开关电源型范文
开关电源型范文（精选10篇）
开关电源型 第1篇
开关电源变换的效率比较高，广泛应用在数字电路中。方波通过低通滤波器时，如果低通滤波器的截止频率比输入信号频率低很多，则方波被低通滤波器平滑，输出信号变成直流。为了提高电路效率，广泛应用LC型滤波器，并且L的Q值要大。
如图一所示，通过控制开关，把直流信号变为PWM波形，经过近似无损耗的LC型低通滤波器后，变为直流输出。开关打开时，电流从电源流过电感，为电容充电并且为负载提供电流;开关关断时，电源没有连入电路，电感为负载提供电流，电容放电，续流二极管为整个电路提供回路。加入负反馈后，系统稳定，电源的性能得到改善。
1 方案论证与比较
1.1 PWM波形产生
PWM波有很多产生方法：施密特触发器产生、与门(与非门)产生、555电路产生、晶振产生等。晶振能输出非常稳定的脉冲，是现代数字电路中最常用的器件;555电路是通过3个电阻精确分压，得到的是很精确的波形，功能强大，也是非常常用的器件;施密特触发器和与非门都是通过比较门槛电压来构成振荡，而门槛电压会因各种原因变化，构成的振荡电路会有输出频率不够稳定的缺陷，不过本电路不需要很精确的振荡频率，故采用很常见的MC14011B系列CMOS电路，见表一。
从表一中可以清楚地看出MC14011B是能够很好地满足本电路需要。
1.2 系统总体方案的确定
14011B电路输出PWM波形，用三极管做为开关管，把直流变成方波，经过LC电路滤波，虑平尖峰脉冲，得到直流电压。通过负反馈，把电压最终稳定在所要求的数值上。系统总体方案如图二所示:
U1、U2、U3构成PWM发生器，U4起缓冲作用，Q2是开关管，R7、R3、Q1构成反馈电路。
2 电路各部分参数的计算
2.1 电路性能指标
电源性能指标如表二所示。
50mA是很小的电流，用在小型的数字电路中，这种电路不用散热片。
2.2 振荡部分各元件参数设计
开关电路部分使用频率为20kHz的PWM波，对于占空比不做严格要求。对于14011B电路来说，因为制造工艺的差别，门槛电压是有差别的，用参数计算不够精确，本电路完全用实验得出。用两个可调的电阻R1、R2分别接一个固定端和可调端，用TEK示波器观察，调节两个可调电阻，使得波形大约在20KHz左右，占空比大约为60%，基本能满足需要。
2.3 开关器件的选择
开关器件的选择主要从电流和电压来考虑。当三极管(开关管)Q2导通时，电流全部从三极管流过。设计指标中，输出电压为5V，输出电流为50mA，因此输出功率为250mW。一般开关电源的效率为70-80%(有的参考书中指出开关效率更高，自己制作的电路效率比较低)，我们取75%，输入电压为12V，输入电流为28mA(平均电流，瞬态电流会更大)。一般取平均电流的十倍为瞬态电流，8050三极管的极限集极电流为500mA，留有几乎一半的裕量。当开关器件导通时，续流二极管D2上电压反向偏置，所以续流二极管截止，开关器件的集极射极电压为输入电压和输出电压差。Q2集极射极电压最大出现在开关器件Q2截止的时候，电流从续流二极管流过，续流二极管导通，从而使续流二极管的负极电压位在-0.7V，此时开关管承受的电压为12V+0.7V=12.7V，因此开关管应该选用集极发射极电压最大额定值大于12.7V的器件，取1.5倍，为20V。下面列出了8050的参数，如表三所示。
2.4 开关部分各参数设计
对于Q2，输入电压为12V,14011B振荡电路输出的高电平为12V，可以直接控制开关管。设计指标中所述输出电流为50mA，三极管的电流放大系数为100，基极电流为0.05mA(因为还要加起缓冲和负反馈作用的与非门U4，电流是流入U的，它的输入电流最大为10mA，能够满足要求)，限流电阻选用23kΩ，选用常用的两个47KΩ并联可以近似得到。
电感与滤波电容的选用和纹波密切相关,占空比(比实验得到的低,但是可以通过反馈来稳定输出电压)。当负载取10Ω,开关频率为20kHz,纹波的时候,根据电容电感充放电公式有:
LC低通滤波器的截止频率
远小于开关频率，能够很好地滤除开关高频噪声。
2.5 反馈部分参数设计
14011B的输出电流为10mA,PWM不是直接驱动Q2，而是经过U4的缓冲。U3的电流要流过Q1，过大的电流是无用的，还会降低电路的效率，R4取47kΩ的电阻来限流。这么大的电阻是不能直接驱动开关管的，中间要加缓冲部件U4;还有就是这个电路有负反馈，加了与非门后才是负反馈。忽略三极管的饱和压降，电流为0.26mA。三极管的电流放大系数取150，基极电流为0.0017mA，三极管的基极电流是由R3和R7串联提供，串联电路的电流应该比三极管基极电流大的多，才能够保证基极电位不受基极电流影响。所谓大得多在电路中是取十倍的数值，串联电阻总的不超过300kΩ，用100kΩ的可调电阻R3和82kΩ的固定电阻R7来串联得到，既然基极电流为0.0017mA，那么基极电阻R6取几kΩ就可以了，这里取2kΩ。
3 结束语
通过开关电源的设计，切实体会了开关电源高效率、高噪声的特征，了解到提高效率的具体措施，对各部分参数设计有了深刻的了解，为减少工作中的失误和研究电源设计起了铺垫作用。
摘要：使用常用的与非门电路和双极性晶体管来制作开关电源。用14011B构成PWM方波电路,通过控制双极性晶体管的开断,把高的电信号转换成开关信号,通过近似无损耗的滤波,得到降低了的电源。利用负反馈,提高了输出电压的精度,抑制了电源纹波。
关键词：直流稳压电源,达MC14011BCP,闭环控制
参考文献
[1]铃木雅臣著.彭军译.晶体管电路设计[M].北京:科学出版社,2004.
[2]叶慧贞,杨兴州.新型开关稳压电源[M].北京:国防工业出版社,1999.
[3]Marty Brown著.周邓燕等译.开关电源设计指南[M].北京:机械工业出版社,2004.
[4]代丰羽,程建斌.开关电源的设计和实现[J].电脑与信息技术,2006,14(03).
