自恢复式低压断路器的设计

自恢复式低压断路器的设计

 自恢复式低压断路器的设计   

 
 
随着国家电网改造的深入,越来越多的家庭用户成为智能化升级的潜在客户。传统的家用断路器多为机械式结构,要求用户手动合闸,无电源、过压、欠压保护功能。设备整体自动化程度低,安全防护不全面。本课题针对上述不足提出了一种针对家用机械式断路器自恢复功能的改造方法,采用在原有断路器旁附加一个工作控制器的形式,利用控制器实时监测电网电压并通过内部电机驱动齿轮组的方式带动机械式断路器完成分合闸操作,文章详细介绍了自恢复式断路器改造的方法和控制原理,分析了控制器的内部结构与电路组成,并对自恢复功能中的电压检测、自恢复控制程序进行了分析。文章最后通过实验测试了在电压从80V到400V变化的过程中断路器工作与恢复功能的有效性,结果证明样品装置能实现断路保护以及电压正常后的状态恢复,符合设计要求,有效的解决了低压保护器自恢复控制的问题。
 
 
 
 
 
毕业设计说明书(论文)外文摘要
 
Title   Since the recovery type low voltage circuit breaker                      
 
           design                                                 
 
Abstract
With the deepening of the national power grid renovation, a large number of home users are becoming intelligent upgrade potential customers.Traditional household circuit protector for mechanical structure, to the user manual need to be close break-brake operations without power supply overvoltage and undervoltage protection, plant overall low degree of automation, security and protection is not comprehensive.This topic for the above shortage presents a mechanical circuit breaker for household self-restore function transform method, using the original circuit breaker additional controller in the form of a work, by using the controller and real-time monitoring of power grid voltage driven by internal motor driven gear set mechanical circuit breaker complete closing operation,since the restoration of function control program are analyzed.Finally tested by experiment in voltage from 80 v to 400 v change in the process of the circuit breaker and restore the function of the effectiveness of the work, the results prove that the sample device can realize open circuit protection and normal state of recovery voltage, comply with the design requirements, effectively solved the problem of the low voltage protector self-restore control.
 
Keywords since the recovery  low-voltage circuit breaker  Mechanical circuit breaker
 
 
 
目  录
1 绪论 1
1.1低压断路器背景 1
1.2低压断路器技术发展现状 1
1.3课题研究内容 3
2 自恢复式低压断路器总体设计 4
2.1自恢复断路器设计思路 4
2.2自恢复实现方法 6
2.3直流电机的驱动方法 7
图2.6 H桥电路 8
3 系统硬件组成与设计 8
3.1开关电源设计 8
3.2控制单元设计 10
3.3电压采样电路设计 12
图3.6 电压采样电路 12
3.4直流电机驱动电路设计 13
图3.7 直流电机驱动电路 13
4 系统软件组成与设计 14
4.1系统软件的总体设计 14
4.1 系统软件总体设计图 14
4.2电压有效值计算软件设计 15
4.3位置检测与电机控制程序设计 18
5 系统测试与分析 21
5.1样机测试与流程 21
5.2测试结果分析 22
表5.1 欠压测试数据和恢复功能 22
表5.2 过压测试数据和恢复功能 23
结 论 23
致  谢 24
参?考?文?献 26
 
 
 
 
 
1 绪论
1.1低压断路器背景
  
普通断路器是一种开关装置,它能在正常的回路状态下关断、负载和断开电流,并能在规定的时间内关闭、加载和断开异常电路中的电流。低压断路器,又称自动空气开关,是一种由两只手操作的电气开关。它能自动完成电压损失、欠压、过载和短路保护。它可以分配电能,使异步电动机连续启动,保护电力线和电动机。它能在严重过载、短路和欠压情况下自动断开电路。且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。
我国的国家电网的改造自2000年起发展迅速,同时也带来庞大的产业集群效应,目前在变电、配电站一级已经完成了智能化控制的改造。但用户数最为庞大的终端家用市场还没有开始改造,这样客户群带来了巨大的商机。同样西方发达国家对电网的智能化管理高度重视,并将其作为国家工业发展的重要内容。总体来说目前我国的电网发展和应用还处于初级阶段,但已具备一定基础,项目选题方向有较好的市场前景。
本课题涉及的是一种具有自恢复功能的低压端断路器的设计与制作,主要设计为住宅使用,这是国家电网升级改造面向智能化控制背景下的一种新型家用控制断路器的升级尝试。
1.2低压断路器技术发展现状
(1)国内的发展现状
我国智能电网是特高压电网、各电压等级电网共同发展的坚强电网。我国的国家电网在2010年6月发布《智能电网技术标准体系规划》,并不断进行修改和改革,直至2012年底,发布多项智能电网标准。2011年,国家“十二五”规划纲要中明确提出:依附信息、控制和储能等先进技术,推动智能电网建设。2012年,国家科技部“十二五”专项规划,规划把大规模的间断式能源联网技术、智能输出变电技术和装备电网信息通信技术、柔性输出技术与设备、智能电网综合示范等技术成为“第十二·五”期间的重要任务。
目前,我国在智能电网的建设方面是处于国际领先水平的,和发达国家是出于同一起跑线的,而且国内许多企业都很关注智能电网的发展。但是我国在智能型的研究方面起步比较晚,所以国内的同类产品缺乏竞争力,大部分产品都是从国外进口,和国外产品差距较大。根据国内外对智能断路器研究的现状,智能断路器已不再是一个简单的保护装置,而是一个多功能的、综合型的电网设备。
据资料显示,在2011年,我国低压断路器的市场行业领域达到400亿元。国家新增发电量近几年持续增加,下游其他行业也迅速发展,未来几年,国内市场对低压断路器的需求只能有增无减,且对智能低压断路器的需求更大,因此我国低压断路器的市场行业领域也将迅速增加,预计2016年我国低压断路器的市场行业领域将高达800亿元。
参?考?文?献
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