感应设备（精选八篇）
感应设备 篇1
1 电子感应系统
电子设备是指由集成电路、晶体管、电子管等电子元器件组成, 主要接住的电子技术软件呈现不同的应用功能。现阶段, 电子设备及感应系统应用范围广泛, 例如:电子计算机以及由电子计算机控制的机器人、数控或程控系统等, 这些都体现了电子感应系统的功能价值。随着工业化技术快速发展, 电子感应系统应用领域更加广泛, 电子设备信号端口功能也体现了多方面作用, 设计符合电子设备感应需求的系统平台, 对设备控制与使用至关重要。
2 电子感应信号端口设计
当前, 电子感应系统已经成为工业自动化核心, 利用感应平台完成各项数据传输, 体现了感应技术的功能特性。“信号端口”是电子感应设备的主控元件, 设置端口能够对电子信号执行一体化控制, 从收集、处理、控制等流程完成控制目标。
笔者认为, 设计感应信号端口必须具备传感器、控制器、存储器等构件, 具体如下:
2.1 传感器
传感器是接收信号或刺激并反应的器件, 能将待测物理量或化学量转换成相应的输出端口, 促使电子信号传送平台稳步运行。电子感应信号端口设计中, 可选用光纤传感器为控制中心, 如图1, 这类传感器具有强大的数字功能, 自动完成电子设备信号收集与分类工作。
2.2 控制器
设计控制模块是对原始信号的综合处理, 主要设计控制装置、检测装置、处理装置等多个平台。技术人员设计电子信号端口中, 控制器可自主被测量的信息, 并能将检测感受到的电子信号进行控制, 如:按一定规律变换成为电信号, 或转变为与信号相配套的信息输出模式, 提升了电子设备的控制效率。
2.3 存储器
电子设备在各个行业中普及应用, 对电子感应信号设计存储模块, 可实时收录相关数据, 为电子感应系统改良提供依据。现有存储器中, 信号端口设计需包括信号的传输、处理、存储、显示、记录、控制等操作。未来, 电子感应信号端口将设置智能感应系统, 减小了人工观测信号的难度。
3 感应信号端口应用模式
传统工业领域生产技术落后, 产业结构及生产效益达不到预期标准, 阻碍了工业经济发展步伐。基于电子感应系统平台下, 可充分利用信号端口操控性能, 实现信号传输与控制一体化流程。从现实应用角度考虑, 本次从工业设备、通信设备、综合设备等方面, 对电子信号端口应用模式进行介绍, 体现电子设备信号端口的应用价值。具体如下:
3.1 工业设备
我国工业经济快速发展趋势下, 工业设备自动化是行业必然趋势, 利用高端设备辅助人工生产与控制, 显著提升了电子设备的可操控性能。工业领域应用电子传感器执行控制, 如:生产工艺控制、机械设备控制等, 温度、液位、压力、流量等各种测量工艺变量。
3.2 通信设备
通信传输是信号传递的新方式, 在通信领域是尤为关键的信号元素。设计感应端口对信号控制器操作具有辅助作用, 如图2, 满足远距离、超远距离的信号操控要求。比如:应用于集团电话和无绳电话的超声波感应器、用于磁存储介质的磁场感应器等都将出现强势增长。
3.3 综合设备
对于大规模生产控制区域, 电子感应信号设备功能更具智能性, 充分体现了信号端口的功能优势。综合设备是对各种信号端口的一体化应用, 在医疗、环保、气象等领域应用专业电子设备为主控中心, 这些都奠定了综合设备的端口控制功能, 为端口设计与控制创造了技术化平台。
4 结论
总之, 电子设备是现代工业控制不可缺少的装置, 设定电子感应系统可辅助生产自动化操作。为了摆脱传统信号控制存在的不足, 应按照信号端口平台要求提供可行性方案。信号端口设计与电子感应器功能密切相关, 可设定以传感器、控制器、存储器等为平台的端口操控模式。
参考文献
[1]周宝龙, 岳继光, 萧蕴诗.基于CAN控制器的对等式单片机多机系统的通信[J].电子技术应用, 2001.
[2]王晶晶, 徐国卿, 王麾.基于DSP的两种SVPWM技术实现方案研究[J].电工技术杂志, 2003.
