河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第1頁共45頁0引言21變頻器選型及變頻調(diào)速原理311變頻器概況3111變頻器簡介3112變頻器的結(jié)構(gòu)及分類312變頻器的選型及注意事項4121變頻器的選型4122變頻器的安裝環(huán)境413變頻器的調(diào)速原理5131變頻調(diào)速工作原理5132變頻器調(diào)速節(jié)能原理5133變頻器調(diào)速控制方式614EV2000通用變頻器7141EV2000簡介7142EV2000型號說明8143EV2000內(nèi)置PI工作原理9144EV2000變頻器使用應(yīng)注意的問題112低壓元器件介紹與儀表選型1221繼電器12211繼電器的點符號和觸點形式12212繼電器的類型14212繼電器的選用1522接觸器16221接觸器簡介16222工作原理及選型16223富士NEOSC系列新大型電磁接觸器簡介2023壓力變送器27231變送器簡介27232變送器的發(fā)展27233儀表構(gòu)成原理及選型2824斷路器343電路設(shè)計3531油田中轉(zhuǎn)站摻水泵控制的解決方案3532主電路的設(shè)計3633控制電路設(shè)計3734變頻器參數(shù)設(shè)置3934系統(tǒng)控制柜的設(shè)計414操作說明4241工頻運行方式4242變頻運行方式43結(jié)束語44謝辭45參考文獻46河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第2頁共45頁0引言油田摻水是在石油輸送過程中，為了防止石油凝結(jié)，而將水注入管道中，并保持管道中有一定壓力，從而使石油更易流通。在摻水站中，摻入水是三相分離器過濾后的活性水，在適當(dāng)?shù)臏囟群蜋C械剪切作用下，使油以小的滴狀分散在水中，被油水界面間的封膜所包圍，形成水包油型乳化液，從而使油與鋼管內(nèi)壁間的摩擦，油和水間的內(nèi)摩擦，改變?yōu)樗c鋼管內(nèi)壁間的摩擦和水與水間的內(nèi)摩擦，可以有效地降低原油輸送時的摩阻。在本設(shè)計中，采用一拖二閉環(huán)控制方式，系統(tǒng)中摻水泵的摻水控制是由變頻器通過變送器的回饋壓力值，與事先預(yù)設(shè)在變頻器中的壓力值進行比較，利用變頻器中內(nèi)置PID自動根據(jù)差值進行運算調(diào)節(jié)控制變頻器變頻調(diào)速運行；同時，變頻器中的運行參數(shù)通過內(nèi)部計算機接口和通訊協(xié)議傳輸至計算機工作站；在計算機上可以隨時檢測和控制系統(tǒng)運行壓力、電動機轉(zhuǎn)速、輸入/輸出電壓、輸入/輸出電流等參數(shù)，以保持管道中摻水壓力恒定。因此，系統(tǒng)設(shè)計了工變一體控制柜控制兩臺電機的控制方案，使兩臺水泵根據(jù)需要進行工作，從而達到了節(jié)能降耗的目的。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第3頁共45頁1變頻器選型及變頻調(diào)速原理11變頻器概況111變頻器簡介隨著電力、電子技術(shù)以及工業(yè)自動化控制技術(shù)的發(fā)展，使得交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)電機拖動領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。另外，由于PLC的功能強大、容易使用、高可靠性，常常被用來作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制，因此變頻器控制是現(xiàn)代工業(yè)節(jié)能、可靠和安全的首選儀器。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，除了液動、氣動等運動控制外，絕大多數(shù)的控制系統(tǒng)是電動控制系統(tǒng)，其最終控制對象和執(zhí)行機構(gòu)均為電機。在一般工業(yè)中變頻器主要用于電機調(diào)速傳動、重載起動、節(jié)能等方面。電機調(diào)速傳動又分調(diào)速傳動和節(jié)能調(diào)速傳動兩大類。工藝調(diào)速傳動指工藝要求必須調(diào)速的傳動，例如擠壓造粒機、切粒機、齒輪泵、軋機、機床、造紙等以往用直流電動機驅(qū)動的機械傳動，節(jié)能調(diào)速指如風(fēng)機、泵等以前不調(diào)速,為節(jié)能和工藝控制而改用調(diào)速的機械傳動，它的節(jié)能效果非常顯著。在工業(yè)控制中可以實現(xiàn)連續(xù)的控制，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。112變頻器的結(jié)構(gòu)及分類變頻器是把工頻電源50HZ或60HZ變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設(shè)備，變頻器的結(jié)構(gòu)包括主電路和控制電路，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對于如矢量控制變頻器這種需要大量運算的變頻器來說，有時還需要一個進行轉(zhuǎn)矩計算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/F控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第4頁共45頁12變頻器的選型及注意事項121變頻器的選型1采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等。2變頻器的負載類型；注意負載的性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時的方法控制。3變頻器與負載的匹配問題；I電壓匹配；變頻器的額定電壓與負載的額定電壓相符。II電流匹配；普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機的額定電流相符。對于特殊的負載則需要參考電機性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過載能力。III轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負載或有減速裝置時有可能發(fā)生。4在使用變頻器驅(qū)動高速電機時，由于高速電機的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機的選型。5變頻器如果要長電纜運行，要抑制長電纜對地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或在變頻器輸出端安裝輸出電抗器。