磁結(jié)束？接通穩(wěn)壓保持電源結(jié)束NY是否已經(jīng)合閘？結(jié)束NY 圖 智能激磁軟件流程圖 Flow c hart of intelligent exc itation 實驗測試 及結(jié)果分析 激磁電源性能測試 本文采用 AC 220V 作為激磁電源的輸入，輸出為 DC 240V，選用阻值為 150Ω ，功率為 1000W 的大功率電阻作為測試條件，且激磁電源的紋波情況如圖 所示，測試放大倍數(shù)為 ，從圖中可以清晰發(fā)現(xiàn)紋波電壓小于 ，本文采用 10 倍衰減測試，具體數(shù)值如圖 所示。在未接到分閘信號之前，接觸器一直在低壓直流保持電壓下低功耗運行。 24V 保持電源的原理圖如圖 所示 。 激磁電源設(shè)計 由上述方案分析可知，交流接觸器的電磁系統(tǒng)已由原來的交流勵磁改成直流勵磁，這時候就需要設(shè)計相應(yīng)的系 統(tǒng)電源來提供激磁電源和保持電源 [26]。 由圖 可知，激磁時間和閉合時間與激磁電壓成反比，由圖可知，在 (90V ~ 255V)電壓 范圍內(nèi)， T 激磁 ＞ T 吸合 ；在 ( ~ )電壓 范圍內(nèi)， T 激磁 T 吸合 。主觸頭的閉合時間和振動時間是確定最優(yōu)激磁電壓與最優(yōu)激磁時間的判斷依據(jù)。 （ 1） 激磁 參數(shù)實驗測試 原理分析 確定最佳激磁參數(shù)的設(shè)計原理圖如圖 所示。 多 段 脈沖穩(wěn)壓直流激磁理念，采用恒定直流進行激磁，并按照一定占空比對接觸器線圈進行激磁操作，通過控制占空比來控制觸頭吸合過程的速度，基本可以將觸頭彈跳時間控制在可以忽略的區(qū)間。在電壓過零時由于電磁吸力的瞬間消失使得接觸器動、靜鐵心出現(xiàn)來回吸合的現(xiàn)象，既產(chǎn)生噪聲干擾又降低了接觸器的機械壽命。 脈動直流激磁方案存在的相關(guān)問題 通過前面分析可知，不同的合閘相角、不同的激磁電壓、不同的激磁方案均影響交流接觸器的合閘過程，脈動直流激磁方案同樣存在相應(yīng)問題 ： （ 1）激磁方案確定的前提下，合閘相角的選擇需要跟隨激磁電壓的變化，同樣激磁電壓是由電網(wǎng)電壓整流而來 ， 波動比較大，造成了合閘相角的隨機性。 t 1 t 2UU 采樣電壓wt 圖 不分段激磁控制方案示意圖 The sc hematic diagram of exc itation c ontrol method w itho ut fragment 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 如 圖 所示為 不分段 激磁 控制方案。所以，合理選擇合閘初相角對減少鐵芯碰撞、消除觸頭彈跳，提高交流接觸器電壽命具有很重要的影響。i 電流穩(wěn)態(tài)分量； 39。 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 合閘相角對吸合過程的影響 脈動直流方案 采用脈動直流激磁、直流保持 方式 。 此 時， 如果線圈產(chǎn)生的電磁吸 力大于動鐵心上反力彈簧拉力，則動、靜鐵心不再分離運動保持穩(wěn)定閉合；如果線圈產(chǎn)生的電磁吸力小于動鐵心上反力彈簧拉力，則動、靜鐵心重新分離運動，若動鐵心反向運動的位移大于動、靜觸頭本身具有的超程時，動、靜觸頭重新分離運動，從而造成了二次電弧干擾。 交流接觸器 合閘過程觸頭彈跳問題的分析 f1fxf2f2 39。 圖 智能交流接觸器試驗樣機示意圖 The Sc hematic diagram of intelligent nonarc AC c ontac tor test prototype 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 本章小結(jié) 本章主要是對智能交流接觸器工作原理及 其具備的特殊功能做了簡短介紹。采用以 ATMEGA16 單片機為控制核心，通過相應(yīng)傳感器對關(guān)鍵參數(shù)進行實時采集與分析，進而對接觸器運行狀況進行實時準確的判斷。 可控硅觸發(fā)模塊線圈智能激磁控制回路電 源模 塊At me ga 16 L處 理器U V W GKM 圖 智能交流接觸器 控制原理圖 The sketch map of the Intelligent AC contactor 圖 所示控制電路在系統(tǒng)上電之后，對合閘信號和分閘信號進行循環(huán)檢測和查詢，看是否合閘信號或分閘信號到來，并根據(jù)信號來選擇進入合閘程序模塊還是分閘程序模塊。 （ 3）交流接觸器的 智能 保護性 本文研究的智能型交流接觸器除了針對電磁系統(tǒng)和觸頭系統(tǒng)進行智能改造外，還添加了接觸器 智能 保護功能，使交流接觸器更加智能化。 對于普通交流接觸器的分閘過程來說，不可避免會產(chǎn)生電弧，特別是對于 AC4 使用類別來說，觸頭的分斷過程要承受 6 倍以上的主回路額定電流，致使動靜觸頭之間產(chǎn)生強烈的電弧，這對于主觸頭來說有很大的侵蝕影響。采用了以微處理器為核心的智能控制系統(tǒng)，通過相關(guān)智能控制理念，實現(xiàn)了交流接觸器合閘、保持、分閘過程的智能操作。主要是從硬件和軟件兩個部分進行了論述。本章列舉了智能交流接觸器電磁系統(tǒng)兩種主要改進方案：脈動直流勵磁和多脈沖穩(wěn)壓直流勵磁，并且進行了詳細對比分析。 智能 交流接觸器采用的是無觸點電力電子器件分流技術(shù)實現(xiàn)智能分閘。 圖 所示電路 采用降壓直流智能控制 策略 ， 由于采用直流保持方式 可以 大幅 減少 交流 接觸器 功耗 ， 同時采用直流勵磁消除了噪聲干擾 ， 使交流接觸器穩(wěn)定無噪聲運行。通過控制中間相觸頭的分斷時刻，可以達到三相觸頭均在電流過零 點前分斷電路，實現(xiàn)三相電路的同步分斷。智能交流接觸器采用 多段脈沖 穩(wěn)壓直流激磁和直流小電 壓保持 的 控制 方案， 在交流接觸器吸合過程中采用多脈沖直流激磁方式，使得交流接觸器吸合過程基本實現(xiàn)無彈跳，杜絕了吸合過程觸頭二次彈跳引起的拉弧對觸頭的侵蝕影響，達到了智能合閘的操作目標。國外各大公司紛紛推出新系列的交流接觸器，主要特點是其電磁鐵采用了智能控制電路，即通過引入微處理器實現(xiàn)閉環(huán)控制，以實現(xiàn)智能合閘的操作。國外一些主要接觸器生產(chǎn)廠商也相繼完成了產(chǎn)品的更新?lián)Q代工作 [3]。 國內(nèi)外研究概況和發(fā)展趨勢 近年來 ，國外著名低壓電器公司紛紛推出新一代交流接觸器系列產(chǎn)品，這些接觸器的共同特點是在 100A 以上框架的產(chǎn)品上，其電磁機構(gòu)普遍采用了智能控制電路，即通過引入微處理器，實現(xiàn)閉環(huán)控制以達到智能合閘操作。所以交流接觸器的智能化發(fā)展具有很高的經(jīng)濟意義和社會意義 [1]。使得雙向可控硅在交流接觸器分閘過程中實現(xiàn)分流，這樣便可以使交流接觸器實現(xiàn)無弧分閘操作 ,大大提高了交流接觸器的電壽命。 隨著材料科學的發(fā)展，交流接觸器的機械壽命得到很大提升， 但是遠低于機械壽命的電壽命 卻 成為了 制約 交流接觸器發(fā)展的瓶頸所在。國內(nèi)外對于交流接觸器分閘過程進行了系統(tǒng)的研究， 就國內(nèi)而言 ，過零分斷控制技術(shù)是研究熱點 。 學位論文數(shù)據(jù)集 ............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子開關(guān)器件越來越成為現(xiàn)代電子產(chǎn)品不可或缺的一部分。把三個電流傳感器和 SURE 智能芯片相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)多種電動機保護功能，20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 具有過載保護、斷相保護、三相不平衡保護和接地保護等功能。產(chǎn)品適用于交 流50Hz ，額定工作電壓至 600V (包括 1140V )，工作電流至 630A 的電力系統(tǒng)中，供遠距離接通和分斷線路之用；特別適用于電動機的頻繁起動及控制電爐變壓器的關(guān)合和分斷；也廣泛使用在電容無功補償裝置中。 就國內(nèi)研究而言，通過研究得出合閘相角不同，鐵芯閉合末速度不同，觸點振動不同的結(jié)論。主要原因有： 流的零點分斷。交流接觸器雖然有短路環(huán)的存在，但不可避免的在電流過零的時候，會出現(xiàn)電磁吸力小于彈簧反力的情況，造成了交流接觸器噪聲影響特別大。 