【導(dǎo)讀】然而，電冰箱的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在一定的電壓范圍內(nèi)才能正常工作，供電電壓過高或過。低以及雷電襲擊時(shí)很容易導(dǎo)致繞組線圈燒毀。因此，電冰箱易損壞或壽命短是困擾人們的一。究其原因，供電電壓波動(dòng)、瞬時(shí)斷電、雷電襲擊是電冰箱損壞或壽命縮短的主要原。而對于絕大多數(shù)家用電冰箱來說，瞬時(shí)斷電與電壓波動(dòng)幾乎是不可避免的。對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懀且环N經(jīng)濟(jì)實(shí)用的電冰箱保護(hù)器。過壓欠壓、延時(shí)、雷電保護(hù)于一體的多功能電冰箱保護(hù)器。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。然后分析了電網(wǎng)過、欠壓、突然斷電和雷。計(jì)算，設(shè)計(jì)相應(yīng)的仿真。最后進(jìn)行分析總結(jié)，并寫出該設(shè)計(jì)的參考文獻(xiàn)。

　　

【正文】 雷電裝置。 防雷器的設(shè)計(jì) 圖 521 雷電防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)真正的防雷電破壞，可以給整個(gè)防雷系統(tǒng)劃分 IIV 四個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)相互關(guān)系，又各司其職。如圖 52 所示。 雷電襲擊 戶內(nèi)防雷 電源端口保護(hù)器 戶外防雷 熔斷器 避雷針等 20 圖 522 電源系統(tǒng)的多級(jí)防雷 圖 52 中，第 I 級(jí)和第 II 級(jí)是供電部門負(fù)責(zé)的防雷設(shè)備， 6kV 的電壓是雷電直擊輸電線附近產(chǎn)生的感應(yīng)雷電壓，經(jīng)過第 I級(jí)防雷器 A 的防雷后，部分雷電流經(jīng) A流入大地，電壓便減至 4kV 再經(jīng) II 級(jí)防雷器 B的泄流減壓后，電壓減至，通過輸電線繼續(xù)流入房子內(nèi)部。后由戶內(nèi)的 III 級(jí)和 IV級(jí)防雷設(shè)備繼續(xù)進(jìn)行泄流減壓，使最后機(jī)器在安全的電壓范圍內(nèi)繼續(xù)工作。 我們所討論的重點(diǎn)也是戶內(nèi)的 III 級(jí)和 IV 級(jí)防雷措施，因?yàn)樵趹魞?nèi)我們使用的用電器很多，除非家電設(shè)備本身已經(jīng)提供防雷設(shè)備，否則我們是很有必要自己 給家庭內(nèi)部的電力系統(tǒng)裝上有效的防雷設(shè)施。 現(xiàn)在僅針對電保冰箱的電源部分提供護(hù)的裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中可分為電冰箱外部和內(nèi)部的電源保護(hù)裝置，外部是對交流電源的保護(hù)，也就是圖 52 中的第III 級(jí)，內(nèi)部是對直流部分電路的保護(hù)，即圖 52顯示的 IV 級(jí)。 交流電源口防雷設(shè)計(jì) 電源防雷器中用到的元器件是壓敏電阻和氣體放電管。 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)相對單獨(dú)使用其中一種做成的避雷器要好得 多。設(shè)計(jì)方案如圖 53 所示。 21 圖 523 交流電源口防雷設(shè)計(jì) 該方案可通過 5KA(8/20μ s)和組合波 10KV 的雷擊波。 其工作原理如下所述： 在初級(jí)端電路上，解決瞬時(shí)浪涌電流的典型方法是金屬氧化物壓敏電阻。這些器件會(huì)將輸入浪涌電流鉗位在一個(gè)電平上，該電平使電源元件能夠不受到影響并正常工作。選擇氧化鋅壓敏電阻的主要標(biāo)準(zhǔn)包括工作電壓、能量處理性能和峰值脈沖電流性能。 氧化鋅壓敏電阻的工作電壓是能正常工作不會(huì)擊穿的電壓電平。該電壓通常是首先要決定的參數(shù)，而且很簡單。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。這樣做的目的是保證 MOV 對系統(tǒng)中的瞬時(shí)事件做出反應(yīng)，而不對臨時(shí)狀況做出反應(yīng)。 