【正文】 單片機(jī)上電 復(fù)位后， I/O 口被置位為 1，光耦處于不導(dǎo)通狀態(tài)，進(jìn)而 MOSFET 得不到驅(qū)動(dòng)信號(hào)也處于截止?fàn)顟B(tài)，接觸器線圈得不到供電信號(hào)。但是，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果添加低于 20V 直流電壓很容易出現(xiàn)不能閉合的情況。具體實(shí)施過(guò)程如下：當(dāng)智能交流接觸器接到合閘信號(hào)后 (即時(shí)刻 onT )，微處理器立即輸出激磁電壓觸發(fā)信號(hào)，接觸器在激磁電壓的作用下開(kāi)始進(jìn)行合閘操作，當(dāng)激磁電源加在勵(lì)磁線圈上時(shí)，動(dòng)鐵芯在靜鐵芯的吸力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，而后斷開(kāi)激磁電源，此時(shí)動(dòng)鐵芯在彈簧反力的作用下做減速運(yùn)動(dòng)，而后以這種勵(lì)磁方式循環(huán)勵(lì)磁直到主觸頭閉合，這種激勵(lì)方式的關(guān)鍵在于選擇合適的激磁占空比，使得觸頭閉合的瞬間速度接近于 0。 實(shí)驗(yàn)測(cè)試表明，若采用直流小電壓保持的控制策略，不僅可以降低交流接觸器運(yùn)行時(shí)功耗，還可以提高交流接觸器分?jǐn)噙^(guò)程的穩(wěn)定性。 t 1 t 2UU 采樣電壓wtt 3 t 4 圖 分段激磁控制方案示意圖 The sc hematic diagram of exc itation c ontrol method w ith fragment 圖 中， 1t 為合閘 初相角 ； 2t 為 第一次激磁回路作用 時(shí)間 ； 3t 為 停止 激磁時(shí)間 段； 4t為 第二次激磁回路作用 時(shí)間 。激磁電流的變化造成線圈磁路中磁鏈、線圈電磁吸力、動(dòng)鐵芯運(yùn)行速度等參數(shù)變化規(guī)律也一直變化，這也對(duì)接觸器吸合過(guò)程造成很大影響。 脈動(dòng)直流激磁方案分析 脈動(dòng)直流激磁方案采用的經(jīng)電網(wǎng)整流得來(lái)的脈動(dòng)直流信號(hào)進(jìn)行勵(lì)磁操作，同時(shí)采用穩(wěn)定直流信號(hào)進(jìn)行運(yùn)行保持操作。 直流激磁方式是近年來(lái) 國(guó)內(nèi)外針對(duì)電磁系統(tǒng)改進(jìn)的熱點(diǎn)，直流激磁可以很好的控制激磁能量以便控制動(dòng)鐵心吸合速度，減少觸頭二次彈跳幾率；同時(shí)，接觸器穩(wěn)定閉合之后采用直流小電壓便可維持運(yùn)行，從而大大降低了接觸器運(yùn)行功耗。 為了給予 交流接觸器 智能分合閘 的良好環(huán)境，排除負(fù)載故障的影響 ，智能交流接觸器除了具備智能分合閘優(yōu)點(diǎn)外，還具備 智能 保護(hù)功能，具體實(shí)現(xiàn)原理如圖 所示。 最終達(dá)到無(wú)弧分閘的目標(biāo)。由于本產(chǎn)品所控制的電力系統(tǒng)為三相三線制結(jié)構(gòu)，對(duì)三相電流進(jìn)行矢量求和后的中線電流求取有效值，通過(guò)與設(shè)定值進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)主線路漏電故障的保護(hù) ，進(jìn)而 完成各個(gè)功能子程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。 第二章 主要論述了智能交流接觸器整體設(shè)計(jì)思路并詳細(xì)介紹了智能交流接觸器工作原理及其智能改進(jìn)目標(biāo)，同時(shí)介紹了智能交流接觸器所具備的智能保護(hù)功能并詳細(xì) 介紹了各個(gè)模塊工作原理。 交流接觸器閉合之后，若仍然采用交流電壓保持吸合，將會(huì)造成極大的電能浪費(fèi)。缺陷是針對(duì)不同的電壓，合閘相角不同故合閘相角的準(zhǔn)確計(jì)算是個(gè)難點(diǎn)，而且只能實(shí)現(xiàn)接觸器微弧合閘，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)弧合閘操作。該接觸器還具有通信功能，能夠把電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)傳輸給自動(dòng)控制系 統(tǒng)。 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 1 緒論 課題的研究目的和意義 交流接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和斷開(kāi)交流電路的自動(dòng)控制設(shè)備，廣泛應(yīng)用于各種電網(wǎng)配電系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)之中，是電氣自動(dòng)化設(shè)備不可缺少的元件。