6對于一些特殊的應(yīng)用場合如高溫，高海拔，會引起變頻器的降容，變頻器容量要放大一擋。122變頻器的安裝環(huán)境I工作溫度；變頻器內(nèi)部是大功率的電子元件，極易受到工作溫度的影響，產(chǎn)品一般要求為055，但為了保證工作安全、可靠，使用時應(yīng)考慮留有余地，最好控制在40以下。在控制箱中，變頻器一般應(yīng)安裝在箱體上部，并嚴格遵守產(chǎn)品說明書中的安裝要求，絕對不允許把發(fā)熱元件或易發(fā)熱的元件緊靠變頻器的底部安裝。II環(huán)境溫度；溫度太高且溫度變化較大時，變頻器內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，其絕緣性能就會大大降低，甚至可能引發(fā)短路事故。必要時，必須在箱中增加干燥劑和加熱器。在水處理間，一般水汽都比較重，如果溫度變化大的話，這個問題會比較突出。III腐蝕性氣體；使用環(huán)境如果腐蝕性氣體濃度大，不僅會腐蝕元器件的引線、印刷電路板等，而且還會加速塑料器件的老化，降低絕緣性能。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第5頁共45頁IV振動和沖擊；裝有變頻器的控制柜受到機械振動和沖擊時，會引起電氣接觸不良。淮安熱電就出現(xiàn)這樣的問題。這時除了提高控制柜的機械強度、遠離振動源和沖擊源外，還應(yīng)使用抗震橡皮墊固定控制柜外和內(nèi)電磁開關(guān)之類產(chǎn)生振動的元器件。設(shè)備運行一段時間后，應(yīng)對其進行檢查和維護。V電磁波干擾；變頻器在工作中由于整流和變頻，周圍產(chǎn)生了很多的干擾電磁波，這些高頻電磁波對附近的儀表、儀器有一定的干擾。因此，柜內(nèi)儀表和電子系統(tǒng)，應(yīng)該選用金屬外殼，屏蔽變頻器對儀表的干擾。所有的元器件均應(yīng)可靠接地，除此之外，各電氣元件、儀器及儀表之間的連線應(yīng)選用屏蔽控制電纜，且屏蔽層應(yīng)接地。如果處理不好電磁干擾，往往會使整個系統(tǒng)無法工作，導(dǎo)致控制單元失靈或損壞。13變頻器的調(diào)速原理131變頻調(diào)速工作原理由電機學(xué)的基本公式PFN600式中電動機定子繞組的磁極對數(shù)P一定，改變電源頻率F，即可改變電動機的同步轉(zhuǎn)速。異步電動機的實際轉(zhuǎn)速總是低于同步轉(zhuǎn)速，而且隨著同步轉(zhuǎn)速而變化。電源頻率增加，同步轉(zhuǎn)速也增加，實際轉(zhuǎn)速也增加；電源頻率下降，同步轉(zhuǎn)速也下降，電機轉(zhuǎn)速也降低，這種通過改變電源頻率實現(xiàn)的速度調(diào)節(jié)過程稱為變頻調(diào)速。132變頻器調(diào)速節(jié)能原理對同一臺水泵,根據(jù)流體力學(xué)相似理論,在轉(zhuǎn)速控制時,流量Q,揚程H,軸功率P,轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)系可由下式表示，12QQ12NN,212221NNHH,313212NNPP由上式可知，流量與轉(zhuǎn)速成正比，揚程與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，因此電機的轉(zhuǎn)速成正比，因此電機的轉(zhuǎn)速控制與調(diào)節(jié)閥流量控制相比，可以大幅度降低軸功率，因而利用變頻器對電機轉(zhuǎn)速控制可以十分節(jié)能。6河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第6頁共45頁1采用變頻的目的；恒壓控制或恒流控制等當(dāng)系統(tǒng)負荷下降時，變頻器調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，從而減少水量，減少電機耗電量，根據(jù)電工學(xué)知識，電機轉(zhuǎn)速與輸入頻率的關(guān)系為NPSF160N為電機轉(zhuǎn)速MRP，F(xiàn)為頻率HZ,S為滑差率，P為極對數(shù)。一般來講S變化范圍不大，如果S的變化忽略不計，就可以認為N與F成正比關(guān)系。改變F就可以達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器調(diào)速閉環(huán)控制系統(tǒng)主要由變頻器、調(diào)節(jié)器、傳感器、電動機、泵組成。控制信號可采用05V的電壓信號（或420MA的電流）。變頻調(diào)速裝置的信號可采用溫度信號、壓力信號或幾種信號綜合控制。133變頻器調(diào)速控制方式調(diào)速控制方式基本上有三種。1）電源頻率低于工頻范圍調(diào)節(jié)電源的工頻在我國為50HZ電機定子繞組內(nèi)的感應(yīng)電動式為1E444111WWKF式中W定子繞組的匝數(shù)1WK繞組系數(shù)1電機每極磁通定子電壓1U與定子繞組感應(yīng)電動勢1E的關(guān)系為1U1E11ZI式中1Z定子繞組每相阻抗1I定子繞組電流若忽略定子壓降11ZI，則1U1E444111WWKF，把上式整理成1EK11F河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第7頁共45頁K444W1WK式中K比例系數(shù)。則111KFU電動機電磁轉(zhuǎn)矩M與211FU成正比，若下調(diào)電源頻率1F，同時也下調(diào)1U，使11FU比值保持為恒定量，則磁通1不變，因此，轉(zhuǎn)矩也保持常量，此時電動機拖動負載的能力不發(fā)生改變，這種控制方式稱為恒磁通調(diào)壓調(diào)頻調(diào)速，也叫恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。2）電源頻率高于工頻范圍調(diào)節(jié)由于使電源頻率1F增加，11FU變小，而1U不能高于額定電壓，在此控制方式中保持1U不變，由于頻率變高，1變小，電磁轉(zhuǎn)矩M變小，但電源頻率增加導(dǎo)致電動機轉(zhuǎn)速N增加，設(shè)電動機角速度2N，電動機功率P是電磁的轉(zhuǎn)矩M與角速度的乘積PM調(diào)節(jié)過程中，使頻率F與轉(zhuǎn)矩的變化成一定協(xié)調(diào)關(guān)系，從而保持電動機功率為恒定量，即功率不發(fā)生變化，這種升頻定壓調(diào)速為恒壓調(diào)速。