开关电源型 第2篇
一、前言
KYN28A-12型开关柜是供配电系统中重要的变配电设备，直接关系到生产的安全稳定性。KYN28-12型开关柜是中置型开关柜，包括开关、闸刀、流变等分室安装的一次设备，绝缘强度高、环境影响小；操作性能可靠，电动、手动均可，可实现五防功能；外形美观，深得电力用户的信赖。我们在日常运行管理过程中发现，KYN28A-12型开关柜触头是最容易出现温升发生故障或事故的部位，触头发热会逐步由电气安全隐患转换成开关柜内电气设备元件发生变性扭曲、烧毁等严重事故，甚至引起配电系统大范围停电，直接影响企业的安全有效生产。因此，对KYN28A-12型开关柜触头接触面温升及发热原因进行分析总结，并有针对性地采取相应预防和处理措施，对提高化工企业供电可靠性具有重要的工程应用价值。
二、KYN28A-12型开关发热的原因
KYN28-12型开关柜内的开关、闸刀、流变等分室安装，密封严密，空气被隔离不流通，柜内的空气与柜外的空气形成不了对流，热量散不出去，导致柜内温度升高；设备运行时由于电能损耗，产生的热量使柜内温度升高；环境温度高时温差减小，散热更加困难，设备温度进一步升高。
（一）系统规划设计和检修维护制度不完善
不规范的配电系统设计是开关柜发生触头发热的重要因素之一。在开关柜容量选择时没有进行充分的负荷统计，造成所选的开关设备触头容量与实际运行的容量不匹配。在投运过程中，开关柜长期工作在过负荷运行工况下，导致开关柜触头发热量超过设计需求。而且要求在安装调试过程中，严格将安装调试误差控制在有效值范围内，否则就会导致开关柜进出线与开关设备的触头连接间出现较大的过流间隙，开关柜动静触头间有效接触面小于额定要求值等安全隐患。
（二）工作人员责任心不够
对KYN28A-12型开关进行定期检修维护是保障开关柜安全有效运行的措施之一。工作人员的操作习惯以及开关柜工作环境条件都会造成开关柜触头出现发热。检修运行人员在对开关设备进行大修或预防性试验时，需要将开关设备的连接点进行拆卸调试工作，并按照操作票逐一恢复原工况。有的工作人员觉得操作票太繁杂，喜欢凭借个人想法和意愿进行操作，导致检修维护水平降低，给开关柜留下巨大的安全隐患。
（三）供电负荷剧烈增加
供电负荷剧烈增加是导致开关设备发生烧毁事故的另一大原因。工农业生产规模的不断加大，用户负荷不断的增加，有的企业在进行系统扩容扩建时，没有请专业的电力工作人员进行负荷匹配校核，就直接将大量的外来负荷加在原供配电系统中。外加的电力负荷导致开关设备的实际输出超过自身的额定设计容量，在开机的瞬间巨大的冲击电流直接作用在开关设备上，造成开光设备发生扭曲变形、绝缘性能下降等现象大大降低了开关设备的综合电气性能水平。
（四）热源分析
1.电阻损耗发热
电流经导体时，由于电阻的存在，产生热量。发热的大小可以根据焦耳定律，得出：W= 式中I—流经导体的电流；R—导体电阻；t—通电时间。
回路中电阻过大导致过热，电阻过大的几个疑点：
①连接部位的压紧螺栓或压紧弹簧的压紧力不恰当，表面膜电阻过大，接触电阻增大；
②连接部位接触面光洁度不够或接触面氧化、积灰造成接触电阻增大；
③设备存在设计制造缺陷，造成通流容量较小的“卡脖子”环节。
④真空灭弧室内开关主触头由于压力或接触行程不合标准，造成接触电阻增大。
⑵电介质损耗发热
电气绝缘介质由于交变电场的作用，使介质极化方向不断改变而消耗电能并引起发热。由此产生的发热功率为： 式中：U—施加在绝缘件上的电压；ω—交变电压角频率；C—绝缘层的等值电容；tanδ—绝缘材料介质损耗角的正切值。
电介质损耗和施加在绝缘件上的电压成正比，开关柜内主回路的电压为10kV，产生的电介质损耗很小。开关柜内没有变压器，不用考虑磁滞损耗。介质损产生的热量与电阻损耗产生的热量相比很小，因此主要的热量来源是电阻损耗所产生的热量。
三、KYN28A-12型开关柜手车触头发热的危害
KYN28A-12型手车式开关柜是传统固定式开关柜的改进产品，是生产电能输送和分配调度的直接载体。开关柜触头发热温升现象是个渐变的恶性循环过程，在触头发热安全隐患过程时，很难用普通的检测仪器进行检测，造成开关柜带病运行，开关柜内各元件在持续的温升效应影响下，其电气性能急剧降低，逐步由隐患转换成发热温升事故。当开关柜出现触头松动、接触不良、操作弹簧动作灵敏度下降等现象时，就会导致开关柜的触头或对应的联接部件发生温升现象，持续的电流热效应会加快开关元件发热部件的氧化速度，使得开关柜绝缘水平急剧下降，导致绝缘套管发生绝缘击穿、电流互感器发生爆裂等严重事故。开关柜触头发热量会随开关母线向其他元件转换，在持续的电流冲击下，母线及其他开关设备的电气性能也会下降，给开关柜带来更多的安全隐患，降低了开关柜的供电可靠性，直接影响到企业高效经济的生产发展。
四、防止发热KYN28A-12开关采取的措施
（一）在结构设计方面
因铝锌板为导磁材料，在单相电流通过形成闭环的钢板时会产生涡流，涡流引起钢板发热，并造成能量损耗，在单相电流通过处开隔磁槽来避免涡流的形成，从而减少发热；为保证柜与柜之间的密封性，在开过隔磁槽的敷铝锌板上又加了一块铝板，母线套管安装在敷铝锌板和铝板叠加的双层板上。
（二）加大检修维护力度
配电运行管理人员要定期对开关柜的动作性能、绝缘水平、接触面氧化程度进行试验检测，定期检验动、静触头，以及动作弹簧的综合动作性能。在运行检修过程中，工作人员必须严格根据操作票要求逐一试验校核，并做好相应的记录。加强维护力度，实时清理开关柜内外的灰尘等杂物为开关柜营造一个良好的运行环境。
（三）改善散热条件
在前、后柜门上开对称椭圆长孔，并有凸起帽檐。这样，不但能使柜内、柜外空气流通，而且整齐美观，还能防止灰尘和小昆虫直接飞入开关柜内，保持柜内的清洁。加大柜内和柜外空气交换速度，在开关柜前下柜门内装设2台100W的风扇，在后下柜内装设1台100W的风扇。通过增大柜内外的空气对流速度，使热量不能积存，迅速地散出去。
（四）配备变配电设备自动管理系统
为了提高变配变电系统的综合自动化水平，应该为变配电所控制中心配备微机变配电设备在线自动监测监控管理系统。由于开关柜设备发热故障大多是由触头接触不良造成的，因此可以在开关柜动静触头处按照热敏电阻传感器，实时监测触头的温升效应。通过计算机实时动态的检测系统开关设备运行的参数，及时发现柜内存在的安全隐患和故障，不仅可以减少检修维护人员的工作量，同时可以提高开关设备故障处理效率，保障开关设备高效经济的运行。
参考文献
[1]宋德祥，陈超，开关柜发热问题的研究[J]，农村电气化，2010.
[2]赵洪健，KYN28A-12型6kV开关柜温升发热原因及改进措施[J]，机电信息，2010.
[3]杨波，高广春，巩娜，真空开关柜发热问题的分析与研究[J]，科技信息，2011.
[4]仇学礼，叶文勉，王东，童林，KYN28-12型开关柜散热条件改造[J]，安徽科技，2012.
