智能電器課程設(shè)計(jì)-智能脫扣器脫扣電路設(shè)計(jì)

等級(jí):湖南工程學(xué)院等級(jí):課程設(shè)計(jì)課程名稱電器智能化原理及應(yīng)用課題名稱智能脫扣器脫扣電路設(shè)計(jì)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)學(xué)號(hào)2010姓名指導(dǎo)教師2013年12月20日

湖南工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱電器智能化原理及應(yīng)用課題智能脫扣器脫扣電路設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師審批任務(wù)書下達(dá)日期2013年12月8日任務(wù)完成日期2013年12月20日設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.設(shè)計(jì)出智能脫扣器的脫扣電路。2．具有模擬脫扣和數(shù)字脫扣功能。設(shè)計(jì)要求：給出整體設(shè)計(jì)框圖，畫出整機(jī)原理圖；給出具體設(shè)計(jì)思路，畫出電路圖；執(zhí)行元件采用磁通變換器；增加抗干擾措施；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；主要設(shè)計(jì)條件1．提供實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)；2．必要的元器件和導(dǎo)線等；3．計(jì)算機(jī)。說(shuō)明書格式課程設(shè)計(jì)封面；任務(wù)書；說(shuō)明書目錄；設(shè)計(jì)總體思路，基本原理和框圖；電路設(shè)計(jì)；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；總結(jié)與體會(huì)；附錄；參考文獻(xiàn)；整機(jī)原理圖。進(jìn)度安排十五周星期一：下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，介紹課題內(nèi)容與要求；十五周星期一——十五周星期五：查找資料，確定設(shè)計(jì)方案，畫出草圖。十六周星期一上午——十六周星期二：電路設(shè)計(jì)，打印出圖紙。十六周星期三：書寫設(shè)計(jì)報(bào)告；十六周星期四：書寫設(shè)計(jì)報(bào)告；十六周星期五：答辯。參考文獻(xiàn)1.曹金根，金佩琪.低壓電器與低壓開(kāi)關(guān)柜.北京：人民郵電出版社20012.周茂祥主編.低壓電器設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19923.王汝文，宋政湘，揚(yáng)偉.電器智能化原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，20034．孫傳友，孫曉斌，漢澤西等.測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì).北京:航空航天大學(xué)出版社，20025．鄒積巖.智能電器.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，20066．KlausKosack著,胡明忠,胡沫非譯.SIEMENS低壓開(kāi)關(guān)電器和開(kāi)關(guān)設(shè)備手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,19997．白同云,呂曉德.電磁兼容設(shè)計(jì).北京：北京郵電大學(xué)出版社，20018．《低壓電器》、《電工技術(shù)雜志》等雜志目錄TOC\o"1-3"\h\u25503第1章緒論 -1-313641.1引言 -1-134801.2脫扣器概述 -1-242501.3智能脫扣器的發(fā)展 -2-61991.3.1脫扣器現(xiàn)狀 -2-166581.3.2智能脫扣器發(fā)展趨勢(shì) -3-4410第2章智能脫扣器的整體設(shè)計(jì) -4-83322.1智能脫扣器的設(shè)計(jì)原理 -4-49662.2智能脫扣器的工作原理 -5-142932.3智能脫扣器組成 -5-30018第3章智能脫扣器的脫扣電路設(shè)計(jì) -7-60783.1模擬脫扣電路 -7-202773.2數(shù)字脫扣電路 -9-32386第4章磁通變換器的功能及結(jié)構(gòu) -11-6195總結(jié)與體會(huì) -13-6725附錄 -14-5324參考文獻(xiàn) -15-13-緒論1.1引言隨著人們對(duì)電力的需求日益增加，對(duì)電能質(zhì)量的要求日益提高。近年來(lái)，我國(guó)電力系統(tǒng)及電力設(shè)備行業(yè)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電器領(lǐng)域正經(jīng)歷新一輪的更新?lián)Q代，新概念電器層出不窮。