【文章內(nèi)容簡介】 閉合運行。 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。采用直流電源保持的另一個好處是 在直流保持下 分斷 接觸器， 其分斷 時間基本穩(wěn)定， 不存在很大分散性， 提高 了交流接觸器 分斷的控制精度。 圖 為低壓直流保持控制技術示意圖。 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。即勵磁鐵采用永磁體來做載體，且永磁結構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)設計論文 20xx 畢業(yè)設計論文 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備的通斷時，觸點間存在很強的飛弧。特別是頻繁地啟動和停止設備時，更易使觸點粘合或燒毀，需要頻繁的更換觸頭，增加設備維修工作量和生產(chǎn)成本，更嚴重時會由于觸點飛弧或燒融而導致生產(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合的方案，在三相觸頭分別并聯(lián)一個電力電子器件，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， 實驗證明基本實現(xiàn)了減少或消除觸頭二次彈跳的目標。 智能 交流接觸器采用的是無觸點電力電子器件分流技術實現(xiàn)智能分閘。在智能 交流 接觸器 分 閘階段，當單片機給出 分 閘信號后，主觸頭開始進行分閘操作，同時雙向可控硅觸發(fā)電路給出觸發(fā)信號。主觸頭分斷時，其接觸面接觸電阻不斷增大，主電路額定電流不變，導致主觸頭兩端電壓不斷增大，當主觸頭兩端電壓增大到 6V 左右時，雙向可控硅滿足導通條件，進而主電路電流流經(jīng)雙向可控硅，主觸頭分斷過程無電弧產(chǎn)生。延時一段時間關閉雙向可控硅觸發(fā)信號，則雙向 可控硅 在主電路電流過零時自然關斷，從而完成 了交流接觸器分斷過程的無弧操作。 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)展狀況，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在電器優(yōu)化設計中應用的重要性。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、智能化的測試技術、基于現(xiàn)場總線的通信技術角度出發(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計思路并詳細介紹了智能交流接觸器工作原理及其智能改進目標，同時介紹了智能交流接觸器所具備的智能保護功能并詳細 介紹了各個模塊工作原理。 第三章 重點討論智能交流接觸器的電磁系統(tǒng)改進方案。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。通過對比本文選擇多脈沖穩(wěn)壓直流激磁方案 ， 針對最佳激磁參數(shù)的確定本文設計了相應的實驗電路，并根據(jù)實驗得出的最佳激磁參數(shù)設計 相應的系統(tǒng)激磁電源和 智能激磁 執(zhí)行電路。通過智能激磁實驗測試發(fā)現(xiàn)，智能激磁大大 減少了接觸器觸頭回跳時間，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)設計論文 20xx 畢業(yè)設計論文 第四章 重點論述針對普通交流接觸器分閘過程中產(chǎn)生強烈電 弧侵蝕影響，設計了智能分斷控制系統(tǒng)。類似與第四章介紹， 針對交流接觸器分斷過程智能控制理念，介紹了兩種主要分斷理念： 零電流分斷控制技術和無觸點分斷控制技術。 通過分析對比，本文采用 無觸點分斷控制技術。 針對雙向可控硅選型及觸發(fā)模式本章也進行了詳細分析，硬件電路搭建完畢后，本文對交流接觸器分斷過程進行了相應的實驗測試，實驗測試結果表明，針對交流接觸器分斷過程的智能改進方案有效。 第五章 主要針對智能交流接觸器智能保護功能進行詳細論述。主要是從硬件和軟件兩個部分進行了論述。硬件方面： 根據(jù)產(chǎn)品所要求的具體技術指標進行硬件 線路的設計。通過對硬件電路的設計和調(diào)試，實現(xiàn)對過載保護、過壓保護、欠壓保護和漏電保護等不同電流、電壓信號的采集和處理 。實現(xiàn)對中央處理單元、執(zhí)行單元和鍵盤的設計和調(diào)試。 軟件部分 ： 根據(jù) 各種保護的優(yōu)先級，完成主程序的設計。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的溫升，根據(jù)對計算值與設定溫升值的比較，實現(xiàn)對主線路發(fā)生過載故障時的保護 。由于本產(chǎn)品所控制的電力系統(tǒng)為三相三線制結構，對三相電流進行矢量求和后的中線電流求取有效值，通過與設定值進行比較，實現(xiàn)主線路漏電故障的保護 ，進而 完成各個功能子程序的設計與調(diào)試。 20xx 畢業(yè)設計論文 20xx 畢業(yè)設計論文 2 智能交流接觸器 總體設計 方案 引言 智能 交流接觸器是針對普通交流接觸器存在的缺陷進行相關改進形成的一種新型的低壓開關電器。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。 本文設計的 交流接觸器主要從兩個方面進行智能改進： （ 1）針對普通交流接觸器采用交流勵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） 針對無弧分合閘的設計要求，對接觸器觸頭 系統(tǒng)進行無觸點電子開關改進，具體做法是每相觸頭兩端并聯(lián)一個雙向可控硅。 