感应设备 篇2
二、环保感应洁具设备项目产品工艺规划方案
(一)工艺设备选型
(二)工艺说明
(三)工艺流程
三、环保感应洁具设备项目产品营销规划方案
(一)营销战略规划
(二)营销模式
在商品经济环境中，企业要根据市场情况，制定合格的销售模式，争取扩大市场份额，稳定销售价格，提高产品竞争能力。因此，在可行性研究中，要对市场营销模式进行研究。
1、投资者分成
2、企业自销
3、国家部分收购
4、经销人情况分析
(三)促销策略
电磁感应之探究感应电流产生的条件 篇3
一、教学分析
1.教材分析
根据教育部印发的《中等职业学校公共基础课程物理教学大纲》的要求，本次课选自中等职业教育课程改革国家规划新教材《物理》第五单元的电磁感应之感应电流产生的条件，并讲解磁通量概念。本次课需要2个学时完成。
2.学情分析
教学对象是中职计算机应用专业一年级学生，他们具备以下两个特征：一是初步掌握电和磁的基本知识，但空间想象力差；二是能进行简单的电路设计、会连线，具备初级的观察、归纳能力。
3.教学目标
根据教学大纲要求及中职学生的总体认知水平和思维发展水平，笔者确定如下三维教学目标。
4.教学重、难点
重点：掌握产生感应电流的条件。
难点：理解磁通量与磁通量的变化。
5.教学策略
本次课在物理实验室讲授，所用到的主要实验仪器有DFWL型物理实验台、磁铁、线圈、开关、灵敏电流计、电脑等。
利用蓝墨云班课、仿真物理实验室、微课视频、3D模拟演示厅、电子白板、在线学习平台等信息化教学手段辅助教师进行创设情景、任务驱动、问题引导等教学活动，帮助学生进行微课学习、仿真实训、自主探究、合作讨论。
二、教学过程
1.课前
在课前教师通过手机上的“蓝墨云班课”，向学生发送课前学习任务单：回顾奥斯特实验；看与法拉弟日记有关的文章；通过3D模拟演示厅，理解地球大磁场；看微课中演示的实验；自行结合分组。
学生通过“云班课”的“资源”观看视频、文档、PPT，花少量的时间完成任务。
2.课中
开始上课后，利用“蓝墨云班课”的签到功能实现快速签到，教师得到即时反馈，并能在期末得到整个学期的签到统计数据表。
本教学设计的课上教学部分由“引、思、验、戏、探、评”6个环节组成。
第1个环节：实例导课
通过讲解大量电磁感应在生活生产中的应用，使学生明白电磁感应在我们身边无处不在，这不仅引起了学生的兴趣，开阔了学生的视野，还引入了新课。
第2个环节：诱发思考
老师演示奥斯特实验， 操作的同时，让学生观看大屏幕上的三维效果，回顾“电能生磁”的现象，引导他们思考，得出“磁能生电”的猜想，培养学生科学探究的意识。
随机选几位学生做实验来验证大家的猜想，其他学生通过摄像头的投影观看实验，发现灵敏电流计的指针没有摆动，思考“磁生电”的猜想是否错误，从而引出法拉第十年探索“磁生电”的艰难实验过程：1820年奥斯特发现电流的磁效应之后，法拉第于1821年提出“有磁产生电”的大胆设想，并开始了十年艰苦的探索，终于在1831年8月29日发现了电磁感应现象，开辟了人类的电气化时代。教师通过讲这一故事，让学生了解一些电磁学的历史。
学生此时会思考：磁生电的猜想是正确的，只是在一定条件下才能实现。这个条件是什么呢？自然过渡到第3个环节。
第3个环节：分组实验
教师已经通过平台发布课上任务书、实验报告、微课、3D模拟演示。学生在平台领取任务书，分组进行下面三个实验。
这时学生可以在物理实验台上连接好线圈和灵敏电流计。教师提醒学生注意观察灵敏电流计指针随着磁铁的运动、开关的闭合、滑动变阻器的滑动摆动的情况。同时学生也可利用仿真物理实验室里的交互功能、3D演示厅中的演示、微课中老师的详细讲解来辅助完成实验，并将观察的结果记录在实验报告的表格中。
之后，学生分小组进行交流讨论，并把小组讨论的结果发布在云班课的讨论区，有的小组得出“变化的磁场”的结论，有的小组得出“运动的磁铁”的结论。经过教师点评总结，最终归纳引起感应电流的五种情况：变化的电流、变化的磁场、运动的恒定电流、运动的磁铁、在磁场中运动的导体。
第4个环节：游戏激趣
组织学生进行跳大绳游戏，不过这里的绳子是一根10米的导线，并且两端接到了灵敏电流计上。一组挥绳，一组观察灵敏电流计，直到所有学生观察完毕。回到教室后，教师可提出问题：第一，为什么东西方向摇摆的时候会产生电流，而南北方向摇摆的时候不会产生电流？第二，摇绳产生感应电流，属于我们前面总结的5种产生感应电流情况的哪一种？促使学生深入思考产生感应电流的条件。