20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于無(wú)觸點(diǎn)控制技術(shù)的混合式無(wú)弧交流接觸器的研究 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 摘 要 交流接觸器是一種應(yīng)用特別廣泛的低壓電器，特別是在低壓配電領(lǐng)域及自動(dòng)化控制領(lǐng)域更是具有不可替代的作用 ， 所以 提高 交流接觸器性能穩(wěn)定性 對(duì)電力自動(dòng)化領(lǐng)域來(lái)說(shuō) 具有很 重要的 意義。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和引入，交流接觸器開(kāi)始向智能化方向邁進(jìn)，智能化交流接觸器在增強(qiáng)功能的同時(shí)，降低了功耗，減少了觸頭振動(dòng)，提高了交流 接觸器的機(jī)械壽命和電壽命。當(dāng)操作線圈回路條件變化時(shí)能夠保持吸持線圈功率不變，消除了由于低電壓引起的線圈燒損、觸頭彈跳和焊接現(xiàn)象，是一種具有代表性的新型交流接觸器。 針對(duì)交流接觸器合閘階段，智能交流接觸器不同于上述做法。實(shí)驗(yàn)研究表明，在 交流 接觸器可靠閉合后， 只需要給線圈提高一個(gè)小直流電壓便可保持接觸器穩(wěn)定閉合運(yùn)行。 第三章 重點(diǎn)討論智能交流接觸器的電磁系統(tǒng)改進(jìn)方案。 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2 智能交流接觸器 總體設(shè)計(jì) 方案 引言 智能 交流接觸器是針對(duì)普通交流接觸器存在的缺陷進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)形成的一種新型的低壓開(kāi)關(guān)電器。通過(guò)上述改進(jìn)大大提高了交流接觸器的電壽命。 智能交流接觸器通過(guò)檢測(cè)單元獲得主線路的電流和電壓信號(hào)，而后分別經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行濾波、放大操作，最后經(jīng)過(guò)微處理器邏輯單元分析、判斷后，發(fā)出相應(yīng)的指示信號(hào)或動(dòng)作信號(hào)。就目前來(lái)講，脈動(dòng)直流激磁方案是直流激磁方式比較常用的手段，但脈動(dòng)直流激磁方式同樣存在相關(guān)問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了多段脈沖穩(wěn)壓直流激磁方案。同時(shí)，影響脈動(dòng)直流激磁方案的因素有以 下三點(diǎn)：合閘相角、激磁電壓以及激磁控制方式 [1720]。合閘初相角選擇不合適有可能造成無(wú)法合閘的現(xiàn)象， 嚴(yán)重影響交流接觸器正常工作；同樣合閘初相角選擇不合適，還可能造成接觸器吸合過(guò)程動(dòng)鐵芯速度過(guò)大， 引起動(dòng)靜鐵芯碰撞和觸頭彈跳現(xiàn)象，同樣也會(huì)影響交流接觸器正常工作。 然后，再次 停止 激磁 信號(hào) ，使 交流 接觸器鐵心 在慣性作用下緩慢吸合 ， 最終 實(shí)現(xiàn) 交流接觸器 吸合過(guò)程 所謂 的“軟著陸”， 這種激磁控制方案可以 將 最大限度減小鐵芯碰撞速度 ， 進(jìn)而減少或消除了觸頭的二次彈跳問(wèn)題。綜上所述，本文針對(duì)交流接觸器 電磁系統(tǒng) 進(jìn)行了智能改進(jìn)操作，采用了 多段脈沖 穩(wěn)壓 直流激磁、直流小電壓保持的 控制方案 [22,23]。 1T 時(shí)刻關(guān)閉激磁信號(hào)，觸發(fā)穩(wěn)壓保持電源信號(hào)，使得直流小電壓加在接觸器線圈兩端，使得接觸器處 于低功耗運(yùn)行狀態(tài)。為此，本文選擇 24V 直流電壓作為穩(wěn)壓保持電壓，不僅可以保證交流接觸器可靠閉合運(yùn)行，同樣可以實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行。當(dāng)智能控制系統(tǒng)得到合閘信號(hào)時(shí)，Atmega16L 根據(jù)之前實(shí)驗(yàn)得到的反力與吸力數(shù)據(jù)曲線圖，分析計(jì)算相應(yīng)的控制方案，進(jìn)而控制激磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)智能控制。 智能 激磁 硬件 部分 設(shè)計(jì) 由上述激磁方案可知，準(zhǔn)確控制激磁電源和保持電源時(shí)間是實(shí)現(xiàn)智能激磁的關(guān)鍵所在，本文選擇 MOSFET IRF840作為激磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)關(guān)管，主要用來(lái)控制 240V 激磁電源和 24V 保持電源的通斷，圖 所示電路圖為激磁電源控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。