3）轉(zhuǎn)差頻率控制三相異步電動機中，定子與轉(zhuǎn)矩之間的圓周空隙內(nèi)有一定旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速為0N，電機轉(zhuǎn)子實際轉(zhuǎn)速為N,0NN是轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間的相對切割速度，對頻率、電壓進行協(xié)調(diào)控制，使11FU不變，此時磁通1不變的條件下，電磁轉(zhuǎn)矩M與20NN成正比。對頻率F進行調(diào)節(jié)，既調(diào)節(jié)了0NN，因此，在實際轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時也實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。14EV2000通用變頻器141EV2000簡介EV2000采用獨特的控制方式實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)矩、高精度、寬調(diào)速驅(qū)動，滿足通用變頻器高性能化的趨勢；具有超出同類產(chǎn)品的防跳閘性能和適應(yīng)惡劣電網(wǎng)、溫度、濕度和粉塵能力，極大提高產(chǎn)品可靠性。EV2000是世界首次將客戶通用需求與客戶個性化需河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第8頁共45頁求、行業(yè)性需求有機融合的革命性產(chǎn)品，實用的PI、簡易PLC、靈活的輸入輸出端子、脈沖頻率給定、停電和停機參數(shù)存儲選擇、頻率給定通道與運行命令通道捆綁、零頻回差控制、主輔給定控制、變頻控制、定長控制等，為設(shè)備制造業(yè)客戶提供高集成度的一體化解決方案，對降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)可靠性具有極大價值；EV2000通過優(yōu)化PWM控制技術(shù)和電磁兼容性整體設(shè)計，滿足用戶對應(yīng)用場所的低噪音、低電磁干擾的環(huán)保要求。142EV2000型號說明圖1型號說明產(chǎn)品系列介紹55P及以下表1變頻器55P以下系列55G及以上表2變頻器55P以上系列河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第9頁共45頁143EV2000內(nèi)置PI工作原理常用的閉環(huán)控制系統(tǒng)根據(jù)反饋量的不同可以分為模擬閉環(huán)和脈沖閉環(huán)兩種形式。本設(shè)計為模擬閉環(huán)控制，模擬反饋控制系統(tǒng)采用超聲波液位變送器作為內(nèi)置PI的反饋傳感器，組成模擬反饋控制系統(tǒng)。液位給定量用電位器設(shè)定以電壓形式通過VCI口輸入，而液位反饋量以020MA電流形式從CCI口輸入，給定量和反饋量均通過模擬通道采集，由端子FWD實現(xiàn)閉環(huán)運行時的起停。EV2000內(nèi)置PI工作原理框圖如下圖2內(nèi)置PI工作原理框圖上圖中的KP比例增益KI積分增益圖中的閉環(huán)給定量、反饋量、偏差極限和比例積分參數(shù)的定義和普通的PI調(diào)節(jié)意義一樣，分別見F501F515定義。EV2000內(nèi)置PI有以下兩個特點通過F508511定義給定量和對應(yīng)期望的反饋量之間的關(guān)系。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第10頁共45頁例如在下圖中，當(dāng)給定量為模擬信號010V，期望對應(yīng)的被控量為對應(yīng)的壓力傳感器信號為420MA給定量和期望反饋量關(guān)系如圖圖3給定量和期望反饋量關(guān)系圖其中給定量的確定以10V為基準(zhǔn)；反饋量的確定以20MA為基準(zhǔn)。即圖中的給定量調(diào)整和反饋量調(diào)整含義為給定和反饋量關(guān)系的確定和歸一化。通過F516選擇了閉環(huán)特性，滿足不同應(yīng)用場合。在實際控制系統(tǒng)中，為了達到控制要求，當(dāng)給定量增加時，要求電機的轉(zhuǎn)速加快，這種閉環(huán)特性為正作用特性；與此相反，當(dāng)給定量增加時，要求電機的轉(zhuǎn)速減少，這種閉環(huán)特性為反作用特性。4F516的定義為了適應(yīng)兩種閉環(huán)特性要求如（圖4）所示。圖4兩種閉環(huán)特性示意圖系統(tǒng)確定后，即應(yīng)確定閉環(huán)參數(shù)。閉環(huán)參數(shù)設(shè)定的基本步驟如下確定閉環(huán)給定和反饋通道（F501、F502）；模擬閉環(huán)需設(shè)定閉環(huán)給定與反饋的關(guān)系（F508F511）；確定閉環(huán)給定特性，如果給定和要求的電機轉(zhuǎn)速的關(guān)系相反，將閉環(huán)特性調(diào)節(jié)設(shè)反作用（F5161）；河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第11頁共45頁設(shè)積分調(diào)節(jié)選擇和閉環(huán)預(yù)置頻率功能（F517F519）；調(diào)整閉環(huán)濾波時間、采樣周期、偏差極限、增益系數(shù)（F512F515）；144EV2000變頻器使用應(yīng)注意的問題1與工頻運行比較EV2000系列變頻器為電壓型變頻器，輸出電壓是PWM波，含有一定的諧波。因此，使用時電機的溫升、噪聲和振動同工頻運行相比略有增加。2恒轉(zhuǎn)矩低速運行變頻器驅(qū)動普通電機長期低速運行時，由于電機的散熱效果變差，輸出轉(zhuǎn)矩額度有必要降低。如果需要以低速恒轉(zhuǎn)矩長期運行，必須選用變頻電機。3電機的電子熱保護值當(dāng)選用適配電機時，變頻器能對電機實施熱保護。若電機與變頻器額定容量不匹配，則務(wù)必調(diào)整保護值或采取其他保護措施，以保證電機的安全運行。4在50HZ以上頻率運行若超過50HZ運行，除了考慮電機的振動、噪音增大外，還必須確保電機軸承及機械裝置的使用速度范圍，務(wù)必事先查詢。5機械裝置的潤滑減速箱及齒輪等需要潤滑的機械裝置在長期低速運行時，由于潤滑效果變差，可能會造成損壞，務(wù)必事先查詢。6負轉(zhuǎn)矩負載對于提升負載之類的場合，常常會有負轉(zhuǎn)矩發(fā)生，變頻器常會產(chǎn)生過流或過壓故障而跳閘，此時應(yīng)該考慮選配適當(dāng)參數(shù)的制動組件。7負載裝置的機械共振點變頻器在一定的輸出頻率范圍內(nèi)，可能會遇到負載裝置的機械共振點，必須通過設(shè)置跳躍頻率來避開。8頻繁起、停的場合宜通過端子對變頻器進行起、停控制。嚴禁在變頻器輸入側(cè)使用接觸器等開關(guān)器件進行直接頻繁起、停操作，否則會造成設(shè)備損壞。