第5个教学环节：深入探索
带着上一环节的问题，教师通过形象的3D演示，使学生了解各种磁感线，明白什么是闭合导体回路面积S，什么是垂直穿过S的磁感应强度B，以及S和B的夹角θ，把抽象的磁通量变的简单易懂，从而突破本次课的难点，把B、S、θ的变化，引起磁通量变化的情况罗列成表格，得出“穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流产生”的结论，解决了本次课的重点。
这时再来看游戏中的问题，我们在课前已经了解了地球大磁场，那么东西方向挥舞的闭合长导线中产生感应电流，B、S、θ究竟是哪一个变了呢？经过讨论，是θ变了。
此时再通过电子白板练习，使得学生更熟练判断什么情况下产生感应电流。
第6个教学环节：总结评价
学生通过平台提交实验报告。教师和学生分别完成组员互评表、学生自评表、教师评价表。
3.课后
学习方式：小组合作、互联网查询、微课。
学习内容：手摇发电机的制作。学生作品将在下次课进行展示。
三、教学反思
1.特色创新
蓝墨云班课、微课的使用使得学生学习突破时空、时间的限制，自主学习成为可能，教师也可通过蓝墨云班课随时了解学生自主学习的进度。在仿真物理实验室、3D演示厅的辅助下，原本抽象的磁通量概念形象化，降低了学生的学习难度。先进的成像设备使得坐在后面的学生也能清晰地观看前台的演示实验。
2.教学效果
信息化教学手段的介入，使得学生的到课率、学习成绩、对教学的满意度都极大提高。课后学生以小组合作方式完成手摇发电机的制作，不仅巩固了所学知识，增加了合作意识，而且使他们感受到了成功的喜悦。
感应设备 篇4
关键词：全波变流电路,定频移相控制技术,阻抗优化计算,绞合线圈
随着感应加热设备的广泛应用,在提高加热效率的同时,对于感应加热电源的精确控制和损耗限制也日益成为人们关注的问题。对于不同控制策略的能量损耗,已有一些文献对此进行了分析讨论,但先前的这些控制策略往往存在一些限制和不足,比如工作频率的频繁变化。本文提出了一种新型感应加热设备的结构,由变流部分和感应部分共同组成。
变流部分,即直流转交流电路(DC/AC),是由开关元件如IGBT或MOSFET组成。感应部分,即平面线圈,是由绞合线圈构成。因此,能量损耗也可以分为两部分[1]:开关损耗和线圈损耗。本文提出了针对分别减小这两种损耗的方法,通过零电压开通控制策略(ZVS)减小由开关元件开通所引起的开通损耗,以及通过优化线圈阻抗减小由磁通变化引起的线圈损耗。
传统的控制策略通过改变开关元件的工作频率来减小器件的开关损耗。但是工作频率的频繁变化会造成噪声带过宽,从而导致输出电压波动和开关器件性能的降低。因此,在保证开关频率高于电路固有谐振频率的情况下,ZVS就成为更好的减小损耗的控制策略。本文提出的新型定频移相控制技术(FFP)就是实现该控制策略的改进方法。该策略采用全桥拓扑结构,通过改变开关器件工作时的开通相位来改变和控制输出电压和输出功率。该控制策略分析可概括为:分析变流电路输出波形并获得优化计算方法;设计分析一种谐振控制策略以获得优化ZVS控制策略来减小开关损耗。
考虑花费问题,传统的感应加热线圈使用固态线圈,由变化的磁场来产生涡流以达到加热目标器皿的目的。与此同时,铁磁体也产生磁滞现象。本文所采用的感应加热部分包括感应加热线圈和加热器皿,线圈为主,加热器皿为辅,铁氧体磁棒为线圈一部分。为控制功率损耗,感应加热线圈由绞合线圈制成。考虑到磁场计算和线圈损耗,本文得出线圈损耗的计算方法。此方法需考虑两个重要前提:铁氧体磁棒需纳入磁场计算,在保证输出功率和电源效率的前提下需得到绞合线圈的最优匝数。
1 新型定频移相交流电路分析
本文提出的新型感应加热设备结构如图1所示。
由于全桥拓扑电路提供了更大控制可能性[2],全桥串联谐振变流电路常被广泛应用于精确控制。全桥电路输出电压波形为方波,见图2。
该输出电压值取决于四个控制变量:三个相位控制角(αb,αf和β),以及一个开关周期量(T)。在FFP中开关周期恒定,只通过调节三个控制角来改变输出电压波形,即αb,αf和β变化,而T恒定。