电压模式降压型开关电源的仿真研究 第3篇
随着电子技术的高速发展,电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代,进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域。开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源的设计需要较强的技术能力和大量的实验,而一些公司常常依赖于脉冲宽度调制控制IC供应商的直接技术支持,常常造成产品开发的延迟。而如果能对其进行仿真就可以帮助设计工程师更好的理解开关电源的工作机理并能为项目节省大量的设计和测试的时间以及费用。目前在一些软件如PSpice中只有少量的脉冲宽度调制控制IC的模型,然而大量的脉冲宽度调制控制IC并没有相应的模型,对整个电路包括脉冲宽度调制控制IC进行建模就是必须的。
1 电路模型
图1为电压模式降压型开关电源的在Saber仿真软件中的等效电路模型,其中脉冲宽度调制(PWM)控制IC内部的锯齿波发生器由能产生锯齿波的信号源V-PPWL代替,电压参考由信号源V-PWL代替。整个电路模型可以大致分为以下3个部分。
1.1 脉冲宽度调制(PWM)器与电压开关
脉冲宽度调制(PWM)器是一个比较器,其比较误差放大器的输出信号Vc和V-PPWL产生的固定频率的锯齿波信号,输出为占空比。
根据图2所示,误差电压Vc和锯齿波信号幅值的比值即为占空比:
D=VC/Vramp (1)
电压开关的输入为占空比和需稳压的电源输入Vin,输出为幅值为Vin,占空比为D的脉宽调制电压:
Vsw=DVin (2)
所以脉冲宽度调制(PWM)器和电压开关的传递函数如下:
Vsw/Vc=Vin/Vramp (3)
1.2 输出LC滤波器
LC滤波器的作用是把脉宽调制信号Vsw的交流部分滤除,输出直流信号Vout。其传递函数如下:
当Rload≫rl,rc时,等式可简化如下:
(5)式中包含一个零点和两个极点
1.3 误差放大器
误差放大器的一个基本功能是比较Voutrbias/(r1+rbias)和Vref的差值,产生误差信号Verror=Vref-Voutrbias/(r1+rbias),经放大后驱动脉冲宽度调制(PWM)器。
误差放大器的另外一个功能是保证闭环系统的稳定性提供相位补偿,所以又被称为补偿网络。图1中为3型补偿网络,其传递函数推导如下:
(8)式中包含3个极点(其中一个为原极点)和两个零点:
2 反馈控制策略
开环增益为脉冲宽度调制(PWM)器与高边开关、输出LC滤波器和误差放大器的各传递函数之积。当电源中电感,电容,开关管和开关频率等参数满足电源的功率和散热需求后,就需要设计开关电源的反馈环路。输出LC滤波器的极点和零点已经存在,能做的就是分配补偿网络中的零点和极点以达到期望的响应。根据采样定理,穿越频率应小于开关频率的一半,通常为了稳定性穿越频率取为开关频率的1/6[1]。当选定了穿越频率后,根据fp0=Vramp/Vinfcross[1],可以确定原极点的位置。如果没有补偿网络的零点,电压模式降压型开关电源的零点前面将会有三个极点,环路传递函数的相位将会趋向-270°,并会在输出LC滤波器的两个极点和输出电容的ESR零点间穿越-180°。这种状况会导致系统的不稳定。为避免这种不稳定,补偿网络的零点(fz1, fz2)的频率需放在输出LC滤波器的极点位置,补偿网络的第二个极点fp1放在输出电容的ESR零点位置,补偿网络的第三个极点fp2放在高于穿越频率的地方来调节相位裕量[1,2]。经补偿后,开环传递函数将会以一个原极点fp0进行-20 dB/十倍频程的滚降,在穿越频率处,相位裕量因为fp2的存在而小于90°。
3 仿真实例
假定以下为给定的除补偿网络外的参数:
输入电压Vin=12 V,输出电压Vout=5 V;输出电感Lout=4.7 uH,电感的等效串联电阻rl=10 mOhm;输出电容Cout=330 uF,电容的等效串联电阻rc=12 mOhm;负载Rload=5 Ohm;开关频率Fsw=300 k;锯齿波幅值Vramp=1.2 V。
3.1 补偿网络参数计算
输出LC滤波器的极点由(7)可得出fLC1=fLC2=4.04 kHz。
输出电容的ESR零点由(6)式可得出fesr=40.2 kHz。
设定fcross=fsw/6=300103/6=50 kHz。那么补偿网络的原极点为
令fz1=fz2=fLC=4.04 kHz, fp1=fesr=40.2 kHz和 fp2=2fcross=100 kHz,可以计算出c2=1.1 nF,r2=35.8 kΩ,r3=3.56 kΩ,c3=44.5 p。
3.2 开环增益和相位响应
交流小信号仿真需要将环路在某一个节点出断开,在输入端加一交流激励信号,并检测输出端的信号响应。因开关电源中存在着占空比信号和开关信号等,无法直接进行仿真。根据式(3)可知,脉冲宽度调制(PWM)器和电压开关的输出Vsw与输入Vc为线性关系,那么在Vsw处加一个交流信号源可等效为在Vc处的信号源乘以一个比例系数,从而避开对脉冲宽度调制(PWM)器和电压开关的直接仿真。图3为交流信号仿真模型。因为Vin=12 V,Vramp=1.2 V,所以交流信号源的幅值ac_mag=12/1.2=10。
图4为交流仿真结果,从图4可以看到,相位裕度为58.149°,而fcross因为补偿网络的第三个极点fp2=2fcross的效应已经移到41 kHz。
3.3 瞬态响应
将3.1中给定的参数和3.2中计算的参数输入到图1的电路中进行时域仿真。
图5为输入电压由12 V阶越到15 V时Vout、Vsw、vramp和vc各节点的电压波形。
3.4 电压前馈模式仿真
电压前馈[3]技术使锯齿波电压幅度与输入电源电压的变化而同比例的变化,从而当输入电压变化时能够直接调整输出占空比,能对输入电压的变化有更好的动态响应。
图6为带电压前馈的电压模式降压型开关电源的仿真电路,其中锯齿波信号vramp为输入电源电压与一个锯齿波信号的乘积。
图7为输入电压由12 v阶越到15 v时各节点的电压波形。比较图5和图7可知,对于输入电压阶越响应,带电压前馈的开关电源的电压输出过冲远远小于没有电压前馈的开关电源。
4 结束语
本文将等效信号源应用于交流信号模型来替代无法直接做频域仿真的锯齿波信号和脉冲宽度调制信号,仿真结果与理论计算有较好的匹配;并建立了时域仿真模型,能够仿真各节点的信号波形,带电压前馈的开关电源的仿真结果与理论一致,对于输入电压变化,其电压输出几乎没有过冲。
摘要：开关电源中由于存在脉宽调制信号和占空比的概念而不便于做交流信号仿真,提出了利用传递函数的线性公式做等效信号源的方式来建立交流仿真模型。不用建立实际的电路和复杂的测试,只需更改仿真模型中反馈网络的元器件的参数,就能验证电源的稳定性与否。同时建立了时域仿真模型和带前馈技术的仿真模型,能够对输入电压阶越响应,输出负载电流阶越响应等做出仿真。仿真实验表明,仿真结果和理论计算具有较高的匹配度。
关键词：电压模式,Saber仿真,交流模型,开关电源,仿真模型
参考文献
[1]SANJAYA MANIKTALA,精通开关电源设计[M],王志强,译.北京:人民邮电出版社,2008.
[2]DOUG MATTINGLY.Designing Stable Compensation Networks for Single Phase Voltage Mode Buck Regulators[DB/OL].(2010-05-27)[201202-20].http://wenku.baidu.com/view/3a488ee9856a561252d36f6a.html.