其中最能代表時(shí)代發(fā)展的、也是發(fā)展最為迅速的是智能化電器。產(chǎn)品逐漸趨于智能化、模塊化、組合化，將不同功能的模塊按不同的需求組合，是當(dāng)今低壓電器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。智能型脫扣器由于采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字處理技術(shù)、控制理論、傳感技術(shù)與通訊技術(shù)等，使其功能更趨完善。除實(shí)現(xiàn)了各種保護(hù)功能外，還有監(jiān)察顯示功能、故障記錄功能、通訊等各種輔助功能，現(xiàn)已在配電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。1.2脫扣器概述早期的脫扣器為電磁式的，其工作原理是利用雙金屬片在流過(guò)電流時(shí)發(fā)熱變形而使脫扣器動(dòng)作，這類脫扣器制造調(diào)整困難，精度低和可靠性差。60年代，美國(guó)開(kāi)始研制電子脫扣器，并應(yīng)用于低壓斷路器。電子脫扣器具有保護(hù)功能多、延時(shí)精度高、選擇性好、整定范圍大和返回系數(shù)高等特點(diǎn)。此外還可以增加接地保護(hù)，過(guò)載保護(hù)功能，使低壓電器的保護(hù)特性更完善，性能得到了提高。此后國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相繼開(kāi)發(fā)出多種電子脫扣器，從分立元件、集成電路發(fā)展到利用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的智能脫扣器。我國(guó)的智能脫扣器研究起步較晚，但在科技人員的不懈努力下已取得很大成績(jī)，開(kāi)發(fā)出了多種產(chǎn)品并形成了系列化，在功能上也已達(dá)到了一定水平。傳統(tǒng)的斷路器保護(hù)功能是通過(guò)脫扣器中機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其效果也不夠理想。為了防止用電設(shè)備故障以及在供電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時(shí)損壞用電設(shè)備，在傳統(tǒng)斷路器的基礎(chǔ)上逐步開(kāi)發(fā)出更可靠和更具保護(hù)性能的斷路器。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路的出現(xiàn)，大大縮小了普通電子電路的體積，因而出現(xiàn)了以專用集成電路為基礎(chǔ)的多功能脫扣器，從而促進(jìn)了多功能斷路器的發(fā)展。同時(shí)微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為低壓電器的智能化提供了條件。智能脫扣器是智能斷路器的核心部件，它不僅能夠提供普通斷路器的各種保護(hù)功能，還能實(shí)時(shí)顯示電路中的各種參數(shù)(電流、電壓、功率、功率因數(shù)等)，以及和PC機(jī)進(jìn)行通信等功能。1.3智能脫扣器的發(fā)展1.3.1脫扣器現(xiàn)狀脫扣器是斷路器發(fā)展而發(fā)展。我國(guó)90年代前脫扣器產(chǎn)品以電磁式和熱式為主，有少量電子式和智能化脫扣器產(chǎn)品。而國(guó)外脫扣器電子化和智能化研究和制造方面則走前面，現(xiàn)大約領(lǐng)先我國(guó)5～10年。智能化脫扣器能使斷路器具有更強(qiáng)大功能。我國(guó)新研制開(kāi)發(fā)DW45系列等產(chǎn)品脫扣器已具有與工控機(jī)、PLC等通訊功能，能提供開(kāi)關(guān)狀態(tài)、三相電流、電壓、功率因數(shù)、有功功率等參數(shù)。通信化方面，各國(guó)都比較重視采用比較成熟現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。我國(guó)當(dāng)前主要采用FCS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。智能化脫扣器可實(shí)現(xiàn)過(guò)電流，電壓和分勵(lì)等傳統(tǒng)脫扣器功能。硬件上，微處理器模塊、輔助功能模塊和執(zhí)行單元都可以是相同，對(duì)電流和電信號(hào)處理、顯示等不同，可以軟件設(shè)計(jì)里實(shí)現(xiàn)。另外，過(guò)電流保護(hù)功能需要配置過(guò)電流信號(hào)檢測(cè)單元，而電壓保護(hù)則需配置電源、整波濾波、穩(wěn)壓、欠壓延時(shí)等單元，分勵(lì)功能只須增加一個(gè)開(kāi)關(guān)即可。1.3.2智能脫扣器發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)外電器廠商已推向市場(chǎng)新產(chǎn)品和研究動(dòng)態(tài)來(lái)看，智能脫扣器具有以下發(fā)展趨勢(shì)：1.