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 課題的研究的理論 依據(jù)與實踐方案 在使用交流接觸器控制電氣設(shè)備的通斷時，觸點間存在很強的飛弧。闡述了交流接觸器的發(fā)展歷程，從交流接觸器的智能化控制技術(shù)、智能化的測試技術(shù)、基于現(xiàn)場總線的通信技術(shù)角度出發(fā)，提出本文的研究背景與意義。 通過分析對比，本文采用 無觸點分斷控制技術(shù)。對采樣電流值進行即采即比，求取主線路電流的有效值，根據(jù)電流有效值計算該電流下對應(yīng)的溫升，根據(jù)對計算值與設(shè)定溫升值的比較，實現(xiàn)對主線路發(fā)生過載故障時的保護 。交流接觸器合閘過程最容易 出現(xiàn)二次彈跳，而二次彈跳帶來的電弧也是影響交流接觸器電壽命的重要因素。 （ 2）分閘過程的無弧化控制 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計論文 針對分閘過程產(chǎn)生的強烈電弧影響，本文 采用了無觸點分斷控制策略，主要做法是在每相觸頭兩端并聯(lián)一個雙向可控硅，主要是利用雙向可控硅在分閘的瞬間實現(xiàn)分流的功能。 靜觸頭反力彈簧動鐵芯靜鐵芯勵磁線圈動觸頭 圖 交流接觸器結(jié)構(gòu)示意圖 Sc hematic diagram of AC c ontac t or 交流接觸器工作原理：當接觸器線圈得電后，勵磁線圈內(nèi)部產(chǎn)生交變的磁場進而產(chǎn)生電磁吸力，而后動鐵芯在靜鐵芯的吸力作用下加速吸合，同時反力彈簧受到動鐵芯的連帶壓縮，進而動靜觸頭接觸，接觸器合閘成功；當接觸器失電后，勵磁線圈內(nèi)部不會再產(chǎn)生電磁吸力，此時動鐵芯在反力彈簧的作用下向分離方向運行，進而分閘成功。接觸器完全分斷后，斷開雙向可控硅觸發(fā)信號，雙向可控硅便在電流過零時自行關(guān)斷，實現(xiàn)無弧分閘過程 [14]。若系統(tǒng)處于欠壓狀態(tài)可以給出故障報警和實際電壓值，根據(jù)檢測的三相電壓值計算三相負荷不平衡度，若在運行范圍內(nèi)即不影響正常工作時，負載保持運行狀態(tài)；當三相不平衡度超過 限定值則停止系統(tǒng)運行進行故障檢修，并給出報警信號。所以對交流接觸器吸合過程進行智能控制是提高交流接觸器整體性能的重要手段 [15]。 首先是動、靜觸頭相互接觸碰撞，此刻動觸頭具備一定動能，其具備的動能能量一部分消耗在動靜觸頭的形變上，另一部 分以另一種能量形式消耗在觸頭彈簧上，其余部分能量消耗在動觸頭反向運動上 。如果能有效實現(xiàn)合閘過程電磁吸力與彈簧反力之間良好配合 ，可以 大大減小動、靜 鐵心 碰撞瞬間 的速度， 進而 減少 動、靜 鐵心 碰撞 能量， 進而減小或杜絕了主觸頭在合閘 過程中的 二次 彈跳 問題 ， 不僅提高了交流接觸器機械壽命，而且還提高了交流接觸器的電壽命 。 39。 m0s in ( ) 1ti I t I e ?? ???? ? ? ? ??????? （ ） m0s in ( ) 12ttTi I t e I e ??? ?? ????? ? ? ? ??????? ?? （ ） 由上述理論分析發(fā)現(xiàn)，當合閘初相角 ? 不同時，接觸器線圈中激磁電流具有不同的變化規(guī)律。 綜上所述 ， 給予接觸器線圈 不同的激磁電壓，其磁路中的磁狀態(tài) 也會隨著激磁電壓的變化而變化 ， 因而最佳合閘初相角與激磁電壓值也是息息相關(guān)的。針對此激磁控制方案存在的問題，提出了分段 激磁控制方案，控制方案原理如圖 所示。從這方面來講，接觸器激磁過程中合閘初相角是不固定的，另一方面也增加了合閘執(zhí)行部分任務(wù)。研究表明， 當交流 接觸器 完成合閘操作 后， 不需要施加很高的電壓就可以保持交流接觸器處于吸合狀態(tài) 。對于 AC 4? 使用類型 來說 ，接觸器 吸合瞬間 主觸頭需 承擔大于主回路 額定電流 6 倍的電流 沖擊 ， 所以如果不能很好解決合閘過程觸頭彈跳 問題的話，觸頭彈跳產(chǎn)生的 斷續(xù)電弧 將會 對 主 觸頭 產(chǎn)生強烈的侵蝕影響 。 t(m s )U/VU 0U 1T 激磁T on T 1 T of fT 保持 圖 激磁時序圖 The exc itation sequenc e diagram 本文采用的