杨慧敏――低压塑壳式断路器的智能脱扣器的设计课件.ppt

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1、低压塑壳式断路器的智能脱扣器的硬件设计本节课我主要讲的内容有：智能脱扣器的简介智能脱扣器的基本功能和设计要求智能脱扣器的硬件设计智能脱扣器简介在介绍智能脱口器之前我们先了解一下低压断路器低压断路器是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达5000A。低压断路器广泛应用于低压配电系统各级馈出线，各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。智能脱扣器

2、的发展史早期的脱扣器是空气式断路器所采用的电磁式过电流脱扣器，该脱扣器只能实现瞬时保护功能。随着断路器的发展，其额定工作电压和电流保护功能不断发展，脱扣器也随之发展起来。在采用油阻尼，空气阻尼，钟表结构等作为延时元件后，脱扣器实现了过载延时和短路延时等功能，采用热双金属片的热式脱扣器也逐步出现。到20世纪60年代初，由于电子技术的普及和应用，出现了半导体脱扣器。现用的脱扣器有热式脱扣器，电磁式脱扣器外，还有半导体脱扣器。进入20世纪90年代初依赖，低压断路器的保护紧跟国际发展趋势，由电子式向数字智能化方向发展，脱扣器的过流脱

3、扣系统由微处理器控制。它除了保持电子式脱扣器的各种优点外，还具有保护精度高，调节范围广，操作方便等特点。脱扣器的概念脱扣器是能使断路器在电气设备遭受过载，短路，欠电压，过电压等故障时实施各种保护功能的机构。它实际上就是智能断路器的监控器。智能脱扣器的基本功能和设计要求本节课我所介绍的脱扣器也就是课本上所讲的脱扣器，它可以与额定电压为交流220V/380V、多种电流规格的小型塑壳断路器配合，它只要求满足两个功能：◆电流保护功能◆简单的人机交互功能电流保护功能保护功能要求满足过载长延时、短路短延时、短路瞬时三段式电流保护特性。另

4、外脱口器应具有热记忆功能。智能脱口器的电流保护特性人机交互功能考虑到断路器操作面板提供的安装面积比较小、脱扣器本身的电源负载能力及成本等因素，这种人机交互功能比较简单，一般为：◆用PID开关或拨码开关完成现场设置；◆通过发光二极管指示当前选择的脱扣器保护特性、脱扣器工作是否正常及故障时的故障类型脱扣器工作电源要求一般塑壳断路器的智能脱扣器电源模块都采用电流互感器作为交流供电电源。本例设计的脱扣器需要两种直流电源：◆+5V为脱扣器中央处理与控制模块和人机交互模块电路供电；◆+12V为断路器脱扣的磁通变换器提供能量，并作为+5V

5、电源的输入智能脱扣器的硬件设计本节讲的智能脱扣器硬件包括4个模块：电流信号检测调理模块中央处理与控制模块人机交互模块输出驱动模块和电源模块智能脱口器的总体结构图在这里我补充一点，就是电流互感器二次侧的电流输出问题。为了保证所设计的智能脱扣器能够与不同电流等级的断路器配合使用而不改变其硬件设计，要求对不同额定电流等级的断路器配置一次电流互感器时，其二次输出特性和输出电流必须相同。互感器二次侧的电流经过桥式整流和采样电阻变为极性为负的单极性电压信号，经过反向比例放大以后变为正极性的电压信号电流信号检测调理模块电源模块电源模块电路

6、图见书218页电源模块的原理图中央处理控制模块中央处理控制模块是脱扣器完成数据处理、控制与保护及其他功能的核心，其电路结构设计和处理器件的选择是脱扣器硬件设计的关键。本例设计中，中央处理与控制模块选择单处理器单芯片结构，处理器件选用了Microchip公司的PIC16F87A增强型Flash微控制器。输出驱动模块见书220页所示人机交互模块人机交互面板只配置保护动作阈值的整定输入和脱扣器工作状态指示。保护动作阈值整定输入采用拨码开关，其编码形式为“8、4、2、1”编制，可以表示从0～9的数字，对应不同的动作电流倍数和动作时间

7、。脱扣器工作状态指示采用3个LED，分别指示正常工作状态、过载长延时和短路短延时故障预警状态。TheEnd馈出线：回路包括进线、出线、计量、补偿等等，馈出线是各个回路的统称;馈出线是对于馈线柜而言，馈线柜是将线路重新分配的接线柜。过载长延时：是指当断路器通过的电流超过整定值时，延时动作时间与通过的电流有关，电流越大，动作时间越短。短路短延时：是指当电流超过整定的短延时电流时为了提供保护的上下级配合，经一段预定延时后发出脱扣动作指令，切断短路电流。短路瞬时：是指当短路电流比较大，达到瞬时脱口阈值时，脱扣器无人为延时而立即动作。