开关电源型 第4篇
[摘要]KYN28-12型铠装中置式金属封闭开关设备（简称中置柜）在供配电领域的应用过程中，为了防止电气误操作，按照相关国家标准的规定，开关柜中设计了各种机械、电气联锁装置。本文针对GB3906-2006对联锁装置的规定，针对中置柜中母分开关柜与母联隔离柜之间的联锁回路进行展开说明，通过分析闭锁回路原理，设计了母分开关柜与母联隔离柜之间的联锁回路，提高了设备运行的可靠性。
[关键词]开关柜 电气联锁 闭锁 电磁铁 五防
[中图分类号]S972.7+6 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0388-02
引言
随着KYN28型铠装中置式金属封闭开关设备（简称中置柜）设计、制造水平的显著提高，中置柜已经在供配电领域得到广泛使用。
为了保证电力网安全运行、确保设备和人身安全、防止误操作，开关柜必须具备完善可靠的联锁装置。以保证操作程序本身的正确性和操作者的人身安全。GB3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》对开关柜的联锁装置作了明确规定。这些防止电气误操作的内容，按照行业习惯，简称“五防”，即：
1）防止误分、误合断路器；
2）防止带负荷分、合隔离开关；
3）防止带电挂（合）接地线（接地开关）；
4）防止带接地线（开关）合闸；
5）防止误入带电间隔。
其目的就是防止误操作和误并列，防误联锁装置实现闭锁的方式应该是强制性的，装设联锁后，就可以保证必须按规定的操作顺序进行操作，否则就无法进行，从而有效地防止了误操作。“五防”装置一般可分为机械、电气和综合三类。如何才能实现母分开柜与母联隔离柜之间的联锁呢？众所周知，母联隔离柜中的隔离手车无专门的灭弧装置，一般不能用来接通或切断负荷电流。当隔离手车在试验位置与工作位置之间移动时，必须保证母分断路器处于分闸状态，不得合闸，即应具有所谓的“合闸闭锁”。反之，如果母分断路器处在合闸位置，隔离手车处于工作位置，此时禁止隔离手车移动，防止带负荷分隔离手车。为了实现以上联锁，合闸电气闭锁一般通过将反映手车位置的行程开关接点串入断路器的合闸回路中来实现，机械联锁也通过相应的结构设计得到实现。
1 手车联锁回路设计
某变电所10kV配电装置在电气设计中，2台主变分列运行，互为暗备用，如（图1）所示。当任一变压器故障，母分开关柜经常要和母联隔离柜联络运行，为了保证“五防”要求，母分断路器和母联隔离手车之间必须考虑相应的联锁关系。
基于“五防”要求，母联隔离柜与母分开关柜联络运行时，相互之间的联锁有两种实现方式，一种是电气互锁，利用母分断路器的辅助信号接点构成一定的逻辑关系置于另一台断路器合闸控制回路中，当逻辑关系不满足时，无法合闸；另一种是机械互锁，利用机械装置实现断路器之间的互锁。
1.1 母分断路器合闸闭锁回路
目前常用的母分断路器手车与母联隔离手车经常使用闭锁电磁铁进行互锁：通过其动铁心与断路器合闸脱扣板进行配合，实现机械合闸闭锁控制；通过其行程开关的切换，实现电气合闸闭锁控制。控制原理可参照（图2）。
原理图中，母分断路器闭锁回路中只有在运行位置和试验位置这两个位置底盘车上的位置开关（S8，S9）才能接通，才可以合闸，另一方面是机械连锁，只有在这两个位置，与底盘车相连的连锁板才能复位，保证可以合闸，至于合闸闭锁，是保证在二次电源得电的情况下，同时串人母联隔离手车运行位置辅助接点S9，闭锁电磁铁是基于隔离手车处于运行位置时，母分开关可以在试验位置和运行位置控制断路器合闸动作。防止母分断路器在合闸状态，后推入母联隔离手车时，等于另一段隔离开关带负荷合闸，将产生三相弧光短路事故，还可能由于误操作所产生的严重弧光而危及操作人员的人身安全，严重时甚至引起隔离开关爆炸，对人身造成更大的危害。因此通过闭锁电磁铁来闭锁母分断路器达到“五防”的目的。倘若电磁铁损坏，则断路器无法合闸，但手车可以在柜内行进，拉出检修，或直接更换为备用断路器。不影响整个配电系统的安全、及时运行。
1.2 母分隔离手车闭锁回路
断路器手车和母线隔离手车联络运行时，对于母联隔离手车，考虑其操作的特殊性，其与母分断路器手车间一般直接采用行进联锁，对手车在开关柜内行进实现控制，以达到“五防”的目的。目前有许多生产单位利用闭锁电磁铁进行手车行进控制，控制原理可参照（图3）。
回路中串人母分断路器试验位置（S8），只有当母分断路器处于试验位置，闭锁电磁铁才能得电解锁，手车可以摇动推进和退出，否则母分闭锁电磁铁失电，铁芯不能吸合，卡住手车底盘上的蜗杆，此时手车蜗杆不能摇动推进和退出。如果要将手车强行退出，一方面是损坏设备，另一方面由于操作者可能会进入带电间隔，在出现内部故障电弧时，会造成人身伤害。
那如何监视母联隔离手车闭锁电磁铁是否已经解锁，通过研究分析，我们对闭锁电磁铁回路进行了重新设计，在回路中串联了4只二级管，通过二级管具有限流的特性，施加在二级管上的工作电流大概为2mA到25mA，每只二极管两端施加电压02～0.3V，在4只二极管两端并联一只发光二级管LED，发光二级管只有10mA电流通过，可以长期带电，达到监视作用，又不影响闭锁电磁铁工作。控制原理可参照（图4）。
当闭锁电磁铁得电解锁，发光二级管发亮，表示母分隔离手车已经解锁，可以摇动推进和退出，防止工作人员强行操作。
2 结论
手车式开关柜在供配电领域已经得到广泛使用，为了防止电气误操作，满足“五防”要求，开关柜中设计了各种机械、电气联锁装置。为了实现母分开关柜与母联隔离柜之间的联锁回路，合闸电气闭锁一般通过将反映手车位置的行程开关接点串入断路器的合闸回路中来实现，机械联锁也通过相应的结构设计得到实现。通过互相联锁达到安全运行的目的，即使高压开关柜在使用过程中，遇到由于操作者的疏忽或非正常操作力而造成“非正规操作”的情况。在这种情况下，高可靠的联锁应做到对操作者可能出现的“非正规操作”有充分的预防或阻止能力。
参考文献
[1]张红光KYN44-12中置柜联锁装置的改进设计，2012年03期
开关电源型 第5篇
关键词：开关电源,原理,故障,检修
前言：笔者的朋友办了一个纺纱厂，厂里有两台浙江产的RS-10型细纱机，这种细纱机每台有12个开关电源。从去年下半年开始，这种开关电源接连发生类似故障，导致生产受到严重影响。求遍了县城的家电维修师傅，都反映无法维修，建议老板购买这种单价近500元/只的新的开关电源替换。朋友找到了我，请我想办法解决这个难题。
经过仔细观察和研究，我发现这种开关电源和普通开关电源基本结构相似，通过实测绘得其电路图如下：
通过测量发现，开关电源的故障现象为没有+5V和+24V电压输出，保险丝FU熔断或者两者只有一个电压输出，其他元器件外观上没有发现特殊的异样。该开关电源同其他开关直流稳压电源类似，由输入电路、功率变换电路、控制电路构成。研究其电路图，分析其工作过程如下：接通电源后，交流输入通过保险丝和低通滤波器分为两路：一路由桥堆整流滤波，在电容C1上得到约280V的直流高压，经压敏电阻RT、电容C8和开关变压器绕组L1加到开关管VT1的集电极上，电容C8及开关变压器绕组L1构成LC并联谐振回路，R2为阻尼电阻；第二路电源经D6、D10给电容C11充电，在C11上获得约280V的直流高压，经R4、R9降压和稳压二极管D11与光电耦合器PH2构成电源启动稳压控制电路，以保证电源一启动就有稳定电压输出。