智能化脫扣器產(chǎn)品化：即將智能脫扣器做成相對(duì)斷路器獨(dú)立通用性產(chǎn)品，使其使用范圍限于某種斷路器，脫扣器檢測(cè)和維修也會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單。以前斷路器產(chǎn)品測(cè)試必須斷路器整個(gè)設(shè)備裝配完成后才能進(jìn)行，而脫扣器產(chǎn)品化以后，其測(cè)試可以獨(dú)立于斷路器進(jìn)行，這使整個(gè)斷路器測(cè)試程序大為簡(jiǎn)化，而測(cè)試時(shí)間也大為減少。脫扣器電子化：半導(dǎo)體集成技術(shù)，微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展，智能脫扣器控制能力越來(lái)越強(qiáng)，將從常規(guī)電壓、電流、功率等電參數(shù)智能化檢測(cè)與控制，發(fā)展到對(duì)諸如觸頭材料磨損量，滅弧室溫升等非電參數(shù)檢測(cè)與控制等方面。智能化和可通信化：智能化與電子化最大區(qū)別就是其采用了微處理器。具有應(yīng)用軟件，這樣硬件不變情況下具備較大適用性和升級(jí)能力，可通信化是脫扣器產(chǎn)品中加入相關(guān)檢測(cè)、判斷和通信等芯片或電路，使脫扣器各種狀態(tài)和工作參數(shù)能較好傳輸媒質(zhì)(如現(xiàn)場(chǎng)總線、串口線等)與線路上其它電氣設(shè)備進(jìn)行信息交流，以適應(yīng)當(dāng)前電氣設(shè)備智能化及網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)，而采用現(xiàn)場(chǎng)總線則使技術(shù)上有了較統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也使脫扣器測(cè)試、檢測(cè)和維修等有了更多參考數(shù)據(jù)。電氣產(chǎn)品檢測(cè)、工作電路集成化芯片化也是當(dāng)前趨勢(shì)。

第2章智能脫扣器的整體設(shè)計(jì)2.1智能脫扣器的設(shè)計(jì)原理低壓斷路器在供配電系統(tǒng)中的主要作用是對(duì)線路中的過(guò)載、短路、接地等故障進(jìn)行保護(hù)，它通過(guò)檢測(cè)單元獲取主線路中的電流、電壓信號(hào)，經(jīng)脫扣器的邏輯控制單元分析判斷后發(fā)出信號(hào)控制斷路器的動(dòng)作。斷路器的動(dòng)作與否和斷路器的動(dòng)作時(shí)間取決于脫扣器的控制線號(hào)。智能脫扣器的設(shè)計(jì)也是基于這個(gè)原理，但邏輯控制單元由高性能的單片機(jī)及其外圍電子電路組成、檢測(cè)單元由空心互感器和信號(hào)處理電路組成。其原理框圖如下：電流互感器電流互感器信號(hào)處理操作機(jī)構(gòu)執(zhí)行輸出驅(qū)動(dòng)電路閥值設(shè)定瞬時(shí)檢測(cè)模擬脫扣隔離電路A/D轉(zhuǎn)換邏輯運(yùn)算脫扣信號(hào)輸出圖2.1智能脫扣器原理框圖2.2智能脫扣器的工作原理主線路上的空心電流互感器檢測(cè)供電線路中的電流并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)和單片機(jī)可處理的電平信號(hào)，經(jīng)隔離后進(jìn)入采樣和保持電路，經(jīng)濾波、放大等處理后送入微處理器，微處理器內(nèi)帶A/D轉(zhuǎn)換單元將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，供CPU進(jìn)行邏輯運(yùn)算與處理；各種故障保護(hù)的動(dòng)作電流和時(shí)間的整定值通過(guò)鍵盤設(shè)定并存于EEPROM中；CPU將檢測(cè)到的電流信號(hào)與整定值比較，判斷是否脫口。若脫口，則發(fā)控制信號(hào)和警報(bào)信號(hào)，顯示故障電流和故障類型，否則，脫扣器刷新顯示，并進(jìn)行自我診斷和檢測(cè)。2.3智能脫扣器組成本設(shè)計(jì)的智能脫扣器采用單片機(jī)作為主控單元，使其控制其它外圍電路來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能。硬件設(shè)計(jì)的總體思路是:智能脫扣器通過(guò)互感器將主電路的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電路可以處理的電平信號(hào):將信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可處理的直流電壓信號(hào);中央處理單元?jiǎng)t對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行采樣、模數(shù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)算和處理，運(yùn)算結(jié)果和整定值比較后輸出符合預(yù)設(shè)保護(hù)特性的電平信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)放大后可直接驅(qū)動(dòng)脫扣器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。