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。本文針對該控制策略設計了相應的實驗測試電路，測試得出了最佳的激磁參數(shù)。并且根據(jù)激磁參數(shù)設計了相應的穩(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提高交流接觸器整體智能化具有重要推動作用。 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。針對這一問題，智能交流接觸器對接觸器分閘過程進行相關智能改進，主要是采用了無觸點分 閘的智能控制理念，也是本文研究的重點內(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行交流勵磁勢必會引起主觸頭彈跳，這也是造成觸頭二次彈跳的主要原因。本文根據(jù)實驗測得的最佳激磁參數(shù)對電磁系統(tǒng)進行智能改進，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)之前設定使線圈電磁吸力和彈簧反力之間良好配合，最終使動鐵心實現(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)設計論文 20xx 畢業(yè)設計論文 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。 最終達到無弧分閘的目標。通過上述改進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。通過對硬件電路的設計和調(diào)試，實現(xiàn)對過載保護、過壓保護、欠壓保護和漏電保護等 故障保護功能 。實現(xiàn)對中央處理單元、執(zhí)行單元和鍵盤及顯示單元的設計和調(diào)試。 研究對象簡介 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，供遠距離接通和分斷電路之用，并可與適當?shù)臒徇^載繼電器組合，以保護可能發(fā)生操作過負載的電路。 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限制 ， 由于電網(wǎng)電壓的波動性一般要保證 吸合電壓維持在 85%U 額定~110%U 額定 ， 分斷電壓盡量維持在 20% U 額定 ~75%U 額定 。 靜觸頭反力彈簧動鐵芯靜鐵芯勵磁線圈動觸頭 圖 交流接觸器結構示意圖 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。 20xx 畢業(yè)設計論文 20xx 畢業(yè)設計論文 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。當接到合閘信號后，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，并按照之前設定的激磁方式進行智能激磁，當檢測到觸頭已完全閉合后，斷開可控硅觸發(fā)信號，實現(xiàn)智能 合閘過程。當接到分閘信號時，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通，所以給予雙向可控硅觸發(fā)信號一段時間后，斷開保持電源，使接觸器進入分閘過程。由于觸頭的接觸電阻隨著分斷過程不斷增加，導致觸頭兩端電壓也不斷增加，當增加到一定程度后觸頭便滿足導通條件。此后，觸頭便承擔起主電路電流的分流任務直到接觸器完全分斷為止。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斷，實現(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)點外，還具備 智能 保護功能，具體實現(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，而后分別經(jīng)過信號調(diào)理電路進行濾波、放大操作，最后經(jīng)過微處理器邏輯單元分析、判斷后，發(fā)出相應的指示信號或動作信號。采用以 ATMEGA16 單片機為控制核心，通過相應傳感器對關鍵參數(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。系統(tǒng)具體實現(xiàn)原理如圖 所示。 20xx 畢業(yè)設計論文 20xx 畢業(yè)設計論文 缺相保護電路三相電流信號三相電壓信號信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路A T M E G A 1 6 單 片機負載線圈電壓信號線圈A B CIa Ib IcUa Ub UcKMT A T B T C線圈電流信號輸入電壓信號調(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。通過對負載各相電壓的監(jiān)測判斷，即可知道系統(tǒng)是否處于過壓、欠壓及缺相 (由缺相保護電路檢測 )運行。若發(fā)現(xiàn)負載正在缺相運行，可立即封鎖激磁信號，使系統(tǒng)停止運行并給出故障信息。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。 智能交流接觸器實驗樣機 智能交流接觸器樣機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 實驗 樣機。 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)設計論文 20xx 畢業(yè)設計論文 本章小結 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。主要介紹了針對普通交流接觸器激磁系統(tǒng)及觸頭進行的智能改造方案。除此之外還添加了 智能 保護功能，使交流接觸