9接入變頻器之前的電機絕緣檢查河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第12頁共45頁電機在首次使用或長時間放置后的再使用之前，應(yīng)做電機絕緣檢查，防止因電機繞組的絕緣失效而損壞變頻器。接線圖如（圖5）所示，測試時請采用500V電壓型兆歐表，應(yīng)保證測得絕緣電阻不小于5M。5圖5變頻器與電機接線圖2低壓元器件介紹與儀表選型21繼電器電磁繼電器是自動控制電路中常用的一種元件。實際上它是用較小電流控制較大電流的一種自動開關(guān)。因此，廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。電磁繼電器一般由一個線圈、鐵心、一組成幾組帶觸點的簧片組成。觸點有動觸點和靜觸點之分，在工作過程中能夠動作的稱為動觸點，不能動作的稱為靜觸點。電磁繼電器的工作原理是這樣的當(dāng)線圈通電以后，鐵心被磁化產(chǎn)生足夠大的電磁力，吸動銜鐵并帶動簧片，使動觸點和靜觸點閉合或分開；當(dāng)線圈斷電后，電磁吸力消失，銜鐵返回原來的位置，動觸點和靜觸點又恢復(fù)到原來閉合或分開的狀態(tài)。應(yīng)用時只要把需要控制的電路接到觸點上，就可利用繼電器達到控制的目的。211繼電器的點符號和觸點形式繼電器線圈在電路中用一個長方框符號表示，如果繼電器有兩個線圈，就畫兩個并列的長方框。同時在長方框內(nèi)或長方框旁標(biāo)上繼電器的文字符號“J”。繼電器的觸點有兩種表示方法一種是把它們直接畫在長方框一側(cè)，這種表示法較為直觀。另一種是按照電路連接的需要，把各個觸點分別畫到各自的控制電路中，通常在同一繼河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第13頁共45頁電器的觸點與線圈旁分別標(biāo)注上相同的文字符號，并將觸點組編上號碼，以示區(qū)別。繼電器的觸點有三種基本形式1動合型（H型）線圈不通電時兩觸點是斷開的，通電后，兩個觸點就閉合。以合字的拼音字頭“H”表示。表2繼電器常用觸點組合形式名稱符號字母代號中國美國動合常開觸點SPSTNO或HA動斷常閉觸點SPSTNCDB先斷后合轉(zhuǎn)換觸點SPDT（BM）ZC先合后斷轉(zhuǎn)換觸點SPDT（MB）或BD常開中和觸點SPDTNOEK雙動合觸點SPSTNODMSHX雙動觸點SPSTNODBSDY2動斷型（D型）線圈不通電時兩觸點是閉合的，通電后兩個觸點就斷開。用斷字的拼音字頭“D”表示。3轉(zhuǎn)換型（Z型）這是觸點組型。這種觸點組共有三個觸點，即中間是動觸點，上下各一個靜觸點。線圈不通電時，動觸點和其中一個靜觸點斷開和另一個閉合，線圈通電后，動觸點就移動，使原來斷開的成閉合，原來閉合的成斷開狀態(tài)，達到轉(zhuǎn)換的目的。這樣的觸點組稱為轉(zhuǎn)換觸點。用“轉(zhuǎn)”字的拼音字頭“Z”表示。此外，一個繼電器還可以有一個或多個觸點組，但均不外乎以上三種形式。在電路圖中，觸點和觸點組的畫法，規(guī)定一律是按不通電時的狀態(tài)畫出。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第14頁共45頁212繼電器的類型繼電器元件從功能上分為有或無繼電器和量度繼電器兩大類。有或無繼電器包括中間繼電器、時間繼電器、信號繼電器（包括沖擊信號繼電器）、干簧管及干簧繼電器、極化繼電器、重合閘繼電器等類繼電器。他們作為輔助元件，廣泛用于電力系統(tǒng)二次回路的繼電保護和自動控制裝置線路中。中間繼電器即輔助繼電器（AUXILIARYRELAY）主要用途是在繼電保護和自動控制中用于擴大主繼電器的觸點容量和觸點數(shù)目。時間繼電器主要用途是作為輔助元件，用于各種繼電保護和自動控制裝置中，以獲得所需的延時。信號繼電器主要用途是作輔助元件，在繼電保護和自動控制裝置中作動作指示器。重合閘繼電器是構(gòu)成重合閘裝置的主要元件。在輸電線路中發(fā)生的故障大部分是暫時性的。采用重合閘裝置就可以自動地使線路重新合閘送電，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。量度繼電器包括電流、電壓、頻率、功率、差動、接地、電動機保護、同步檢查繼電器等。他們在電力系統(tǒng)二次回路繼電保護和自動裝置中作為主要元件，成為發(fā)電機、變壓器、輸電線路、母線和電動機等不可缺少的保護設(shè)備。電流繼電器是使用數(shù)量最多的基礎(chǔ)繼電器之一。它分為過電流繼電器和欠電流繼電器，構(gòu)成原理包括機電型和靜態(tài)型。反時限過電流繼電器廣泛用作10KV及以下配電線路的過載主保護，在中小型變壓器和電動機中作短路故障和過負荷保護，反時限過電流繼電器的構(gòu)成原理包括感應(yīng)式、整流式和靜態(tài)式。電流平衡繼電器（或稱平衡繼電器）用于平行線路橫聯(lián)差動保護中。負序電流繼電器在發(fā)電機和變壓器的繼電保護中用作起動元件，反映電力系統(tǒng)中不對稱故障的負序分量。電流相位比較繼電器用在110220KV的雙母線系統(tǒng)的相位比較式母線差動保護中，作為選擇元件10。電壓繼電器也是使用數(shù)量最多的基礎(chǔ)繼電器之一。它分為過電壓繼電器和欠（低）電壓繼電器，構(gòu)成原理包括電磁型、整流型和靜態(tài)型。電磁式電壓繼電器動作可靠性高，抗干擾能力強，動作值可連續(xù)調(diào)整和成倍調(diào)整。靜態(tài)型電壓繼電器的動作值誤差較小，適用于要求精度較高的場所。相序電壓繼電器包括正序、負序和零序電壓繼電器，正序電壓繼電器用于發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中作為強行勵磁及電壓互感器的起動元件，負序電壓繼電器在發(fā)電機和變壓器的繼電保護中用作負序電壓閉鎖元件，零序電壓繼河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第15頁共45頁電器用于電力系統(tǒng)中作為變壓器或系統(tǒng)接地故障的起動元件。頻率繼電器按其功能大致可分為三類。欠（低）頻率（周率）繼電器用于電力系統(tǒng)自動按頻率減負荷裝置中，作為反應(yīng)頻率降低的靈敏元件，過（高）頻率（周率）繼電器作為反應(yīng)頻率升高的靈敏元件，差頻率（周率）繼電器用于發(fā)電機的自同期線路中。功率方向繼電器用于電力系統(tǒng)方向保護線路中，作為方向判別元件。此類繼電器包括用于相間短路的功率方向繼電器，用于接地故障保護的功率方向繼電器，用于平行線路保護的雙方向功率方向繼電器，以及用于反映不對稱故障的負序功率方向繼電器。差動繼電器在電力變壓器、發(fā)電機、母線等電力系統(tǒng)重要設(shè)備的繼電保護中，廣泛用于它們的主保護。差動繼電器的構(gòu)成原理常為電磁式、整流式和靜態(tài)式，已具有成熟的運行經(jīng)驗，在國內(nèi)外廣泛使用。接地繼電器包括小電流接地繼電器、接地繼電器和轉(zhuǎn)子接地繼電器。