氣體放電管可以有效的消除壓敏電阻器的漏電流，所以即使壓敏電阻器隨使用時(shí)間增加，其漏電流特性變差，也不會(huì)有大額的漏電流流過壓敏電阻而造成發(fā)熱和燃燒，保證了電路的安全性和可靠性。 防雷器元件的認(rèn)識(shí) 壓敏電阻 22 壓敏電阻一般是由金屬氧化物制成，以氧化鋅為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻，當(dāng)加在電阻兩端的電壓小于壓敏電壓時(shí)，壓敏電阻呈高阻狀態(tài)，如果并聯(lián)在電路上，該閥片呈斷路狀態(tài) ；當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓大于壓敏電壓時(shí)，壓敏電阻就會(huì)擊穿，呈現(xiàn)低阻值，甚至接近短路狀態(tài)。壓敏電阻這種被擊穿狀態(tài)是可以恢復(fù)的，當(dāng)高于壓敏電壓的電壓被撤銷以后，它又恢復(fù)高阻狀態(tài)。當(dāng)電力線被雷擊時(shí)，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使電力線上的類電壓被鉗制在安全范圍內(nèi)，這個(gè)鉗制電壓一般是幾十福特。 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。指在規(guī)定電流下的電壓值，大多數(shù)情況下用 1mA 直流電流 通入壓敏電阻器時(shí)測得的電壓值，其產(chǎn)品的壓敏電壓范圍可以從 10－ 9000V 不等?？筛鶕?jù)具體需要正確選用。 一般 ≤ V1mA≤ ，式中， Vp 為電路額定電壓的峰值。 VAC為額定交流電壓的有效值。 ZnO 壓敏電阻的電壓值選擇是至關(guān)重要的，它關(guān)系到保護(hù)效果與使用壽命。 電冰箱的額定電源電壓為 220V，則壓敏電阻電壓值： = 220V=476V； = 220V=484V； 所以壓敏電壓范圍為： 476～ 484V 因此壓敏電阻的擊穿電壓可選在 470－ 480V 之 間。 MYG05K 規(guī)定通過的電流為 。 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177。 10％時(shí)的最大脈沖電流值。為了延長器件的使用壽命， ZnO 壓敏電阻所吸收的浪涌電流幅值應(yīng)小于手冊中給出的產(chǎn)品最大通流量。然而從保護(hù)效果出發(fā)，要求所選用的通流量大一些好。在許多情況下，實(shí)際發(fā)生的通流量是很難精確計(jì)算的。簡單的講 通流容量也稱通流量，是指在規(guī)定的條件（以規(guī)定的時(shí)間間隔和次數(shù)，施加標(biāo)準(zhǔn)的沖擊電流）下，允許通過 壓敏電阻器上的最大脈沖（峰值）電流值。一般過壓是一個(gè)或一系列的脈沖波。實(shí)驗(yàn)壓敏電阻所用的沖擊波有23 兩種，一種是為 8/20μ s波，即通常所說的波頭為 8μ s 波尾時(shí)間為 20μ s的脈沖波，另外一種為 2ms 的方波。 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，因而壓敏電阻對應(yīng) 的最大限制電壓 Vc相當(dāng)大， 例如 MYG7K471 其 Vc=775V(Ip=10A時(shí) )。 壓敏電阻設(shè)計(jì)要點(diǎn)： （ 1）、型號(hào)和參數(shù)的選擇：由附表 1可以 查 找到，符合上面要求的壓敏電阻有 : 型號(hào) 最大連續(xù)工作電壓 壓敏電壓 最大限制 電壓 通流容量（ 8/20u s） AC(V) DC(V) V1mA Vp(V) lp(A) 1 次 (A) 2次 (A) MYL522S471K 300 385 470(423517) 775 150 20210 15000 MYL522S511K 320 415 510(459561) 855 150 20210 15000 MYL534S471K 300 385 470(423517) 775 200 40000 25000 MYL534S511K 320 415 510(459561) 855 200 40000 25000 MYL538S471K 300 385 470(423517) 775 400 50000 30000 MYL538S511K 320 415 510(459561) 855 400 50000 30000 我們可以選擇最優(yōu)的壓敏電阻，如 39S511。 （ 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。上述取值原則主要是為了保證壓敏電阻在電源電路中應(yīng)用時(shí)，有適當(dāng)?shù)陌踩６?。壓敏電阻的通流容量?yīng)根據(jù)防雷電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)來定。一般而言，壓敏電阻能夠承受兩次電流沖擊而不損壞的通流值應(yīng)大于防雷電路的設(shè)計(jì)通流量。 （ 3）、壓敏電阻的失效模式主要是短路，當(dāng)通過的過電流太大時(shí)，也可能造成閥片被炸裂而開路。壓敏電阻使用壽命較短，多次沖擊后性能會(huì)下降。因此單獨(dú)的由壓敏電阻構(gòu)成的防雷器長時(shí)間使用后 存在維護(hù)及更換的問題。 氣體放電管 氣體放電管是一種陶瓷或玻璃封裝，管內(nèi)再充以一定壓力的惰性氣體 (如氬氣 )，開關(guān)型的保護(hù)元件，有二電極和三電極兩種結(jié)構(gòu)。當(dāng)電場強(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。導(dǎo)通電流可以很大， 8/20μ s 脈沖電流能夠疏導(dǎo) 10KA。 主要指標(biāo)有：響應(yīng)時(shí)間 （數(shù)百 ns 以至數(shù) ms ）、直流擊穿電壓（ 20～ 50V） 、沖擊擊穿電壓（一般大于 600V）。 使用氣體放電管的注意事項(xiàng)： （ 1）、在交流電源電路的相線對保護(hù)地線、中線對保護(hù)地線單獨(dú)使用氣體放電管是不合適的 （ 2）、在直流電源電路中應(yīng)用時(shí)，如果兩線間電壓超過 15V，不可以在兩線間直接應(yīng)用放電管。 （ 3） 、設(shè)置在普通交流線路上的放電管，要求它在線路正常運(yùn)行電壓及其允許的波動(dòng)范圍內(nèi)不能動(dòng)作，則它的直流放電電壓應(yīng)滿足： min(ufdc)。式中 ufdc 直流擊穿電壓， min(ufdc)表示直流擊穿電壓的最小值。 UP 為線路正常運(yùn)行電壓的峰值。 （ 4） 、氣體放電管構(gòu)成的防雷器長時(shí)間使用后存在維護(hù)及更換的問題。 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。氧化鋅壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間比氣體放電管快。氣體放電管的擊穿電壓對脈沖電壓的上升速率十分敏感，電壓上升速率越快，點(diǎn)火電壓越高，響應(yīng)時(shí)間越快。 氣體放電管具有很強(qiáng)的承受大能量沖擊的能力，但在具體使用時(shí)，由于氣體放電管在放電時(shí)殘壓極低，近似于短路狀態(tài)，因此不能單獨(dú)在電源避雷器中使用，氣體放電管的耐流能力與管徑有關(guān)，管徑越大，耐流能力越好 。氣體放電管的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為慢性漏氣，長時(shí)間使用的可靠性問題（即遭受多次雷電沖擊后，直流擊穿電壓值發(fā)生偏移），光敏效應(yīng)和離散性較大。 電源避雷器中的熱熔保險(xiǎn)絲的作用是當(dāng)雷電流超過電源避雷器最大承受能力時(shí)，由于過流作用，可使保險(xiǎn)絲斷開，同時(shí)由于過截使氧化鋅壓敏電阻溫度上25 升亦可使保險(xiǎn)絲斷開，起到過流和溫度雙重保護(hù)作用。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。 第 6 章 展望 從目前冰箱市場來看，隨著生活品質(zhì)的進(jìn)一步提高，人們對冰箱的消費(fèi)需求已經(jīng)從只看重冰箱能否延長食物保質(zhì)期，逐漸發(fā)展到大容量、保鮮、營養(yǎng)、健康、環(huán)保等多方面并重。未來冰箱產(chǎn)品發(fā)展的方向必定代表著市場的需求，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的情況下，中國冰箱產(chǎn)業(yè)也定會(huì)向一個(gè)良性的方向發(fā)展 。 