电源接通后，280V的直流高压加给由电阻RT、电容C8、二极管D1、D2、开关变压器绕组L1构成的LC并联谐振电路和VT1构成的功率变换电路。同时在L3上感应出的感生电动势经D5整流和由C3、Lm5、C7滤波后输出+5V电压，该电压经电阻R7和精密电压基准VT2 (TL431）及光电耦合器PH1构成震荡频率控制电路。当电路起振后，开关变压器的L2绕组上产生的感生电动势经过D3整流后提供给VT1正常工作所需的工作电源，以维持由电容C8、开关变压器绕组L1和开关管VT1构成的功率变换电路的正常工作。+5V电压和+24V电压分别由开关变压器的两组不同的绕组产生。各绕组中感应出脉冲电流，经各自的整流滤波回路后，向负载提供+5V和+24V直流电压。电路以+5V输出电压为反馈信号，送到控制组件取样电路的输入端与基准电压相比较，比较的结果经光电耦合器件PH1送VT1基极回路控制LC并联谐振电路的震荡脉冲的强度，从而调整+5V及+24V直流输出的电压值，达到稳压的目的。电源启动稳压电路：由于该电源开关管VT1的基极电源不是由开关变压器的前级电源提供，而是由电源接通的瞬间在开关变压器的副边产生的感生电动势来提供，因此，在电源接通后不能保持有稳定的输出，而是产生振荡输出，给负载带来危害。接通电源后二极管D6、D10给电容C11充电，由于电容具有的储能作用，PH2的发光二极管的发光强度不随开关电源输出的震荡而变化，光电三极管的导通强度不变，因此能够有效地抑制A点电位的变化，电源起振后在开关变压器的L2绕组和PH1的共同作用下，保证了电源输出的稳定性。
本电路为简单开关电源，没有过流、过压保护和市电欠压保护等电路。
知道了本电路的工作原理和实际的故障现象，检测电路和排除故障就应当没有什么困难了。由于开关电源的功率和负载电流较大，一旦出现故障，大多数情况会烧坏一些器件。为了避免产生新的故障，应快速定位并进而排除故障，可采用先冷态检查，再用热态测试的方法进行故障检测。
一、冷态检查法
确定电源有故障后，取出电源的电路板，仔细观察有无明显损坏的元件。
首先查看保险丝，发现有的保险管发黑、有亮斑，有的仅仅熔断了保险丝。发黑的情况，一般为严重短路故障，应着重检查桥式整流电路中的二极管是否击穿，高压滤波电容C1、C11是否击穿，功率开关管是否损坏。其次应查看有无焦黑、爆裂、变形变色元件，有无虚焊、断线、短路等现象。
如无以上明显现象，可用万用表测量几个关键点的电阻值，以确定故障部位。
(1）不接电源。用万用表R×1K档测量交流输入两端的电阻，可大致判断出功率变换电路及其前级电路的元件损坏情况。测量输入电路的电阻时，如表针先偏转到几十千欧的位置再慢慢退到200K左右，说明电路基本正常；如表针没有先大后小的偏转过程，则说明高压滤波电解电容已无充放电能力；如测量时短路或电阻值很小，则可能是整流桥或第二路整流电路的二极管或滤波电容击穿；如测得开路，则可能是保险管或压敏电阻等断开。
(2）测量高压整流输出两端的正反向电阻，正向电阻应为300K左右，反向为几十千欧，且应有较大的充电现象。测量开关管VT1各极间正反向电阻，阻值应符合规定值，否则说明从高压整流输出到开关变压器初级这部分电路有元件损坏。
(3）测量+5V、+24V输出端的电阻应不为零，正反向电阻值应不同，否则说明开关变压器次级某绕组及某路输出电路有元件损坏。
二、热态测试法
如上述检查未发现损坏元件，则可通电测试电路几个关键点的电压值来诊断电源的故障。为防止空载引起其他故障，可在+5V输出端加一只5Ω大功率电阻作为假负载。
(1）接通电源后测高压整流输出端C1、C11正负极间的直流电压，正常时应当为300V左右，否则说明高压整流及以前的电路有元件损坏。
(2）通电后如直流高压正常，则应测量低压输出两组电压（+5V和+24V）是否正常，如某组不正常则故障可能出在某组电路，应重点检测其对应的电路。
(3）如各组输出电路没有损坏元件，检测重点应放在TL431和光电耦合组件上，测量TL431各引脚的电压值并与正常时的电压值相比较，根据比较结果，检查相应的元件以及反馈电路。
三、本开关电源常见故障的维修及举例
（一）开关电源无任何输出，保险丝熔管发黑、有亮斑
这类故障多为过流造成，故障部位一般在电源输入部分，常见的有低通滤波电容C9或高压滤波电容击穿、整流二极管击穿及功率开关管击穿等。维修时可用前面介绍的冷态检查法找出损坏的元件，更换后即可修复。
例1：一台开关电源，加电后保险丝烧毁，熔管发黑、有亮斑。关断电源，测量电源输入端的电阻，阻值正常；检查整流电路，两路整流电路阻值正常；检查所有零件，外观没有任何异常；输出端正反向阻值正常；低通滤波电容和高压滤波电容拆下来检查其充放电现象正常，似乎没有任何元器件有问题。好在该开关电源的元器件数量较少，一个一个地拆下来检测，但结果仍然好像都没有问题，一时间检修陷入了困境。由于本人教学任务较重，只好放在一边。过了几天，有位老师的彩电开不了机，请我检修。在检修过程中，我发现该彩电的故障现象和开关电源的故障类似，只是不烧保险丝！经检查彩电的故障是由于开关电源的直流高压滤波电容容量减小所致，更换后故障排除。一时间灵光一现，莫非细纱机的开关电源也是同样的原因？连忙拆下相关的滤波电容再次检测，果然直流300V滤波电容C11的容量下降，但不明显，更换同电压等级的400V/220Uf的电解电容后开机，+5V、+24V电压输出正常，带负载开机5分钟检查一切正常，故障排除。这类无任何器件外观损坏的故障占送修开关电源的大多数。
（二）电源无输出，保险丝熔断不发黑
这类故障先查看保险丝，若保险丝熔断发黑，则采用第一类故障处理方法，排除故障；如保险丝完好但已熔断，则采用前面介绍的热态测试法，检测各处的电压，以确定故障部位。常见的有：功率开关管损坏，控制组件损坏，低压直流的整流二极管损坏等。维修时先判断功率开关管是否完好，各路低压整流电路是否正常，如都正常，则可加电检查功率开关管的基极是否有驱动脉冲，如没有驱动脉冲，则检查控制组件是否正常。
例2：一台电源无输出，保险丝完好。取出开关电源的电路板，检查功率开关管、输出端各路直流整流滤波电路没有损坏，接通电源，测量高压整流输出电压为300V, VT2的正极没有电压，造成电源不能振荡，无电源输出，更换VT2 (TL431），通电后电源输出正常，故障排除。
（三）电源电压输出不准确
+5V电源电压有输出但不准确，+24V没有输出，这说明电源的输入、整流、变换的直流电压基本是正常的，由于本电源没有可供调整输出电压的调节电位器，无法把+5V等各档电压调到标准值。如果只有一组电压偏离较大，而其他各组电压不正常，则是该组电压的稳压器或整流二极管损坏，换上相同类型的元件，即可排除故障。
实用串联型负反馈型稳压电源的设计 第6篇
关键词：负反馈,过流保护,放大,恒流源
由于无反馈式简易串联直流稳压电源的输出电压受稳压管稳压值的限制而无法自动调节,当需要改变输出电压时必须更换成与之匹配的稳压管,这使得电路的灵活性较差,运用不方便;同时直接利用输出电压的微小变化控制调整管的工作,造成电路的稳压效果也不够理想。为避免以上缺陷,本设计对简易稳压电源进行了改进。主要内容包括:增加一级放大电路,目的是放大输出电压的变化量,再以此信号控制调整管的工作,以达到迅速稳压的目的。由于此过程是一个负反馈的控制过程,固本设计的作品可取名为串联负反馈稳压电源。
1 总设计方案
串联负反馈稳压电源的结构主要包括调整管、基准电压、比较放大器、取样电路,图1给出了设计框图,图2给出了串联负反馈稳压电源设计实例电路。
1.1 原理分析