電動機保護繼電器在電動機保護方面，除了可用GL10過流繼電器或電流繼電器之外，還經(jīng)常配備專用的電動機保護繼電器及裝置，一類是電動機斷相保護繼電器，一類是電動機綜合保護裝置。212繼電器的選用1先了解必要的條件控制電路的電源電壓，能提供的最大電流；被控制電路中的電壓和電流；被控電路需要幾組、什么形式的觸點。選用繼電器時，一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據(jù)。控制電路應(yīng)能給繼電器提供足夠的工作電流，否則繼電器吸合是不穩(wěn)定的。2查閱有關(guān)資料確定使用條件后，可查找相關(guān)資料，找出需要的繼電器的型號和規(guī)格號。若手頭已有繼電器，可依據(jù)資料核對是否可以利用。最后考慮尺寸是否合適。3注意器具的容積。若是用于一般用電器，除考慮機箱容積外，小型繼電器主要考慮電路板安裝布局。對于小型電器，如玩具、遙控裝置則應(yīng)選用超小型繼電器產(chǎn)品。其選用主要根據(jù)觸點的數(shù)量及種類確定型號，同時注意吸引線圈的額定電壓應(yīng)等于控制電路的等級。常用JZ7系列，新產(chǎn)品有JDZ1系列、CA2DN1系列及仿西門子3TH的JZC1系列等。選擇如下河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第16頁共45頁接觸器型號JZ744；常開觸頭數(shù)4個；常閉觸頭數(shù)4個；觸頭額定電流5A；觸頭額定電壓500V；額定操作頻率1200次/H。22接觸器221接觸器簡介接觸器是利用電磁吸力的作用使主觸點接通或斷開電動機電路或其他負載的控制電器。它具有比工作電流大數(shù)倍的接通和分斷能力，用它可實現(xiàn)頻繁的遠距離操作。接觸器最主要的用途是控制電機的啟動，正反轉(zhuǎn)，制動和調(diào)速等。因此，它是電力拖動控制系統(tǒng)中最重要也是最常用的控制電器。接觸器按主觸點流過電流的性質(zhì)分為交流接觸器和直流接觸器。222工作原理及選型1電磁式接觸器包括以下幾個部分觸點。觸點有主觸點和輔助觸點之分。主觸點尺寸較大，并附有滅弧裝置，接在主電路，用于控制主電路通斷；輔助觸點用于控制輔助電路的通斷，通較小的電流。主觸點用來接通和分斷被控電路。觸點由靜觸點和動觸點構(gòu)成，其構(gòu)成形式主要有橋式觸點和指型觸點。為了使動，靜觸點接觸緊密，減少接觸電阻，在觸點上裝有彈簧以增加觸點間的壓力。橋式觸點有兩個斷口，增加了斷弧距離，利用觸點回路產(chǎn)生的電動力拉長電弧，使電弧易于熄滅。指型觸點在動，靜觸點的接觸過程中有一個滾動過程，可使觸點表面的氧化層脫落，所以觸點電阻小，可以通過較大的電流。按觸點動作狀態(tài)分可分為常開觸點和常閉觸點。常開觸點是只在其線圈不通電的情況下，接觸點是斷開的，當(dāng)線圈通電時，該觸點就閉合。固常開觸點又稱動合觸點。另一種是常閉觸點，指線圈在不通電狀態(tài)是閉合的，當(dāng)其通電時，該觸點斷開。常閉觸點又稱動斷觸點。滅弧裝置。當(dāng)接觸器觸點切斷電路時，如果電路中電壓超過1020伏或電流超過100毫安，此時兩個觸點間就會產(chǎn)生火花，形成氣體放電現(xiàn)象，通常稱為電弧。所謂氣體放電，就是氣體中大量帶電質(zhì)點做定向運動。當(dāng)觸點分離瞬間觸點間形成很強河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第17頁共45頁的電流強度，就會引起沖撞電離，甚至引起熱電子發(fā)射和熱電離，產(chǎn)生電子流，從而形成電弧，電弧可能灼傷觸電表面甚至使觸電熔焊而不能正常工作。為減少電弧的危害，常采用滅弧裝置，使電弧迅速熄滅。在直流接觸器中常在主觸點電路中串入吹弧線圈，形成磁吹滅弧裝置，在交流接觸器中常采用橋式觸點的電動力滅弧及滅弧罩，滅弧柵，多點滅弧等。電磁機構(gòu)。電磁機構(gòu)由線圈，鐵心和銜鐵組成。交流電磁鐵在鐵心中存在磁滯和渦流損耗，引起鐵心發(fā)熱。為了減少磁滯和渦流損耗，鐵心用硅鋼片疊鉚而成；直流電磁線圈通直流電，無磁滯和渦流損耗，鐵心不發(fā)熱，可用整塊軟鋼或工程純鐵制成。交流線圈匝數(shù)少，電阻小，銅損小，為了增加鐵心散熱面積，線圈制成短而粗的形狀，且?guī)в泄羌堋Ｖ绷骶€圈匝數(shù)多，電阻大，銅損大，線圈本身發(fā)熱，因此制成長而薄的形狀。且不帶骨架，利于線圈散熱。其它部分有絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)、傳動機構(gòu)等。工作原理當(dāng)接觸器電磁線圈不通電時,彈簧的反作用力和銜鐵芯的自重使主觸點保持斷開位置。當(dāng)電磁線圈通過控制回路接通控制電壓一般為額定電壓時,電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心,帶動主觸點閉合,接通電路,輔助接點隨之動作。62交流接觸器的選用與運行維護選用主回路觸點的額定電流應(yīng)大于或等于被控設(shè)備的額定電流，控制電動機的接觸器還應(yīng)考慮電動機的起動電流。為了防止頻繁操作的接觸器主觸點燒蝕,頻繁動作的接觸器額定電流可降低使用。接觸器的電磁線圈額定電壓有36V、110V、220V、380V等,電磁線圈允許在額定電壓的80105范圍內(nèi)使用。運行維護運行中檢查項目通過的負荷電流是否在接觸器額定值之內(nèi)；接觸器的分合信號指示是否與電路狀態(tài)相；運行聲音是否正常，有無因接觸不良而發(fā)出放電聲；電磁線圈有無過熱現(xiàn)象，電磁鐵的短路環(huán)有無異常；滅弧罩有無松動和損傷情況；輔助觸點有無燒損情況；傳動部分有無損傷；周圍運行環(huán)境有無不利運行的因素，如振動過大、通風(fēng)不良、塵埃過多等。維護河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第18頁共45頁在電氣設(shè)備進行維護工作時,應(yīng)一并對接觸器進行維護工作。I外部維護A清掃外部灰塵B檢查各緊固件是否松動,特別是導(dǎo)體連接部分,防止接觸松動而發(fā)熱II觸點系統(tǒng)維護A檢查動、靜觸點位置是否對正,三相是否同時閉合,如有問題應(yīng)調(diào)節(jié)觸點彈簧B檢查觸點磨損程度,磨損深度不得超過1MM,觸點有燒損,開焊脫落時,須及時更換輕微燒損時,一般不影響使用。清理觸點時不允許使用砂紙,應(yīng)使用整形銼。C測量相間絕緣電阻,阻值不低于10D檢查輔助觸點動作是否靈活,觸點行程應(yīng)符合規(guī)定值,檢查觸點有無松動脫落,發(fā)現(xiàn)問題時,應(yīng)及時修理或更換。鐵芯部分維護A清掃灰塵,特別是運動部件及鐵芯吸合接觸面B檢查鐵芯的緊固情況,鐵芯松散會引起運行噪音加大C鐵芯短路環(huán)有脫落或斷裂要及時修復(fù)。電磁線圈維護A測量線圈絕緣電阻B線圈絕緣物有無變色、老化現(xiàn)象,線圈表面溫度不應(yīng)超過65CC檢查線圈引線連接,如有開焊、燒損應(yīng)及時修復(fù)。