電冰箱在我們的日常生活中的運(yùn)用更加的廣泛，但其高故障率給人們的日常生活帶來很多不便，還造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，因此在分析傳統(tǒng)電冰箱保護(hù)裝置不盡 完善的基礎(chǔ)上，研制功能完善、可靠性高的電冰箱保護(hù)裝置己經(jīng)成為必要。 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國市場的規(guī)模和特點(diǎn)都出現(xiàn)了很大的變革，企業(yè)的經(jīng)營與管理也已經(jīng)從過去單一的目標(biāo)式發(fā)展開始向系統(tǒng)化、科學(xué)化管理轉(zhuǎn)變。如何從專業(yè)的眼光認(rèn)識(shí)冰箱空調(diào)保護(hù)器行業(yè)的發(fā)展和市場的轉(zhuǎn)變，如何用科學(xué)的方法對企業(yè)的各個(gè)層面進(jìn)行有效的管理，將成為企業(yè)未來生存和發(fā)展的首要問題。 本 報(bào)告以冰箱保護(hù)器行業(yè)作為切入點(diǎn)，通過對冰箱 在現(xiàn)實(shí)生活中存在的不足和缺點(diǎn)做了深入到分析，特別是由于無法保證當(dāng)前市電不穩(wěn)定而導(dǎo)致的電冰箱無法正常工作或帶來的危害，以 及無法避免的自然現(xiàn)象可能帶來的危害，做出了詳細(xì)的分析，并由此提出了一套比較完善的電冰箱保護(hù)裝置，這套 保護(hù) 裝置可以給冰箱 行業(yè) 帶來更大的改革，使電冰箱的使用安全系數(shù)和使用壽命得到更大的提高，這也就更好的保證社會(huì)資源的價(jià)值可以得到最大的開發(fā)和利用。 第 7 章 總結(jié) 本設(shè)計(jì)是在葛老師的耐心指導(dǎo)下，加以本人以查閱圖書，網(wǎng)上查找資料等綜26 合學(xué)習(xí)后做出的設(shè)計(jì)方案并寫成論文形式來描述自己的設(shè)計(jì)過程。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，對于處理問題的能力也有很大的提升。 課題設(shè)計(jì)過程中主要完成的工作有以下幾個(gè)方面： 論文的開端就介紹了點(diǎn)冰箱保護(hù)器的重要性，其在國內(nèi)外的發(fā)展歷史，設(shè)計(jì)提出的原因等等。 應(yīng)用 protel99se 繪制出電冰箱保護(hù)器的原理圖。 對該設(shè)計(jì)中使用的主要元器件進(jìn)行系統(tǒng)的分析，講解。 詳細(xì)的分析了電冰箱在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的過壓、欠壓等故障情況的特點(diǎn)。并針對以上故障的特點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，得出相應(yīng)的保護(hù)措施。 致謝 本設(shè)計(jì)的論文的終于寫完了，在這個(gè)即將畢業(yè)時(shí)節(jié)期間，這次設(shè)計(jì)首先完成了我大學(xué)四年最后的學(xué)習(xí)任務(wù)，使 我順利的完成我的學(xué)業(yè)。其次是在這次設(shè)計(jì)中，我確實(shí)學(xué)到了很多東西，包括對以前知識(shí)的穩(wěn)固，對課專業(yè)更神認(rèn)識(shí)，也有對專業(yè)之外的很多學(xué)問的獲取等等。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)。在此，我對所有曾經(jīng)或正在幫助我、支持我的老師、家人、同學(xué)和朋友表示衷心的感謝 ! 我最衷心地感謝葛老師。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)、對工作孜孜不倦的追求以及對學(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。本論文的產(chǎn)出過程自始至終都得到了葛老師的悉心指導(dǎo)，從論文的選題到科研課題的確定，從論文的整理到文章結(jié)構(gòu)的定型無不傾注了葛老師的努力。其次，還要感謝所有關(guān)心我、幫助我、支持我，但這里還沒有提及的人們，謝謝你們 !所有這些都將會(huì)使我在今后的人生道路上更加信心百倍的挑戰(zhàn)自我、挑戰(zhàn)人生、追求卓越、創(chuàng)造輝煌 ! 參考文獻(xiàn)