【文章內(nèi)容簡介】 閉合運(yùn)行。 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)定無噪聲運(yùn)行。采用直流電源保持的另一個(gè)好處是 在直流保持下 分?jǐn)?接觸器， 其分?jǐn)?時(shí)間基本穩(wěn)定， 不存在很大分散性， 提高 了交流接觸器 分?jǐn)嗟目刂凭取?圖 為低壓直流保持控制技術(shù)示意圖。 降壓電路AC D C接觸器線圈~2 20 V /~3 80 V 圖 穩(wěn)壓直流保持原理圖 The DC holding sc hematic diagram 國內(nèi)外研究表明，交流接觸器保持策略還存在一種剩磁理論。即勵(lì)磁鐵采用永磁體來做載體，且永磁結(jié)構(gòu)具有掉電自保持的功能，正好適用于交流接觸器節(jié)能保持方案中，給交流接觸器提供了另一種環(huán)保、節(jié)能控制方法。 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 課題的研究的理論 依據(jù)與實(shí)踐方案 在使用交流接觸器控制電氣設(shè)備的通斷時(shí)，觸點(diǎn)間存在很強(qiáng)的飛弧。特別是頻繁地啟動(dòng)和停止設(shè)備時(shí)，更易使觸點(diǎn)粘合或燒毀，需要頻繁的更換觸頭，增加設(shè)備維修工作量和生產(chǎn)成本，更嚴(yán)重時(shí)會(huì)由于觸點(diǎn)飛弧或燒融而導(dǎo)致生產(chǎn)事故。 智能交流接觸器器采用 普通 交流接觸器與電力電子器件相結(jié)合的方案，在三相觸頭分別并聯(lián)一個(gè)電力電子器件，在以為微處理器為核心的控制系統(tǒng)配合下實(shí)現(xiàn)交流接觸器的無弧分合閘， 為了克服普通交流接觸器吸合過程中出現(xiàn)的二次彈跳問題，提出了 采用 多段脈沖 穩(wěn)壓直流可控激磁、低壓直流保持、分閘可控的電磁智能 系統(tǒng)方 案， 實(shí)驗(yàn)證明基本實(shí)現(xiàn)了減少或消除觸頭二次彈跳的目標(biāo)。 智能 交流接觸器采用的是無觸點(diǎn)電力電子器件分流技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能分閘。在智能 交流 接觸器 分 閘階段，當(dāng)單片機(jī)給出 分 閘信號(hào)后，主觸頭開始進(jìn)行分閘操作，同時(shí)雙向可控硅觸發(fā)電路給出觸發(fā)信號(hào)。主觸頭分?jǐn)鄷r(shí)，其接觸面接觸電阻不斷增大，主電路額定電流不變，導(dǎo)致主觸頭兩端電壓不斷增大，當(dāng)主觸頭兩端電壓增大到 6V 左右時(shí)，雙向可控硅滿足導(dǎo)通條件，進(jìn)而主電路電流流經(jīng)雙向可控硅，主觸頭分?jǐn)噙^程無電弧產(chǎn)生。延時(shí)一段時(shí)間關(guān)閉雙向可控硅觸發(fā)信號(hào)，則雙向 可控硅 在主電路電流過零時(shí)自然關(guān)斷，從而完成 了交流接觸器分?jǐn)噙^程的無弧操作。 論文章節(jié)安排 本文的章節(jié)安排如下 : 第一章為緒論部分，首先根據(jù)國內(nèi)外低壓電器的發(fā)展?fàn)顩r，分析了電器產(chǎn)品智能化的緊迫性和必然性，分析了 低壓電器的智能化控制技術(shù)在電器優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用的重要性。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。 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。 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。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。通過對(duì)比本文選擇多脈沖穩(wěn)壓直流激磁方案 ， 針對(duì)最佳激磁參數(shù)的確定本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)電路，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的最佳激磁參數(shù)設(shè)計(jì) 相應(yīng)的系統(tǒng)激磁電源和 智能激磁 執(zhí)行電路。通過智能激磁實(shí)驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)，智能激磁大大 減少了接觸器觸頭回跳時(shí)間，從而改善了由于觸頭 二次彈跳引起的拉弧 所造成的侵蝕影響。 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第四章 重點(diǎn)論述針對(duì)普通交流接觸器分閘過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈電 弧侵蝕影響，設(shè)計(jì)了智能分?jǐn)嗫刂葡到y(tǒng)。類似與第四章介紹， 針對(duì)交流接觸器分?jǐn)噙^程智能控制理念，介紹了兩種主要分?jǐn)嗬砟睿?零電流分?jǐn)嗫刂萍夹g(shù)和無觸點(diǎn)分?jǐn)嗫刂萍夹g(shù)。 通過分析對(duì)比，本文采用 無觸點(diǎn)分?jǐn)嗫刂萍夹g(shù)。 針對(duì)雙向可控硅選型及觸發(fā)模式本章也進(jìn)行了詳細(xì)分析，硬件電路搭建完畢后，本文對(duì)交流接觸器分?jǐn)噙^程進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測試，實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明，針對(duì)交流接觸器分?jǐn)噙^程的智能改進(jìn)方案有效。 第五章 主要針對(duì)智能交流接觸器智能保護(hù)功能進(jìn)行詳細(xì)論述。主要是從硬件和軟件兩個(gè)部分進(jìn)行了論述。硬件方面： 根據(jù)產(chǎn)品所要求的具體技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行硬件 線路的設(shè)計(jì)。