此外，還應(yīng)設(shè)計(jì)模擬電路以使電路出現(xiàn)短路電流時(shí)，脫扣器能瞬時(shí)動(dòng)作。硬件電路主要包括以下幾個(gè)部分，如圖3.1所示:單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊電流檢測(cè)模塊模擬脫扣模塊脫扣輸出模塊人機(jī)交互模塊磁通變換器通訊模塊圖2.2智能脫扣器系統(tǒng)框圖智能脫扣器主要由模擬脫扣模塊、電流檢測(cè)模塊、STC12C5A60S2單片機(jī)、人機(jī)交互模塊和脫扣輸出模塊、磁通變換器和通訊模塊七大部分組成。邏輯控制單元由高性能的單片機(jī)及其外圍電子電路組成。在工作時(shí)，智能化脫扣器通過(guò)空心電流互感器將主線路的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電路可處理的電平信號(hào)，信號(hào)處理單元?jiǎng)t對(duì)這些信號(hào)濾波和采樣；采樣信號(hào)單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(A／D)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；CPU根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理，運(yùn)算結(jié)果與整定值比較后輸出符合預(yù)設(shè)保護(hù)特性的邏輯電平信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)放大后可直接驅(qū)動(dòng)斷路器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)使斷路器動(dòng)作。各種故障保護(hù)的動(dòng)作電流和時(shí)間整定值通過(guò)人機(jī)交互模塊的鍵盤設(shè)定。預(yù)先存儲(chǔ)在EEPROM中，并可以在應(yīng)用中隨時(shí)進(jìn)行修改。脫扣器所需的信號(hào)由空芯互感器提供。采樣信號(hào)的準(zhǔn)確度直接影響脫扣器的保護(hù)和顯示精度。傳統(tǒng)鐵芯互感器線性度小，當(dāng)出現(xiàn)大電流時(shí)，其二次輸出與一次電流不成線性關(guān)系，造成欠保護(hù)及顯示與實(shí)際電流值不符。本設(shè)計(jì)采用空芯互感器，具有寬范圍的線性度，可保證脫扣器實(shí)時(shí)處理、顯示線路中的各種情況。

第3章智能脫扣器的脫扣電路設(shè)計(jì)智能化脫扣器脫扣電路的結(jié)構(gòu)在微處理器脫扣控制電路的基礎(chǔ)上，加入了模擬脫扣電路，作為后備保護(hù)。模擬脫扣電路用于系統(tǒng)上電初期的短路電流保護(hù)和系統(tǒng)運(yùn)行期間特大短路電流的保護(hù)。3.1模擬脫扣電路微處理器在上電初期要進(jìn)行上電初始化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)保護(hù)。模擬脫扣電路采用硬件比較器電路可以快速判斷出斷路器接通時(shí)出現(xiàn)短路的情況，并做出相應(yīng)的動(dòng)作進(jìn)行保護(hù)。在微處理器運(yùn)行期間，模擬脫扣電路實(shí)現(xiàn)特大短路電流的判斷，如果出現(xiàn)特大短路電流，微處理器沒(méi)有來(lái)得及反應(yīng)，則模擬脫扣電路可作出相應(yīng)的判斷和動(dòng)作。因此數(shù)字脫扣和模擬脫扣相結(jié)合，兩者互補(bǔ)，增加了脫扣器的可靠性。模擬脫扣電路采用比較器鑒幅電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，每一相使用一個(gè)比較器來(lái)完成。如圖3.1所示：圖3.1模擬脫扣電路的結(jié)構(gòu)圖采用上述比較器鑒幅電路，在實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行中由于干擾的存在，比較器的輸出會(huì)出現(xiàn)一些不必要的窄脈沖，如果直接接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。為了消除干擾，在比較器的輸出端加了脈寬檢測(cè)電路，該電路由一個(gè)555器件組成，輸出接由另一個(gè)555器件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路。如圖3.2所示。脈寬檢測(cè)電路的工作原理如下：UTRIP、UTH、UQ、UOUT表示圖中各個(gè)結(jié)點(diǎn)。UTRIP來(lái)自電壓比較器并聯(lián)的輸出端。