通过对四个开关器件Z1～Z4开关顺序的控制,可以改变相位控制角,从而达到控制角度差变量Δφ的目的。Δφ改变,全桥拓扑电路的输出电压和输出电流之间的相位角改变,输出电流滞后(或超前)输出电压的多少随之改变。
输出电压可以用傅里叶级数表示,其中Vabh表示输出电压Vab的h次谐波的幅度值:
an,bn定义如下:
式(3)中Vi为直流输入电压。
高频谐波可以被高频滤波器过滤掉,所以,输出电压只考虑基波即可。输出功率P可以表示为:
式(4)中Vab1为输出电压基波,I0为输出电流,h次谐波电压和输出电压之间的相位差为φvh,可以用式(5)表示:
因此,基波电压Vab1与输出电压Vab之间的相位差为φv1可以用式(6)表示:
由式(2)、(3),φv1可以定义为:
输出电压Vab1与输出电流i0之间的相位差为φi,可以用式(8)表示:
由以上表达式推导出输出电压Vab1与输出电流i0之间的相位差Δφ可以表示为:
在ZVS开关运行状态下,Δφ总保证大于零,以便保证电感L可以储存足够释放给电容的能量。满足ZVS条件的表达式为:
Δφ>0是实现ZVS控制的必要条件。
方法一是通过φi增加来实现。虽然可以通过增加开关频率来增加相位角φi从而保证Δφ始终大于零,但由于在此情况下输送相同功率需要更大的电流和更高的开关工作频率,而这样会导致电感的增加和关断损耗增大。为了使损耗最小,就要在保证Δφ>0的情况下,尽可能使开关工作频率最小化。
方法二是通过减小φv1来实现Δφ>0。其中,φv1是三个控制角度的函数。考虑式(7),最小φv1值可以通过调节相位角αb、αf和β来实现。本文应用Matlab软件分析并计算,得出三个角度的最优值,结果如图3所示。图中x轴表示输出电压下降过零电角度αb,y轴表示输出电压上升过零电角度αf,z轴表示电流落后电压角度φv1。
由图3可见,当β=π时,可获得φv1的最小值,如图3中曲线αb所示的φv1值(此时只需保证αf=0,使αb作为变化量)。
由图3分析可得,最优控制策略的输出电压电流波形及开关开通顺序如图4所示。
2 感应电路部分分析
感应线圈损耗包括两部分:由集肤效应产生的焦耳损耗(用Rcond表示);由邻近效应产生的涡流损耗(用Rind表示)。因此,感应线圈总阻抗可以表示为[3]:
其中Rcond表示传导阻抗,Rind表示感应阻抗。
线圈为n匝绞合铜线圈,所以总传导阻抗可以表示为:
其中Rc_str为单股铜线的传导阻抗。
由于绞合线圈本身结构使每匝单股铜线位置保持径向角度变换,从而保证每股铜线涡流近似相同[4]。感应阻抗可以表示为:
其中Ri_str表示单股铜线阻抗。
由于传导阻抗由集肤效应引起,当近似认为单股铜线直径足够小,则单股铜线传导阻抗可以用直流阻抗表达式表示为:
其中l为铜线总长度,ρ为材料电阻率,ds为线圈直径,则Rcond可以表示为:
ri为每匝线圈半径,单股铜线的感应阻抗可以表示为[5]:
由以上分析可得感应部分总阻抗表达式为:
采用求导法可以得到使总阻抗Rtotal最小的铜线圈匝数n:
阻抗最小值为:
根据以上的分析就可以得到功率损耗最小的最优绞合线圈的匝数,并对最小感应阻抗进行了计算。
3 仿真结果与实验结果的讨论与分析
实验采用全桥软开关电路,以PSpice作为软件平台对该电路的结构和工作状态进行仿真。仿真电路所采用的参数为:R=4.5Ω,C=1μF,L=46.5μH。
图5a)表示输出电压vab和输出电流i0波形。由图5可见,i0滞后vab,满足ZVS运行条件Δφ>0。而其他的控制方法,以基本移相控制(PS)为例,其控制角度为α=αf=αb,β=180。。其输出电压电流波形如图5 b)所示。
由图5可见,输出电流超前输出电压,即开关器件开通时仍存在较大电流,导致器件开通的功率损耗,无法满足ZVS。
观察图5 a)与图5 b)的差别即可发现,FFB控制可以实现ZVS控制,开通损耗基本为零。图6为开关器件输出电压电流波形。
为验证本文理论,现采用540 W感应加热电源与32股28圈直径0.4 mm的感应线圈为实验对象。该感应加热线圈符合文章所得出的最优线圈理论[5]。变流器工作频率约为60 kHz,移相控制由计算机进行监控。电路信号由模块RS485和RS232传输,电脑接收信号并对电路工作情况进行分析从而判断电路是否处在最佳软开关工作状态,并在电路工作状态非最佳时进行调整。实验所得的输出电压电流波形如图7、图8所示,可见输出电压(方波)和输出电流(正弦)如图7所示,电流滞后电压波形,因此可以实现开关器件ZVS工作状态。软开关现象如图8所示,方波为开关器件电压,另一波形为开关电流。由此可见,开关器件在其电压为零的情况下开通,因此开关器件的功率损耗很小。