通過對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)過載保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)和漏電保護(hù)等不同電流、電壓信號(hào)的采集和處理 。實(shí)現(xiàn)對(duì)中央處理單元、執(zhí)行單元和鍵盤的設(shè)計(jì)和調(diào)試。 軟件部分 ： 根據(jù) 各種保護(hù)的優(yōu)先級(jí)，完成主程序的設(shè)計(jì)。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)生過載故障時(shí)的保護(hù) 。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。 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關(guān)電器。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(shí)現(xiàn)了交流接觸器合閘、保持、分閘過程的智能操作。 本文設(shè)計(jì)的 交流接觸器主要從兩個(gè)方面進(jìn)行智能改進(jìn)： （ 1）針對(duì)普通交流接觸器采用交流勵(lì)磁存在的缺陷提出了 多段脈沖 穩(wěn)壓直流激磁和小電壓直流保持的控制策略； （ 2） 針對(duì)無弧分合閘的設(shè)計(jì)要求，對(duì)接觸器觸頭 系統(tǒng)進(jìn)行無觸點(diǎn)電子開關(guān)改進(jìn)，具體做法是每相觸頭兩端并聯(lián)一個(gè)雙向可控硅。 智能交流接觸器采用穩(wěn)壓直流激磁和小電壓直流保持的控制策略。本文針對(duì)該控制策略設(shè)計(jì)了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測試電路，測試得出了最佳的激磁參數(shù)。并且根據(jù)激磁參數(shù)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的穩(wěn)壓激磁電源和保持電源。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。對(duì)于 AC3 使用類別來說，合閘過程中主觸頭需承受主回路 6 倍以上的額定 電流沖擊，這也是交流接觸器合閘過程中造成觸頭侵蝕的重要因素。所以說優(yōu)化交流接觸器合閘過程對(duì)提高交流接觸器整體智能化具有重要推動(dòng)作用。 對(duì)于普通交流接觸器的分閘過程來說，不可避免會(huì)產(chǎn)生電弧，特別是對(duì)于 AC4 使用類別來說，觸頭的分?jǐn)噙^程要承受 6 倍以上的主回路額定電流，致使動(dòng)靜觸頭之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧，這對(duì)于主觸頭來說有很大的侵蝕影響。針對(duì)這一問題，智能交流接觸器對(duì)接觸器分閘過程進(jìn)行相關(guān)智能改進(jìn)，主要是采用了無觸點(diǎn)分 閘的智能控制理念，也是本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容 [13]。 智能 交流接觸器具備以下主要功能： （ 1）合閘過程的智能控制 合閘過程中若一直采用額定控制電壓進(jìn)行交流勵(lì)磁勢必會(huì)引起主觸頭彈跳，這也是造成觸頭二次彈跳的主要原因。本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的最佳激磁參數(shù)對(duì)電磁系統(tǒng)進(jìn)行智能改進(jìn)，采用穩(wěn)壓直流激磁的方案，主要是 采用 多段脈沖電壓激磁的方式，主要是根據(jù)之前設(shè)定使線圈電磁吸力和彈簧反力之間良好配合，最終使動(dòng)鐵心實(shí)現(xiàn)“零速度”著陸。從而大大減少了觸頭二次彈跳的幾率。 （ 2）分閘過程的無弧化控制 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 針對(duì)分閘過程產(chǎn)生的強(qiáng)烈電弧影響，本文 采用了無觸點(diǎn)分?jǐn)嗫刂撇呗?，主要做法是在每相觸頭兩端并聯(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。 最終達(dá)到無弧分閘的目標(biāo)。通過上述改進(jìn)大大提高了交流接觸器的電壽命。 （ 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。通過對(duì)硬件電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)過載保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)和漏電保護(hù)等 故障保護(hù)功能 。實(shí)現(xiàn)對(duì)中央處理單元、執(zhí)行單元和鍵盤及顯示單元的設(shè)計(jì)和調(diào)試。 研究對(duì)象簡介 CJ10 系列交流接觸器，主要用于交流 50Hz （ 或 60Hz ）額定工作電壓至 400V ，額定工作電流至 150A 的電路中，供遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嚯娐分?，并可與適當(dāng)?shù)臒徇^載繼電器組合，以保護(hù)可能發(fā)生操作過負(fù)載的電路。 本文選用德力西公司的 CJ10 20? 交流接 觸器如圖 所示，主觸頭額定電壓（也稱為最大工作電壓）為 380V/50Hz，額定工作電流為 20A ， 環(huán)境參考溫度為 30℃ ~40℃ ， 線圈控制回路電壓也有相應(yīng)限制 ， 由于電網(wǎng)電壓的波動(dòng)性一般要保證 吸合電壓維持在 85%U 額定~110%U 額定 ， 分?jǐn)嚯妷罕M量維持在 20% U 額定 ~75%U 額定 。 