針對(duì)德力西公司的CJ10 20? 交流接觸器參數(shù)查詢，其最小保持電壓可以為 15V。 t(m s )U/VU 0U 1T 激磁T on T 1 T of fT 保持 圖 激磁時(shí)序圖 The exc itation sequenc e diagram 本文采用的激磁方案是多段脈沖 穩(wěn)壓直流 激磁，直流小電壓保持的智能激磁方案。研究表明， 當(dāng)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) 。針對(duì)此激磁控制方案存在的問(wèn)題，提出了分段 激磁控制方案，控制方案原理如圖 所示。 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(dāng)合閘初相角 ? 不同時(shí)，接觸器線圈中激磁電流具有不同的變化規(guī)律。如果能有效實(shí)現(xiàn)合閘過(guò)程電磁吸力與彈簧反力之間良好配合 ，可以 大大減小動(dòng)、靜 鐵心 碰撞瞬間 的速度， 進(jìn)而 減少 動(dòng)、靜 鐵心 碰撞 能量， 進(jìn)而減小或杜絕了主觸頭在合閘 過(guò)程中的 二次 彈跳 問(wèn)題 ， 不僅提高了交流接觸器機(jī)械壽命，而且還提高了交流接觸器的電壽命 。所以對(duì)交流接觸器吸合過(guò)程進(jìn)行智能控制是提高交流接觸器整體性能的重要手段 [15]。接觸器完全分?jǐn)嗪?，斷開(kāi)雙向可控硅觸發(fā)信號(hào)，雙向可控硅便在電流過(guò)零時(shí)自行關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)無(wú)弧分閘過(guò)程 [14]。 （ 2）分閘過(guò)程的無(wú)弧化控制 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 針對(duì)分閘過(guò)程產(chǎn)生的強(qiáng)烈電弧影響，本文 采用了無(wú)觸點(diǎn)分?jǐn)嗫刂撇呗裕饕龇ㄊ窃诿肯嘤|頭兩端并聯(lián)一個(gè)雙向可控硅，主要是利用雙向可控硅在分閘的瞬間實(shí)現(xiàn)分流的功能。對(duì)采樣電流值進(jìn)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(jì)算該電流下對(duì)應(yīng)的溫升，根據(jù)對(duì)計(jì)算值與設(shè)定溫升值的比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)主線路發(fā)生過(guò)載故障時(shí)的保護(hù) 。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(cè)試技術(shù)、基于現(xiàn)場(chǎng)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。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(guò)零的時(shí)候，會(huì)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。 就國(guó)內(nèi)研究而言，通過(guò)研究得出合閘相角不同，鐵芯閉合末速度不同，觸點(diǎn)振動(dòng)不同的結(jié)論。把三個(gè)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(dòng)機(jī)保護(hù)功能，20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 具有過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)、三相不平衡保護(hù)和接地保護(hù)等功能。 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集 ............................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 隨著材料科學(xué)的發(fā)展，交流接觸器的機(jī)械壽命得到很大提升， 但是遠(yuǎn)低于機(jī)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。所以交流接觸器的智能化發(fā)展具有很高的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義 [1]。國(guó)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]。