由图可知取样电路与输出电压成并联关系,因此输出电压成比例的通过取样电路反映到T3管的基极。假设由于外界因素的影响造成输出电压Uo升高时,T3管的基极电压(UT3)B将成比例上升。读图可知T3管的发射极电压(UT3)E受稳压管D7的影响维持不变,则T3管发射结电压(UT3)BE将得到提升。由三极管输入特性曲线图可知,T3管发射结电压上升可使基极电流(IT3)B增大。再由三极管输出动态曲线图可知,三极管工作于放大区时,基极电流增大可使管压降UCE减小,导致T3管的发射极电压(UT3)C减小。读图可知T2管的基极电压(UT2)B将减小,导致其基极电流(IT2)B减小。即调整管T1的基极电流(IT1)B将减小,再由三极管输出动态曲线图可知,T1管管降(UT1)CE增大,这样输入电压更多的加到T1管上,从而使输出电压UO就下降。整个调整过程可参看下图:
当外界因素的影响造成输出电压UO降低时,控制过程正好相反,该文不再赘述。
本设计由于增加了比较放大电路,将输出电压UO的微小变化放大后再去控制调整管,从而大幅度的提升了电路的稳压性能。稳压效果与T3管的β值有关,β值越大,稳定性越好。
2 各部分电路设计
2.1 调整部分
调整部分主要由调整管T1和三极管T2组成。设计时主要考虑调整管T1和T2的集电极-发射极反向击穿电压UCEO,集电极最大电流(IT1)CM,集电极最大耗散功率(PT1)CM。
当市电电压上升10%,同时无负载的情况下出现最不利状态。整流滤波后的输出电压基本全部加载到T1管上,此时T1管的管降(UT1)CEO等于整流滤波后的输出电压。当负载电流最大时,此电流需小于T1管的最大允许集电极电流(IT1)CM,考虑到放大取样电路需要消耗少量电流,同时留有一定余量。
2.2 基准电压部分
基准电源由稳压管D7和限流电阻R3组成。由图可知稳压管D7的稳压值应小于输出电压UO的最小值,但取值也不能过小。读图可知,稳压管的工作电流ID7的值为:
为保证设计作品的稳定度,取IR3>>(IT3)CE,则ID7≈IR3。
2.3 取样部分
取样电路由限流电阻R1、R2和RW1组成。由于输出电压的变化通过取样电路接入T3管的基极,为避免T3管基极的分流作用对取样电路的影响,设计时使(IT3)B<<IR1//RW1。
2.4 放大部分
放大电路由限流电阻R4和三极管T3组成。由于流入这部分电路的电流比较小,设计时只考虑T3管的放大倍数β和管降电压(UT1)CEO。此设计中,需T3管工作于放大区,可通过控制T3的集电极电流(IT3)c来实现,读图可知(IT3)c受R4的控制。三者的电流有关系可表述为:
2.5 其它元件部分参数计算
为防止自激振荡影响电路的稳定性,T2管基极与地之间加入一并联电容C2。输出端的并联电容C9对瞬时大电流有较好的抑制作用,可提高输出电压Uo的稳定度,取值大小需根据设计指标(最大输出电压与最大电流)来确定。由T5、R5、R7、R8组成了过流保护电路,可根据电路最大设计电流自由匹配电阻,但要注意功率问题。
3 结束语
本设计改善了简单稳压电源的几个致命缺点,输出电压可调、稳定性高。根据实际需求,还增加了其它电路以提高工作性能,如使用恒流源负载、保护电路等。图中D5、D6、T4与R4、R10组成了T1的恒流源负载。T3、R5、R8组成了保护电路。
参考文献
[1]邱关源.电路[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]谢自美.电工线路设计实验测试[M].武汉:华中科技大学出版社社,2006.
[3]王港元.电工电子学实践指导[M].江西:江西科学技术出版社社,2009.
交流变频型不间断电源设计 第7篇
1 设计思想
电机硬启动对电网造成严重的冲击, 而且还会对电网容量要求过高, 启动时产生的大电流对设备、管路的使用寿命都不利。而变频器的软启动功能可以使输出电压和频率均从零开始, 即限制了启动电流, 甚至小于额定电流电机都可以正常启动, 这样不但减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求, 而且还延长了设备的使用寿命。
目前常用的电压型变频器, 其中间直流环节的电压约为510~620 V, 如果在市电停电后能为变频器的中间环节提供一路这样的直流电压, 其逆变器就能不间断地输出三相正弦交流电压, 而且其电压及频率均能连续可调。由此只要配套一组蓄电池, 就可实现对负载的不间断供电。
2 系统组成和工作原理
由图1可以看出, 交流变频型不间断电源主要由矢量变频器、蓄电池组、高频开关充电模块、监控模块和隔离变压器构成。
当交流供电正常时, 由三相正弦交流电给变频器负荷提供电源且电池不接入变频器, 同时交流电源由隔离变压器经充电模块对电池依电池状态处于浮充或均充工况, 使充电安全且满容量充电, 确保可靠后备电源;当交流输入电源中断时, 电池投入变频器直流电源侧使变频器有可靠后备电源, 继续提供三相变频电源输出。
3 实例应用
辽宁凌源钢铁项目现场要求变频器输出功率为15 k W, 交流事故停电后由电池继续给变频器供电, 保证负载能连续工作, 且后备时间为10 min以上。
3.1 矢量变频器
变频器选取西门子6SE70系列, 对应额定功率15 k W选取即可。电机制动时 (事故刹车) , 其由惯性产生的能量需要被消耗掉, 所以需配备相应的制动单元。制动单元实质上是一个斩波器, 它根据直流母线上电压值的大小判断制动的状态从而进行投入和切除。同时它还可以监控制动电阻上流过的电流, 使其正常、安全的工作。为了加大制动功率或提高长时间制动功率, 可以再外接一个与其匹配的制动电阻。
3.2 蓄电池组
该设备采用阀控式密封铅酸免维护蓄电池 (VRLA) 作为后备电源, 其具有寿命长、无污染、体积小、放电性能好、维护量小等优点。
3.2.1 电池只数的确定
根据变频器直流额定工作电压范围:510 V (-15%) -650 (+10%) , 计算变频器正常工作电压的上限和下限值, 即:
变频器的直流工作电压取其平均值, 即:
此电压值在变频器工作电压范围内, 所以电池按42只选取即可。
Un为变频器直流输入电压;Uf为单体蓄电池浮充电电压。
3.2.2 电池终止电压的确定
根据变频器直流额定工作电压范围:510 V (-15%) -650 (+10%) , 即当电压低至510-510×15%=433.5VV时, 变频器仍然可以正常工作。
根据变频器最低工作电压, 由此推算单只电池的放电终止电压为:4335.÷42÷6≈1.75VV。
蓄电池放电电流的计算公式为:
P为变频器功率, Pt为变频器功率因数, η为变频器效率, U为放电后电池组端电压
对照阳光电池放电表 (见表1) , 得知:终止电压在1.75 V时, 放电15 min, 大于32.96 A的电流值为46 A, 即对应的电池为32 AH。由此可知15 k W的变频器, 至少需要配备32 AH的电池。
3.3 充电模块的选择
充电模块采用新型大容量IGBT功率器件及先进的PWM脉宽调制技术, 使其具有大功率输出的特点。同时充电模块采用独特结构, 对小容量的电池也能做到稳定的恒流充电, 不会过充或欠充。因此具有良好的稳压、稳流精度, 确保用电安全和延长电池使用寿命。而且该IGBT充电模块带有内部温度检测, 当温度高时, 自动开启风扇散热。在此基础上采用抗干扰能力极强的计算机、串行A/D、D/A转换器等新型器件, 实现模块的智能控制, 确保其对电池进行恒压限流充电。通过通信接口还可对模块进行启/停控制、参数设定、运行状态检测等操作。
3.3.1 充电模块电压的确定
Ur为充电装置的额定电压;n为蓄电池单体个数;Ucm为充电末期单体蓄电池电压 (阀控式铅酸蓄电池为2.4 V) 。
根据U直=.135U交, 得出考虑到电网电压的波动及交流变直流时的占空比, 为了提高电池和变频器的可靠性, 在此基础上还需考虑一个可靠系数, 即充电模块需输出的电压为:448÷9.0≈498V, 由此可知充电模块的输入电压为500 V, 输出电压为605 V。