滅弧罩部分維護A檢查滅弧罩是否破損B滅弧罩位置有無松脫和位置變化C清除滅弧罩縫隙內(nèi)的金屬顆粒及雜物。接觸器的型號圖6接觸器型號交流接觸器的主觸頭流過交流電流，但對它的吸引線圈的電壓并沒有硬性規(guī)定，通常多數(shù)是施加交流電壓，也有為了增加接觸器的開閉次數(shù)和可靠性采用直流吸引線圈的。CJ20為開啟式，結(jié)構(gòu)型式為直動式、主體布置。圖7為CJ20系列交流接觸器結(jié)構(gòu)示意圖。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第19頁共45頁圖7CJ20系列交流接觸器結(jié)構(gòu)示意圖目前國內(nèi)常用交流接觸器主要有CJL0、CJ2、CJ20等系列。其中，CJ10、CJ12是早期全國統(tǒng)一設(shè)計的系列產(chǎn)品；CJ20系列是全國統(tǒng)一設(shè)計的新型接觸器，主要適用于交流50HZ、電壓660V以下其中部分等級可用于1140V、電流630A以下的電力線路中。它的磁系統(tǒng)采用以線圈U形鐵心，吸引線圈。一般用銅線繞成。由于交流接觸器的吸引線團電阻較小主要靠感抗限制線圈電流故銅損引起的發(fā)熱不多，為了增加鐵心的散熱面積，吸引線圈設(shè)有骨架，使鐵心與線圈隔離并將線圈制成粗而短的圓桶狀。觸頭系統(tǒng)采用雙斷點結(jié)構(gòu)，動觸橋為船形，具有較高的強度和較大灼熱容量。主觸頭通常有3對，也有1對、4對、5對，輔助觸點在主觸點兩側(cè)，輔助觸點的組合如下160A及以下為常開。50A及以上為四常開二常閉，但可根據(jù)需要變換成三常開三常閉或二常開四常閉。25A以上的交流接觸器裝有滅弧罩，滅弧罩按其額定電壓和額定電流不同分為柵片式和縱縫式兩種。近年來從國外引進一些交流接觸器產(chǎn)品，有德國BBL公司的B系列、西門子公司的3TB系列、法國TE公司的LCLD和LC2D系列等。這些引進產(chǎn)品大多采用積木式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要加裝輔助觸頭、空氣延時觸頭、熱繼電器及機械連鎖附件安裝方式有用桶釘安裝和快速卡裝在標(biāo)推導(dǎo)軌上兩種。外形美觀，體積、質(zhì)量也都大大減小，技術(shù)性能顯著提高。此外，B系列接觸器還有所謂“倒裝式”結(jié)構(gòu)，即磁系統(tǒng)在前面而主觸點系統(tǒng)則緊靠安裝面，這使更換線團和縮短主觸點接線帶來了方便。目前國產(chǎn)的部分小容量交流接觸器也具有以上特點。7河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第20頁共45頁接觸器觸點的表示形式線圈線圈線圈線圈常開觸點常開觸點常開觸點常開觸點常閉觸點常閉觸點常閉觸點常閉觸點223富士NEOSC系列新大型電磁接觸器簡介NEOSC系列新大型電磁接觸器以下稱新大型產(chǎn)品為大型電動機的直接起動和星三角起動、變頻電源回路的通斷等而開發(fā)的新產(chǎn)品，與新的小型和中型構(gòu)成了完整的系列。它采用了新型超級磁系統(tǒng)和滅弧系統(tǒng)，以及聚酯預(yù)混合成型材料BMC等，提高了運行可靠性和安全性，延長了壽命，減小了體積，符合國際標(biāo)準(zhǔn)，取得了一些國家和地區(qū)的認定。特點新型超級磁系統(tǒng)保證在電壓波動的情況下能可靠地工作。其主要特點是A防止線圈燒損，接點熔焊或損傷。B降低功率損耗，節(jié)省能源，接通VA約為以前同類產(chǎn)品的60。C擴大了線圈額定值的范圍。D減少了鐵芯的沖擊，降低了噪聲，接通的沖擊約為以前同類產(chǎn)品的80。E具有浪涌吸收功能。主要改進A提高接觸可靠性采用能防止內(nèi)部微細塑料摩擦粉末引起接觸障礙的擦動機構(gòu)和高接觸可靠性的雙子輔助接點。B小形化和提高安全性C小形化由于采用了高效率電磁鐵和BMC滅弧室，取消了安裝基座，減小了外形尺寸，縮小了體積，減輕了重量。D電弧分割游離新開發(fā)的滅弧系統(tǒng)，具有很高的電弧冷卻效果，滅弧柵片的形狀和滅弧室的形狀進行了最佳設(shè)計，將引弧通道改成上下方向，改變了電弧噴出口的河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第21頁共45頁位置,抑制了電弧的噴出量。E相間隔離裝置為了預(yù)防因?qū)щ娦月湎挛锘蛟趷毫拥沫h(huán)境中引起相間短路，專門設(shè)計了相間隔離裝置，強化了相間的絕緣性能。F增加端子罩品種電磁接觸器與電磁起動器全系列都可安裝預(yù)防針狀物進入的端子罩和防止觸電的帶電部件保護罩。G增強短路性能IEC標(biāo)準(zhǔn)對電磁接觸器與短路保護電器的保護協(xié)調(diào)作了規(guī)定。適用短路電流在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定為“R”電流與制造廠保證的“IQ電流,而且保護程度分為類型1和類型2。類型1在對周圍不產(chǎn)生影響的范圍內(nèi)，電磁接觸器可以有損傷，允許更換；類型2在對周圍不產(chǎn)生影響的范圍內(nèi)，允許電磁接觸器的接點有輕微的熔焊，但作為整體幾乎沒有損傷。新大型產(chǎn)品通過相間絕緣強化，提高滅弧室的強度，以及采用獨特的電弧排氣結(jié)構(gòu)，增強了短路性能。H提高使用方便性I提高使用環(huán)境溫度，由于高效率電磁鐵的損耗降低和通電部件的強化處理，使用環(huán)境溫度可提高到55。J正面表示額定值額定值用銘牌在滅弧室正面集中表示，而且銘牌全系列統(tǒng)一。K更換部件方便更換觸頭時具有防止螺釘脫落的機構(gòu)，采用從前面更換線圈的方式等。L輔助接點模塊的快速安裝，取消了以前的螺釘安裝方式，全部采用單按鍵方式安裝，而且從N4到N12能夠通用，端子螺釘?shù)某叽缃y(tǒng)一為M315。M統(tǒng)一安裝尺寸SWN4N7電磁起動器是由熱過載繼電器與電磁接觸器直接對接構(gòu)成，與電磁接觸器具有相同的安裝尺寸。規(guī)格新大型產(chǎn)品有標(biāo)準(zhǔn)型、可逆型、直流操作型、超級磁系統(tǒng)型、機械連鎖型交、直流操作兩用型、低壓補償型、防塵防蝕型等。電磁接觸器從SCN4到SCN16,和熱繼電器對接組成的電磁起動器從SWN4到SWN16,品種繁多,規(guī)格齊全。表3河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第22頁共45頁表示它們的額定值。表3SWN4到SWN16系列額定值結(jié)構(gòu)新大型產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與通常所用的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)沒有什么區(qū)別，但對其中的主要構(gòu)成部件作了革新，如磁系統(tǒng)采用超級專用電磁鐵，線圈采用電子驅(qū)動裝置,滅弧系統(tǒng)設(shè)計了新型滅弧結(jié)構(gòu)等。