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(guò)程中采用多脈沖直流激磁方式，使得交流接觸器吸合過(guò)程基本實(shí)現(xiàn)無(wú)彈跳，杜絕了吸合過(guò)程觸頭二次彈跳引起的拉弧對(duì)觸頭的侵蝕影響，達(dá)到了智能合閘的操作目標(biāo)。 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(shí)采用直流勵(lì)磁消除了噪聲干擾 ， 使交流接觸器穩(wěn)定無(wú)噪聲運(yùn)行。本章列舉了智能交流接觸器電磁系統(tǒng)兩種主要改進(jìn)方案：脈動(dòng)直流勵(lì)磁和多脈沖穩(wěn)壓直流勵(lì)磁，并且進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析。采用了以微處理器為核心的智能控制系統(tǒng)，通過(guò)相關(guān)智能控制理念，實(shí)現(xiàn)了交流接觸器合閘、保持、分閘過(guò)程的智能操作。 （ 3）交流接觸器的 智能 保護(hù)性 本文研究的智能型交流接觸器除了針對(duì)電磁系統(tǒng)和觸頭系統(tǒng)進(jìn)行智能改造外，還添加了接觸器 智能 保護(hù)功能，使交流接觸器更加智能化。采用以 ATMEGA16 單片機(jī)為控制核心，通過(guò)相應(yīng)傳感器對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與分析，進(jìn)而對(duì)接觸器運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的判斷。 交流接觸器 合閘過(guò)程觸頭彈跳問(wèn)題的分析 f1fxf2f2 39。 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 合閘相角對(duì)吸合過(guò)程的影響 脈動(dòng)直流方案 采用脈動(dòng)直流激磁、直流保持 方式 。所以，合理選擇合閘初相角對(duì)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。 脈動(dòng)直流激磁方案存在的相關(guān)問(wèn)題 通過(guò)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(guò)程，脈動(dòng)直流激磁方案同樣存在相應(yīng)問(wèn)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(lái) ， 波動(dòng)比較大，造成了合閘相角的隨機(jī)性。 多 段 脈沖穩(wěn)壓直流激磁理念，采用恒定直流進(jìn)行激磁，并按照一定占空比對(duì)接觸器線圈進(jìn)行激磁操作，通過(guò)控制占空比來(lái)控制觸頭吸合過(guò)程的速度，基本可以將觸頭彈跳時(shí)間控制在可以忽略的區(qū)間。主觸頭的閉合時(shí)間和振動(dòng)時(shí)間是確定最優(yōu)激磁電壓與最優(yōu)激磁時(shí)間的判斷依據(jù)。 激磁電源設(shè)計(jì) 由上述方案分析可知，交流接觸器的電磁系統(tǒng)已由原來(lái)的交流勵(lì)磁改成直流勵(lì)磁，這時(shí)候就需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的系 統(tǒng)電源來(lái)提供激磁電源和保持電源 [26]。在未接到分閘信號(hào)之前，接觸器一直在低壓直流保持電壓下低功耗運(yùn)行。當(dāng)輸出電流過(guò)大時(shí)，三極管 9013截至，電流被鉗制以保護(hù)硬件電路 。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，交流接觸器閉合后，只需要添加一個(gè)直流小電壓就可以實(shí)現(xiàn)接觸器穩(wěn)定閉合。 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 A T M E G A 16 L時(shí)間測(cè)試調(diào)理電路勵(lì)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(cè)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。 采用交流勵(lì)磁時(shí) ， 靜鐵心不可避免的會(huì) 產(chǎn)生渦流 損耗 和磁滯損耗 ， 而且 ， 如果采用交流信號(hào)維持接觸器穩(wěn)定閉合時(shí)，若此時(shí)給予接觸器分?jǐn)嘈盘?hào)，由于 不同的分閘相角 對(duì)應(yīng)不同的分?jǐn)噙^(guò)程 ， 這就造成了 接觸器釋放時(shí)間 不固定 ， 對(duì)接觸器分?jǐn)噙^(guò)程實(shí)現(xiàn)無(wú)弧化帶來(lái)一定的難度 。但是此控制方法也有其缺陷，此方法是在完全檢測(cè)到接觸器可靠閉合后才關(guān)斷激磁信號(hào)，隨著持續(xù)的激