在正常情況下，比較器輸出高阻，此時(shí)圖中NPN三極管導(dǎo)通，UTH被三極管嵌位在其飽和電壓0．3V以下，UQ輸出高電平。當(dāng)電流越限或單片機(jī)發(fā)出脫扣指令，比較器輸出將把UTRIP拉低，則NPN三極管截止，此時(shí)接UTH的電容通過(guò)電阻R5、R6開(kāi)始充電，UTH電壓升高。如果UTRIP低脈沖保持一定的寬度，UTH隨著電容充電上升并達(dá)到2／3Vcc，則UQ輸出低電平，觸發(fā)其后由個(gè)555器件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，UOUT輸出一個(gè)一定寬度的脈沖。由電路的工作波形可知，由于電容充電需要一定的時(shí)間，因此該脈寬檢測(cè)電路只有在UTRIP輸出低脈沖寬度保持一定的時(shí)間才能使UOUT觸發(fā)。如果UTRIP的脈沖過(guò)窄，UTH電壓達(dá)不到2／3Vcc，則UOUT不會(huì)觸發(fā)，因此通過(guò)該電路可以消除前級(jí)比較器出現(xiàn)的干擾問(wèn)題。上述電容充電使UTH電壓上升到2／3Vcc的時(shí)間為T0，設(shè)充電電阻為R，電容為C，則T0≈ln3RC≈1.1RC(1)充電電阻由R5和R6串聯(lián)而成。即R＝(R5+R6)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出OUT的寬度T1。T1≈1．1RC(2)其中R、C為相應(yīng)的充電電阻值和電容值。上述電路中的電容電阻值根據(jù)實(shí)際比較器輸出脈沖的情況適當(dāng)?shù)娜≈?。圖3.2脈寬檢測(cè)與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路3.2數(shù)字脫扣電路電流互感器將主線路的電壓、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電路可處理的電平信號(hào)，信號(hào)處理單元?jiǎng)t對(duì)這些信號(hào)濾波和采樣；采樣信號(hào)單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(A／D)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；CPU根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和處理，運(yùn)算結(jié)果與整定值比較后輸出符合預(yù)設(shè)保護(hù)特性的邏輯電平信號(hào)，這些信號(hào)經(jīng)放大后可直接驅(qū)動(dòng)斷路器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)使斷路器動(dòng)作。各種故障保護(hù)的動(dòng)作電流和時(shí)間整定值通過(guò)人機(jī)交互模塊的鍵盤設(shè)定。預(yù)先存儲(chǔ)在EEPROM中，并可以在應(yīng)用中隨時(shí)進(jìn)行修改。脫扣器所需的信號(hào)由空芯互感器提供。采樣信號(hào)的準(zhǔn)確度直接影響脫扣器的保護(hù)和顯示精度。傳統(tǒng)鐵芯互感器線性度小，當(dāng)出現(xiàn)大電流時(shí)，其二次輸出與一次電流不成線性關(guān)系，造成欠保護(hù)及顯示與實(shí)際電流值不符。本設(shè)計(jì)采用空芯互感器，具有寬范圍的線性度，可保證脫扣器實(shí)時(shí)處理、顯示線路中的各種情況。圖3.3數(shù)字脫扣電路如圖所示，單片機(jī)控制信號(hào)是由單片機(jī)直接輸出的，所以可以不經(jīng)過(guò)脈寬檢測(cè)電路直接接到單穩(wěn)態(tài)輸入端，然后驅(qū)動(dòng)磁通變換器工作，實(shí)現(xiàn)脫扣功能。

第4章磁通變換器的功能及結(jié)構(gòu)智能脫扣器已廣泛應(yīng)用于低壓斷路器，而磁通變換器(FluxTransferTrip)作為智能脫扣器的重要部件，對(duì)智能脫扣器的工作性能、結(jié)構(gòu)小型化及可靠性有重要作用。低壓斷路器智能脫扣器的執(zhí)行元件采用特殊的磁通變換器，因?yàn)樗呻娏骰ジ衅魍ㄟ^(guò)電容器來(lái)供電，故要求磁通變換器動(dòng)作靈敏、功耗低。磁通變換器是一種小型儲(chǔ)能式脫扣裝置，由于利用了永磁存儲(chǔ)的能量，所以僅需很小的功率脈沖即可使其動(dòng)作，圖4.1為工作原理圖。永久磁鐵產(chǎn)生的磁通Φr及對(duì)應(yīng)的吸力使動(dòng)鐵芯處于吸持位置，而當(dāng)電流i通過(guò)線圈產(chǎn)生的磁通Φ抵消了Φr時(shí)，就可使動(dòng)鐵芯在彈簧力Fs作用下動(dòng)作，故其與一般電磁機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理不同，它是靠永磁產(chǎn)生的力使變換器處于釋放位置，而依靠彈簧力使其動(dòng)作，推動(dòng)斷路器的脫扣鉤。圖4.1磁通交換器的原理圖由圖4.1可知，磁通交換器由動(dòng)鐵芯、靜鐵芯、電磁線圈、彈簧、永磁體以及磁通交換器外殼等組成。