4.3.2充电模块电流的确定
充电模块的主要作用就是给电池充电, 而铅酸蓄电池充电电流为0.1C10, 即为0.1×32=3.2A由此, 充电模块额定电流为10 A, 同时为了保证系统的可靠, 一般充电模块都为冗余设计, 即10 A充电模块2个。
3.4 监控模块
具有人机操作界面的监控模块是整个设备的信息处理中心, 它分为监控单元和检测单元两部分。其功能为:通过内部通信总线与检测单元、充电模块等进行信息交换, 获得各种运行参数, 实施各种控制操作, 从而实现电源系统的“四遥”功能, 即遥信、遥测、遥控、遥调;根据获得的信息进行处理, 并通过无源接点输出报警信息或给充电模块发出相应的控制命令;根据对交流进线电压的监测, 控制双路交流输入的切换;按照预设的充电曲线控制充电模块对电池的充电;提供R S-2 3 2、R S-4 2 2或RS-485接口与后台计算机通信;监测交流输入电压、输出过压、输出电流、电池充电电压、电池充电电流。
3.5 变压器容量的确定
国内的供电电源一般都是380~400 V, 而现在充电模块输入需要的交流电压为500 V, 所以需要使用隔离变压器将电压由380 V升压到500 V, 充电模块是给电池提供直流充电电压和电流的, 电池已选定32 AH, 那么根据铅酸阀控式电池的充电特性, 充电电流按照0.1倍的电池容量, 由此得到电池的充电电流为3.2 A。
由此得出变压器容量:
UE为整流变压器二次线电压;IE为整流变压器二次线电流;ID为直流侧电流
变压器选用△/Y-11型, 即变压器为2.5 k VA, 380/500 V△/Y-11。
4 结语
此设备在现场运行良好, 期间曾多次因为停电为现场提供了稳定可靠的电源, 使现场设备能够正常运行, 得到用户一致的认可。
参考文献
[1]电力行业标准.电力工程直流系统设计技术规程[M].北京:中国电力出版社, 2006.
[2]白忠敏.电力工程直流系统设计手册[M].北京:中国电力出版社, 2009, 9.
智能控制型电源分配系统的设计 第8篇
如今, 信息网络上的流量正在快速增加, 在云计算时代, 海量的流量将涌入数据中心, 数据中心必须升级以满足需求。根据全球数据中心显示, 如果不提高数据中心的效率, 以现有的数据中心的发展趋势发展下去, 那么数据中心的用电需求将在未来10年时间内翻倍。降低能耗是未来发展的趋势, 在确保业务稳定运营的同时, 降低IT长期运营的成本, 是每一个现代企业的任务。基于智能控制型电源分配系统, 本文探讨设计一款智能控制型电源分配列柜, 以满足日新月异的机房配电需求。
1 结构组成
1.1 本电源分配柜采用模块化设计, 安装方便, 配置灵活。
1.2 电源分配柜由柜体、总开关模块、支路开关模块、集中采样模块、防雷模块、假面板、总断路器、支路断路器等组成。
1.3 电源柜正面电气元器件
柜体正面中上部的面板上装有四种指示灯 (A路、B路、C路、告警) 、彩色液晶显示模块及触摸屏。
1.4 电源柜内部模块, 柜体内从上到下依次安装:
进线扎线板组件、总开关模块、防雷模块、支路开关模块、支路采集板、接地铜排, 并根据需要在适当位置安装各种假面板, 以满足各种规格配置。
2 工作原理
380V (或220V) 交流输入电源进入柜体后, 火线通过“窥口铜接线端头”连接在总断路器上, 然后经总断路器→电流互感器→汇流排→若干个支路断路器→用户负载;工作零线进入柜体后, 到工作零线铜排→汇流排→若干个支路断路器→用户负载, 完成交流电源的分配功能。自出线模块上的若干个接线端子入口处, 采集相应的若干个支路断路器的通、断电信号, 送至采集板, 再到主控制板, 实现各支路的通、断电告警与指示功能。 (图1)
3 主要特点
3.1 柜体采用优质冷轧钢板制作, 表面静电喷涂, 美观大方。
3.2 采用模块化、标准化设计, 配置灵活, 生产方便。
3.3 柜体内部布线方便、可靠、美观。
3.4 具有防雷装置。
3.5 各支路均设有对应的支路标识号、方便客户用的标识牌。
3.6 监控系统实时监测最多 (I+II路) 交流母线输入的3相电压、电流值、各相功率及功率因素以及 (I+II路) 母线的总电度等参数。
3.7 监控系统以辅助点的方式实时监视两路交流输入断路器、熔丝状态、防雷器状态, 在它们故障时给出声光告警。
3.8 监控系统以辅助点的方式实时监测每一路馈出回路的开关状态、告警信号状态, 在馈出失电时给出告警。
3.9 监控系统可以检测各馈出支路的实时电流检测, 并在它们超出设定阀值范围时给出声光告警。
3.1 0 监控系统可将配电柜的状态模拟状态图直观显示在屏幕上, 直观反映系统开关状态的通断情况, 形象直观一目了然。
3.1 1 通讯口、模拟量通道、开关量通道采用了隔离技术, 微处理器得到精心呵护, 符合高等级抗扰度国际标准, 系统工作稳定可靠。
3.1 2 监控系统配置以7寸触摸液晶屏为人机操作界面, 简洁、直观、触摸操作方便。
3.1 3 监控系统配置标准RS485外通讯接口, 可进行本地与远程数据的传输或交换。
3.1 4 监控系统内置存储电路, 所有设定的参数及电度计量数据掉电不丢失。
3.1 5 上位机监控程序可以通过RS485或TCP/IP协议和多台配电柜通信。
4 执行标准
4.1 YD/T939-2005传输设备用直流电源分配列柜。
4.2 YD/T585-1999通信用配电设备。
4.3 环境温度:-5℃~+40℃。
4.4 相对湿度:≤85% (+30℃) 。
4.5 海拔高度:≤2000m。
4.6 大气压力:70~106k Pa。
5 电气性能
5.1 绝缘电阻:配电设备中, 各带电回路导体之间及任一导体与机壳 (或地) 之间的绝缘电阻≥30MΩ。
5.2 抗电强度:AC2500V, 50Hz, 1min, 不击穿, 无飞弧。
5.3 交流电源分配设备额定电压:380V或220V。
6 创新优势
6.1 智能型交流电源分配列柜专为多路电源头柜电能管理而设计, 采用RS485总线的模块化结构, 减化了接线, 提高了多路采集, 可以采集多达50路电量显示。监控系统内置掉电存储电路, 所有设定的参数及电度计量数据掉电不丢失。
6.2 监控系统采用了集成计量芯片, 计量电路将来自电压分压, 电流互感器的模拟信号转换为数字信号, 并对其进行数字积分运算, 从而精确地获得有功电量和无功电量。提高了电参数采集的精度, 可以达到多功能电表的0.2级精度。
6.3 监控系统设计了大容量彩色液晶屏和触摸屏, 可将配电柜的模拟状态图直观显示在屏幕上, 直观反映系统开关状态的通断情况, 操作界面, 简洁、直观、触摸操作方便。
6.4 通讯口、模拟量通道、开关量通道采用了隔离技术, 微处理器得到精心呵护, 符合高等级抗扰度国际标准, 系统工作稳定可靠。
6.5 电源分配列柜测量配电柜总进线的电参数, 包括三相电流电压、功率因数、有功电量等参数, 并设有超限的阀值, 并能在它们超出相应设定范围时进行现场声光告警。系统还可检测的参数包括:各路输出支路的开关状态、各路输出支路的电流、支路有功功率、电量等, 强大的现场显示和声光告警功能。
7 应用价值
7.1 先进的电源管理功能。
提供机房全面的电源管理功能, 将配电系统完全纳入机房监控系统, 监测内容最为丰富, 除电气系统主母线及支路所有电气参数外, 还包括电能计量等。
7.2 有效的供电安全预警机制, 规避风险。
智能化的管理功能, 提前告知机房供电系统可能出现的风险, 如系统的过压、欠压、支路断电、过载等各种异常状况。
参考文献
[1]焦留成主编.供配电设计手册.中国计划出版社, 2000.