下面對其作一分析性的介紹。新型超級專用電磁鐵有交、直流操作兩種。交流操作電磁鐵是由硅鋼帶經(jīng)沖壓疊片鉚壓成型的鐵芯與電子驅(qū)動裝置構(gòu)成直流操作電磁鐵由經(jīng)鍛造形成一體,并在極面上備置極片的鐵芯與電子驅(qū)動裝置構(gòu)成。新型電磁鐵由于鐵芯的效率非常高，所以由線圈產(chǎn)生的磁通基本上都通過鐵芯,大幅度增加了電磁吸力,而且電磁接觸器的反力特性與吸力特性的配合最佳化,減少了無用功,因此以最小的電能便可獲得最佳的動作力。圖8表示新舊電磁鐵吸力特性的比較。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第23頁共45頁圖8新舊電磁鐵吸力特性的比較新型超級電磁鐵的主要特點是A可動部件的接通速度比以前減小約20B接通的沖擊力減小,降低了沖擊噪聲,對安裝處的沖擊約降低20C減少了接點彈跳,對EMC具有抑制作用D提高了機械壽命和電壽命。電子驅(qū)動裝置1電子驅(qū)動電路電磁接觸器在實際工作中,常因電源的問題,如容量不足,電動機起動、停止或因周圍設(shè)備的工作等,引起電壓的波動,特別當(dāng)電壓下降較大時,產(chǎn)生抖動動作,往往使接點熔焊、線圈燒損；另外當(dāng)停電又來電，或瞬時停電，許多設(shè)備同時起動工作時，接觸器的操作電壓會產(chǎn)生慢慢上升、慢慢下降現(xiàn)象，這種情況也會產(chǎn)生抖動動作，同樣是危險的。為此，設(shè)計了線圈電子驅(qū)動裝置,它能控制這種危險電壓的范圍，并且檢測出穩(wěn)定動作的電壓,保證在電壓波動的情況下能可靠工作。線圈電子驅(qū)動裝置原理框圖如圖9所示。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第24頁共45頁圖9線圈電子驅(qū)動裝置原理框圖當(dāng)輸入端獲得施加電壓時,經(jīng)浪涌吸收電路、整流電路,再通過R1、R2分壓后輸入專用IC內(nèi)部的電壓檢測電路，檢測電路可避開使接觸器發(fā)生抖動動作的電壓區(qū)域，當(dāng)檢測到保證接觸器可靠吸合的電壓時，接通信號發(fā)生電路發(fā)出接通信號，經(jīng)功率開關(guān)電路放大后給電磁線圈進行全壓勵磁，流過接通勵磁電流，接觸器閉合。閉合后待線圈電壓上升到額定電壓時，專用IC電路切換到保持信號發(fā)生電路，該電路發(fā)出僅需保持的方波電壓約20KHZ,線圈中流過較低的保持電流，在保持中，功率開關(guān)電路進行著高速的開關(guān)動作。如果輸出電壓降低，但還沒有降低到引起抖動動作之前，保持信號停止，電磁鐵釋放。在整流電路的輸出側(cè)，接有控制電源電路，給專用IC及功率開關(guān)電路提供直流電源。與線圈并聯(lián)的續(xù)流電路,在接觸器保持階段，保證線圈連續(xù)流過直流保持電流斷開輸入電壓時，能迅速釋放線圈能量，使電磁鐵在極短時間內(nèi)釋放。圖10表示各種用途的功率開關(guān)電路，其端子編號與圖11的端子編號相對應(yīng)，可以對接，圖中A使用小容量的功率MOSFET,是最簡單的電路,具有小型化的特點。功率MOSFET開關(guān)時間短，驅(qū)動功率小，外形薄。它的ON電阻溫度系數(shù)是正的，具有電流調(diào)節(jié)的功能。圖中B采用中等容量的功率MOSFET并聯(lián)連接的方式，適用于低電壓、大電流的通斷,成本比較低。2個柵極驅(qū)動用晶體管能使柵源極間電容迅速充電Q3和迅速放電Q4,提高了功率MOS2FET的通斷速度。圖中C比用功率MOSFET的成本稍低些,適用于中等電壓、中等電流的電路。但高耐壓晶體管的電流放大倍數(shù)較小,所以采用了達林頓電路,以提高放大倍數(shù)。為了提高開關(guān)的動作速度,采用了6個二極管與基射極反向偏置的方式,與功率MOSFET相比,增加了元件數(shù)和河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第25頁共45頁焊點數(shù),這是不利的。另外通過阻容吸收裝置,對EMC中稱為EFT的具有抑制作用,減少高頻輻射、傳導(dǎo)干擾。由于正常線圈和濾波電容器及軟開關(guān)的作用,能抑制300KHZ以下的常態(tài)噪音,減少高頻電流向地泄漏。圖中D適用于高壓電路。由于場效應(yīng)晶體管需要提供基極電流,而使控制電源電路的功率消耗變大,所以采用了功率MOSFET。圖10功率開關(guān)電路圖中E適用于比D更高的電壓電路。如果用1個功率MOSFET,在高壓下會超過其阻斷電壓VDS,所以采用2級串聯(lián)的方式。電容C1、C2,電阻R8、R9,二級管D4、D5為功率MOSFET進行ON或OFF時的電壓調(diào)節(jié)用。裝置說明1新型封固樹脂防止接觸器通斷時的振動對電子元件的影響，提高耐振強度，將印刷電路板組合河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第26頁共45頁件用樹脂封固。這種樹脂與一般樹脂不同，具有與模制材料相同性能的要求，即耐熱性、耐漏電痕跡性、高絕緣性以及耐濕性等。而且彈性率要低，粘結(jié)性要強。新大型產(chǎn)品采用了這種新開發(fā)的電子元件封固樹脂材料。2新滅弧結(jié)構(gòu)新滅弧裝置33滅弧室模制材料以前滅弧室采用耐熱、耐弧優(yōu)良的陶瓷材料，而新大型產(chǎn)品SCN4SCN12采用新開發(fā)的BMC材料。BMC滅弧室主要特點是A高耐燃等級94V0V、高耐弧性、高耐漏電痕跡性，取得UL認證B由于滅弧性能的提高，保證了安全性C采用新滅弧結(jié)構(gòu)，提高了對電弧氣體的處理性能D不易損壞，提高了使用性E便于調(diào)色，顏色與小容量品種一樣，統(tǒng)一為淡灰色。4新電弧驅(qū)動結(jié)構(gòu)為了發(fā)揮BMC滅弧室的特長，將電弧迅速從接點表面移開，保護BMC滅弧室內(nèi)壁而開發(fā)了新的磁極板和滅弧柵片。新磁極板成形，將靜觸頭圍成Y形溝，這樣提高了對電弧的驅(qū)動力，能使電弧迅速地從接點表面向磁極板運動，通過Y形溝進入滅弧柵分割游離，因而減小了接點的磨損和滅弧室內(nèi)壁的消耗。滅弧柵由分斷690V的多片構(gòu)成,而且采用能提高電弧冷卻效果，減少氣體噴出的形狀。5新接點材料開發(fā)了耐磨損、耐熔焊、無公害的新型接點材料，配合新的電弧驅(qū)動結(jié)構(gòu)，提高了電磁接觸器的電壽命。