靜觸頭反力彈簧動(dòng)鐵芯靜鐵芯勵(lì)磁線圈動(dòng)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(dāng)接觸器線圈得電后，勵(lì)磁線圈內(nèi)部產(chǎn)生交變的磁場進(jìn)而產(chǎn)生電磁吸力，而后動(dòng)鐵芯在靜鐵芯的吸力作用下加速吸合，同時(shí)反力彈簧受到動(dòng)鐵芯的連帶壓縮，進(jìn)而動(dòng)靜觸頭接觸，接觸器合閘成功；當(dāng)接觸器失電后，勵(lì)磁線圈內(nèi)部不會(huì)再產(chǎn)生電磁吸力，此時(shí)動(dòng)鐵芯在反力彈簧的作用下向分離方向運(yùn)行，進(jìn)而分閘成功。 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 智能交流接觸器控制 原理 分析 智能 交流接觸器 控制系統(tǒng) 主要是由 Atmega16L 中央處理模塊、電源供電模塊、雙向可控硅驅(qū)動(dòng)模塊以及智能激磁控制電路組成。圖 為 系統(tǒng) 控制原理圖。 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(duì)合閘信號(hào)和分閘信號(hào)進(jìn)行循環(huán)檢測和查詢，看是否合閘信號(hào)或分閘信號(hào)到來，并根據(jù)信號(hào)來選擇進(jìn)入合閘程序模塊還是分閘程序模塊。當(dāng)接到合閘信號(hào)后，首先觸發(fā)并聯(lián)在觸頭兩端的雙向可控硅，然后接通激磁電源控制電路，并按照之前設(shè)定的激磁方式進(jìn)行智能激磁，當(dāng)檢測到觸頭已完全閉合后，斷開可控硅觸發(fā)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)智能 合閘過程。當(dāng)接到分閘信號(hào)時(shí)，同樣先觸發(fā)并聯(lián)在觸頭兩端的雙向可控硅，但此刻雙向可控硅兩端電壓不足以令觸頭導(dǎo)通，所以給予雙向可控硅觸發(fā)信號(hào)一段時(shí)間后，斷開保持電源，使接觸器進(jìn)入分閘過程。由于觸頭的接觸電阻隨著分?jǐn)噙^程不斷增加，導(dǎo)致觸頭兩端電壓也不斷增加，當(dāng)增加到一定程度后觸頭便滿足導(dǎo)通條件。此后，觸頭便承擔(dān)起主電路電流的分流任務(wù)直到接觸器完全分?jǐn)酁橹埂＝佑|器完全分?jǐn)嗪?，斷開雙向可控硅觸發(fā)信號(hào)，雙向可控硅便在電流過零時(shí)自行關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)無弧分閘過程 [14]。 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。 智能交流接觸器通過檢測單元獲得主線路的電流和電壓信號(hào)，而后分別經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行濾波、放大操作，最后經(jīng)過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)。采用以 ATMEGA16 單片機(jī)為控制核心，通過相應(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。系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)原理如圖 所示。 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 缺相保護(hù)電路三相電流信號(hào)三相電壓信號(hào)信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路A T M E G A 1 6 單 片機(jī)負(fù)載線圈電壓信號(hào)線圈A B CIa Ib IcUa Ub UcKMT A T B T C線圈電流信號(hào)輸入電壓信號(hào)調(diào)理電路智能激磁調(diào)理電路輸入電壓幅值檢測電路 圖 智能 保護(hù)原理 框圖 The bloc k diagram of fault protec tion 圖 中 KM 為普通交流接觸器，選擇工作場合為工頻 50Hz，相電壓 220V，線電壓380V。通過對(duì)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 (由缺相保護(hù)電路檢測 )運(yùn)行。若發(fā)現(xiàn)負(fù)載正在缺相運(yùn)行，可立即封鎖激磁信號(hào)，使系統(tǒng)停止運(yùn)行并給出故障信息。若系統(tǒng)處于欠壓狀態(tài)可以給出故障報(bào)警和實(shí)際電壓值，根據(jù)檢測的三相電壓值計(jì)算三相負(fù)荷不平衡度，若在運(yùn)行范圍內(nèi)即不影響正常工作時(shí)，負(fù)載保持運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)三相不平衡度超過 限定值則停止系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行故障檢修，并給出報(bào)警信號(hào)。 智能交流接觸器實(shí)驗(yàn)樣機(jī) 智能交流接觸器樣機(jī)由雙向可控硅及其控制電路板、電源及其控制電路板和電子控制電路板組成。圖 為基于 CJ1020 型交流接觸器的智能交流接觸器 實(shí)驗(yàn) 樣機(jī)。 圖 智能交流接觸器試驗(yàn)樣機(jī)示意圖 The Sc hematic diagram of intelligent nonarc AC c ontac tor test prototype 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 20xx 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)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。主要介紹了針對(duì)普通交流接觸器激磁系統(tǒng)及觸頭進(jìn)行的智能改造方案。除此之外還添加了 智能 保護(hù)功能，使交流接觸