[2]黄绍平, 李永坚编著.成套电气技术[M].2003.01.
开关电源型 第9篇
关键词：GW9-10型；户外单极高压隔离开关；结构；问题；措施
中图分类号：TM564 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01
一、引言
在我国电网运行中经常会发生电力故障，这样为了保证电网及时维修和维修人员的安全性，这样许多电网中就加入了各项保护装置，其中在我国高压电网中应用最为普遍的就是户外单极高压隔离开关。如果在电网出现故障时，检修人员通过排查将事故区域查明，可以利用户外单极高压隔离开关将这段电网区域进行隔离，然后再进行维修，这样就可以避免大规模的断电现象。
二、户外单极高压隔离开关的内部结构
在我国电网电力设施中的户外高压隔离开关通常有GW4、GW5、和GW9等系列。对于户外高压隔离开关的内部结构大致都是相似的，比如GW9-10型的户外高压隔离开关就如图所示。
图中1代表的是角钢架，图中2代表的是支柱瓷瓶，图中3代表的是旋转瓷瓶，图中4代表的是曲柄，图中5代表的是轴套，图中6代表的是传动装置，图中7代表的是管形闸刀图中8代表的是工作动触头，图中9和10代表的则是灭弧角条，图中11代表插座，图中12和13则代表着接线端，图中14代表曲柄传动机构，这就是户外单极高压隔离开关的内部结构。
三、户外单极高压隔离开关在电网运行过程中的故障分析
（一）传动机构存在的问题
（1）在户外单极高压隔离开关合闸操作时，往往会使两个导电杆呈现“八”字形，进而导致条形触指和柱形触头的接触部分只有一边，造成了接触不良的问题。（2）在对户外单极高压隔离开关进行合断闸操作时往往由于用力过大，造成传动机构卡滞或者严重晃动的问题。（3）在对传动系统进行操作时，由于次数较多，就会造成传动机构的过度摩擦，有时还会出现连杆弯曲的问题。（4）在对户外单极高压隔离开关进行操作时，接地刀闸不起作用，出现失灵问题。
处理措施：（1）在操作户外单极高压隔离开关时，由于冲击作用过大会，而且受力方向不一致，这样就会导致传动机构的销子变形，长期这样磨损就会对其内部的转动轴承起到破坏作用。同时还会导致传动机构两端的螺丝松动，这样就会在就会使其呈现“八”字形。（2）由于GW9-10型户外单极高压隔离开关的传动系统的内部结构较为复杂，都是由机械零件和轴承组成。这样在操作过程中如果A相和其他两相之间的水平拉杆不在同一条直线上时，就会造成操作时三相之间的不协调，也就会操作十分费力。
（二）隔离开关操作不到位问题
在户外单极高压隔离开关操作过程中如果出现开关闸不到位或者三相不一致现象时，那就要考虑一下隔离开关的辅助开关及限位开关是否偏移，同时开关的定位螺丝发生松动也会出现这些问题。
处理措施：检查定位螺钉和辅助开关等元件，发现异常进行调整，对有变形的连杆，应查明原因及时消除。此外，在操作现场，当出现隔离开关合不到位或三相不同期时，应拉开重合，反复合几次，操作时应符合要求，用力适当。如果还未完全合到位，不能达到三相完全同期，应戴绝缘手套，使用绝缘棒，将隔离开关的三相触头顶到位。同时安排计划停电检修。
四、GW9-10型户外单极高压隔离开关安装注意事项
（一）户外单极高压隔离开关的使用环境和技术参数
对于户外单极高压隔离开关的使用环境十分广泛，只要是满足海拔不超过1000米，最高温度和最低温度分别满足+40℃以下和-30℃以上就可以。对于风速条件也是存在影响的，要在每秒35米以下，同时还要能够承受8级以下地震强度。安装场所一定要选在比较固定的地方安装，在现场要严格禁止一些导电、导热化学物质的存在，防止影响隔离开关的绝缘性能。
（二）安装注意事项
（1）对于户外单极高压隔离开关在安装有断路器的情况下，要首先将断路器断开，防止触电，其次在对户外单极高压隔离开关进行开关闸操作时要首先本身保护自己的原则，先将中间相断开，然后在对两边相进行操作，在有风时要先将下风侧拉下，再去将上风侧拉上，与此同时，对于户外单极高压隔离开关的合闸步骤是与之相反的，在对其进行操作时要仔细观察接触触点是否到达指定位置。（2）对于户外单极高压隔离开关在没有安装断路器的情况下，进行断闸操作时可以有2种操作方式。首先是先在相关部门办理停电手续，先关闭隔离开关上侧的开关电源，然后在关闭隔离开关。其次是先关闭隔离开关负荷侧所有的负荷开关，然后再去将隔离开关关闭。（3）在对户外单极高压隔离开关进行操作前，首先要做好操作前的准备工作，要严格按照国家电力部门规定的操作规程来操作，同时要认真填写操作票等表格资料，在操作时禁止单人操作，要在有人监督的情况下进行操作，确保发生电力事故后能及时采取营救措施。（4）在对户外单极高压隔离开关进行操作时如果出现刚一动作就出现弧光，那这时应该立即停止操作，这时就要仔细查看静触头是否出现打火痕迹。对于已经合上的情况就暂时不要再对其操作，等待专业电力人员的查看，这样可以减少对隔离开关的损失，尽最大可能地挽救造成的经济损失。
参考文献：
[1]沈力.高压隔离开关的完善化改造[A].2007云南电力技术论坛论文集[C].2007.
KGE28型矿用胶带跑偏开关 第10篇
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