8圖11驅(qū)動裝置河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第27頁共45頁在本設(shè)計中，由于電機的功率為55千瓦，所以可由公式計算得WUI因為U380W55000所以1447A所以，選用富士SCN7型接觸器23壓力變送器231變送器簡介壓力變送器和節(jié)流元件配合組成的流量測量儀有獨特的優(yōu)點，簡單可靠，無可動部件，可測液體、氣體和蒸汽能耐高溫、低溫開惡劣條件，在所有流量測量儀表中，孔扳包括噴嘴、文丘里管流量計以及差壓變送器與其他傳感元件組成的流量計占了一半以上。差壓變送器還可以用來測容器液位、介質(zhì)密度以及其它各種工藝參數(shù)，所以它是變送器中用途最廣，銷量最多，最具代表性的種儀表。232變送器的發(fā)展最早的差壓計是浮子式的，內(nèi)滾水銀。20世紀50年代末，我國由的蘇聯(lián)援建的工程項目、大多使用的是這種儀表，我國的儀表制造廠生產(chǎn)過。因為它不是單元式的，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)輸出信號。儀表的測量部分、轉(zhuǎn)換部分、指示記錄部分全部制作在一起，所以是基地式儀表。60年代，我國的儀表人員還曾進行過消滅差壓計水銀的技術(shù)革新。這種儀表的量程不能改變，不耐單向過壓，精度為/15，現(xiàn)在為/1。60年代初，我國開始研制力平衡式變送器，分氣動和電動兩種，也就是現(xiàn)在人們熟悉的QDZ型變送器和皿Z型變送器。70年代，世界上出現(xiàn)了電容、電感、電阻和弦振頻率為傳感元件的變送器，這種變送器的傳感元件位移和變形極小，故又稱微位移式變送器。在我國用得較多的有美國羅斯蒙特公司ROSEMOUNT的115L系列變送器、日本富士電機公司的FC系列變送器，以及日本日立公司的EDR/EPR系列變送器，它們分別在我國的西安儀表廣、上海自動化儀表一廠、蘭煉儀表廠，大連儀表廠等一些單位引進生產(chǎn)過。9河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第28頁共45頁233儀表構(gòu)成原理及選型一構(gòu)成原理在介紹各種力平衡式變送器以前，先介紹機械式儀表的構(gòu)成原理通常有兩種儀表構(gòu)成原理一種是位移平衡原理，另一種是力平衡反饋平衡原理。1位移平衡原理下圖所示為位移平衡原理構(gòu)成的儀表，其中圖12A為膜片式壓力表工作原理示意圖，圖12B是動因式指示儀表工作原理圖。圖12位移平衡原理結(jié)構(gòu)圖膜片壓力表的工作過程是當(dāng)被測壓力多通過法蘭孔1進入壓力腔時。膜片2受壓力作用而產(chǎn)生向上位移，固定在膜片中心的推桿3隨著膜片一起向上移動，并將運動傳給活球連桿4及齒輪機構(gòu)5，使中心齒輪帶動頂端的指針6偏轉(zhuǎn)。在刻度盤上指示出相應(yīng)的被測壓力值。這種儀表的工作原理是信號壓力在膜片2上產(chǎn)生的力與膜片因位移而產(chǎn)生的彈力相平衡，既從式中可見，信號壓力是和膜片的位移成比例的，沒有位移，儀表就無法平衡，所以這種儀表稱位移平衡式儀表。動圈指示表的工作過程是被測電流流過動因1，在永久磁場3中產(chǎn)生電磁力河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第29頁共45頁矩，使動圈偏轉(zhuǎn)，并帶動固定在動圈上的指針5一起偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)位置代表被切電流。這里，指針的轉(zhuǎn)動力矩和張絲由扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的反饋力矩相平衡，沒有扭轉(zhuǎn)，儀表就不可能平衡，所以其機械部分也是按位移平衡原理構(gòu)成的。2力平衡原理圖12所示是以力平衡反饋平衡原理構(gòu)成的儀表，其中圖13A為電氣轉(zhuǎn)換器工作原理示意圖，圖13B為電子電位差計工作原理圖圖13電子電位差計工作原理圖電氣轉(zhuǎn)換器的工作過程是被測電流I。，通過檢測線圈1產(chǎn)生電磁力，使杠桿2偏轉(zhuǎn)，于是杠桿2上的擋板蓋向噴嘴3，背壓增加，經(jīng)放大器4放大后，輸出相應(yīng)的氣壓信號P出。同時去兩反饋波紋管5產(chǎn)生反饋力矩，以和信號力矩相平衡。這種儀表的構(gòu)成原理是基于測量信號產(chǎn)生的測量力矩和輸出信號產(chǎn)生的反饋力矩相平衡，故稱為力矩平衡式儀表。系統(tǒng)沒有位移擋板位移忽略不計，其平衡方程式為I。KD十P出SAP出SB22式中I。信號電流，MA；K轉(zhuǎn)換系數(shù)，NM八；A,B,D杠桿長度見圖25A,MP出輸出壓力，PA；S波紋管有效面積兩波紋管是一樣大的式22中沒有彈性元件的剛度和位移，完全是力與杠桿之間的關(guān)系，所以是一個力矩平衡方程式。有的電氣轉(zhuǎn)換器只有一個反饋波紋管，但這種儀表的精度較低。因為電氣轉(zhuǎn)換器的信號電流很小也即電磁力很小，這樣波紋管的直徑也必須很小，系統(tǒng)才能平衡。河北理工大學(xué)輕工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書第30頁共45頁我們知道，小直徑波紋管的剛度較大，而固定擋板的杠桿在工作過程中會有一點微小位移，所以波紋管也會因此而產(chǎn)生彈力。只是這種彈力和信號力相比很小，可以忽略不計。但如果波紋管很小、很硬彈力很大。那就不能忽略不計。這樣、上述儀表就成了既有力平衡又有位移平衡的了。采用兩個波紋管，目的就是減少波紋管的剛度使它的彈力和信號力相比很小。電位差計工作過程是當(dāng)熱電偶4電勢增加時，橋路失去平衡，放大器1的輸入增加，輸出也跟著增加，于是可逆電機2轉(zhuǎn)動，帶動滑線電阻上的滑子3移動。當(dāng)滑子在電位器上移動所產(chǎn)生的電位等于熱電偶增加的電壓時，儀表平衡，放大器輸入為0，可逆電機停止轉(zhuǎn)動滑子的所在位置即代表被測溫度。這種儀表雖不是力平衡式儀表，但其工作原理是基于熱電偶測量電壓和滑線電阻上的反饋電壓相平衡，所以也是反饋平衡式儀表。通過以上幾種儀表的工作原理分析可以知道，位移平衡原理的儀表持點是信號作用于彈性元件，使其產(chǎn)生位移，乘上彈性元件剛度，得彈力，再和信號力相平衡；位移經(jīng)傳動機構(gòu)放大后，由指針指示，或再經(jīng)變換后，出氣或電信號輸出。力平衡原理的儀表持點是信號作用于彈性元件，產(chǎn)生信號力力矩通過轉(zhuǎn)換部件對此力的檢測、變換和放大，輸出相應(yīng)的信號；此信號作用于反饋元件，產(chǎn)生反饋力，再和信號力相平衡。位移平衡的儀表結(jié)構(gòu)簡單，但精度較低，因為彈性元件的位移和作用力問的關(guān)系總存在著非線性。力平衡原理的儀表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因為內(nèi)部有檢測、變換、放大部件，但是儀表的精度較高。10二變送器的選擇關(guān)于變送器的選擇，涉及的內(nèi)容很多，但有些內(nèi)容，例