應(yīng)用于智能脫扣器上的磁通變換器是一種利用永磁貯能的小型電磁執(zhí)行元件，與傳統(tǒng)的電磁機(jī)構(gòu)不同，它靠永磁提供動(dòng)鐵芯保持力，而由彈簧力提供動(dòng)鐵芯操作力。磁通變換器的設(shè)計(jì)要求是體積小、動(dòng)作快、動(dòng)作功率低、工作可靠性高。采用靜、動(dòng)態(tài)二階段優(yōu)化設(shè)計(jì)可達(dá)到磁通變換器的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)磁通變換器的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)提高智能斷路器的性能，結(jié)構(gòu)小型化和工作可靠性有重要作用。

總結(jié)與體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)會(huì)了很多，讓我了解到智能脫扣器的系統(tǒng)組成，以及智能電器的模擬脫扣和數(shù)字脫扣的設(shè)計(jì)。在一開(kāi)始的設(shè)計(jì)上只有數(shù)字脫扣器，后來(lái)通過(guò)向老師請(qǐng)教，上網(wǎng)查資料，翻閱相關(guān)書籍了解到。僅僅數(shù)字脫扣還是不夠的，因?yàn)槲⑻幚砥髟谏想姵跗谝M(jìn)行上電初始化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)保護(hù)。而模擬脫扣電路采用硬件比較器電路可以快速判斷出斷路器接通時(shí)出現(xiàn)短路的情況，并做出相應(yīng)的動(dòng)作進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)在微處理器運(yùn)行期間，模擬脫扣電路實(shí)現(xiàn)特大短路電流的判斷，如果出現(xiàn)特大短路電流，微處理器沒(méi)有來(lái)得及反應(yīng)，則模擬脫扣電路可作出相應(yīng)的判斷和動(dòng)作。因此數(shù)字脫扣和模擬脫扣相結(jié)合，兩者互補(bǔ)，增加了脫扣器的可靠性。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，還讓我了解到了磁通交換器作為智能脫扣器的重要部件，對(duì)智能脫扣器的工作性能、結(jié)構(gòu)小型化及可靠性有重要作用。盡管這次設(shè)計(jì)中還有很多不足之處，但是這次課程設(shè)計(jì)讓我收獲很大，在此特別感謝老師對(duì)我在課程設(shè)計(jì)中的悉心指導(dǎo)和熱情幫助，同時(shí)還要感謝各個(gè)學(xué)科的任課老師的教導(dǎo)。

附錄

參考文獻(xiàn)1.鄒積巖.智能電器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20062.王汝文，宋政湘，楊偉.電器智能化原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，20033.王銘，張峰．智能脫扣器的設(shè)計(jì)及其保護(hù)特性的研究．電工技術(shù)雜志.2005，5．4.許亞正．變壓器及中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字式保護(hù)．北京：中國(guó)水利水電出版社．2004．5.王富東，王家善，邵光慶，唐春潮．智能化斷路器的開(kāi)發(fā)．低壓電器．2002，2.6.馮繼鋒．塑料外殼式斷路器的發(fā)展．低壓電器，2002，4電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)分表項(xiàng)目評(píng)價(jià)優(yōu)良中及格差設(shè)計(jì)方案合理性與創(chuàng)造性（10%）開(kāi)發(fā)板焊接及其調(diào)試完成情況*（10%）硬件設(shè)計(jì)或軟件編程完成情況（20%）硬件測(cè)試或軟件調(diào)試結(jié)果*(10%)設(shè)計(jì)說(shuō)明書質(zhì)量(20%)答辯情況(10%)完成任務(wù)情況(10%)獨(dú)立工作能力(10%)出勤情況(10%)綜合評(píng)分指導(dǎo)教師簽名：________________日期：________________注：=1\*GB3①表中標(biāo)*號(hào)項(xiàng)目是硬件制作或軟件編程類課題必填內(nèi)容；=2\*GB3②此表裝訂在課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書的最后一頁(yè)。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書裝訂順序：封面、任務(wù)書、目錄、正文、評(píng)分表、附件（非16K大小的圖紙及程序清單）?；贑8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開(kāi)發(fā)HYPERLINK"/detail.ht