4 结语
本文讨论了感应加热电源设备的损耗情况:变流部分的开关器件损耗和感应部分的功率损耗。对于变流电路部分,采用了一种新型定频移相控制技术(FFP)来减小开关器件的开通损耗。该方法在不改变工作频率的情况下,通过控制相关相位角度的方法实现开关器件的ZVS开通。此外,介绍了计算感应线圈部分损耗的方法:传导阻抗引起的损耗和感应阻抗引起的损耗,从而得到了减小总损耗的线圈匝数优化方法。
最后,通过PSpice仿真结果和实验结果来验证本文所提出的观点。在FFP控制下,ZVS使得开关损耗被减小,得到了感应加热线圈的最优结构。
参考文献
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[2]Burdio J M,Barragan L A.Asymmetrical voltage-cancellation control for full-bridge series resonant inverters[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2004,19(2):461-469.
[3]Ferreira J A.Improved analytical modeling of conductive losses in magnetic components[J]IEEE Transactions on Power Electronics,19949(1):127-131.
[4]Lotfi A W,Lee F C.A high frequency model for litz wire for switch-mode magnetics[J]Conf.Rec.1993IEEE:Industry Applications Soc.Annual Meeting,1993(2):1169-1175.
感应设备 篇5
焊管生产线1200×12.5和700×8的2条冷弯轧机各拥有一套电子管感应加热设备。为了企业和产品发展, 为车间500×4.0开口型钢冷弯轧机机组上了一套300 k W×0.35 MHz的全固态高频感应焊设备, 该轧机线实现了小口径、薄皮封口管的生产, 丰富了公司的产品规格, 弥补了市场对公司产品需求的缺陷, 并且在针对流体管方面, 全固态高频的产品焊缝质量有远比电子管高频的产品焊缝质量稳定、易控制、缺陷少、成形好等优势, 另外克服了电子管高频存在的工作效率低、工作电压高、安全系数低、维护费用高等缺陷。
1 固态高频感应加热设备使用条件
500×4.0轧机机组, 现在使用的感应焊管设备是保定三伊天星电气有限公司300 k W、350 k Hz的GGP系列全固态高频。电网电压应为正弦波, 谐波失真≤5%, 电网输入电压为交流380 V, 电网电压持续波动范围≤±10%, 电网频率≤±2%, 三相电压之间不平衡度应<±5%。在环境温度≤+45℃, ≥-10℃;空气湿度≤85%;无剧烈振动、无导电尘埃, 无各种腐蚀性气体及爆炸性气体;倾斜度≤5°的通风良好场合进行安装。电源装置、负载感应器及汇流排都用水冷却, 进水温度≥5℃, ≤30℃, 进水压力在0.18~0.25 MPa。
2 固态高频感应加热设备工作原理
高频焊接是利用高频电流在通过金属导体时所产生的效应, 在很短的时间内将相邻的钢板边部加热, 熔融, 并通过挤压实现对接起来的新型焊接工艺。所以最主要的是产生相应的高频电流, 固态高频感应加热设备采用如图1所示的“交-直-交”变频原理产生相应的高频电流。
三相电源经开关柜中的降压变压器和主接触器后, 送入电源柜中的整流器, 整流器采用三相晶闸管全控整流桥, 通过控制晶闸管导通延迟角, 达到调节电源输出功率大小的目的, 整流后的直流电压经滤波环节送入高频逆变器, 由高频逆变器逆变产生单相高频电源送入谐振电路, 经焊接变压器和感应器输出高频能量, 完成钢管焊接。
2.1 整流部分
整流部分由6只晶闸管和1只续流二极管组成 (图2) , 其主要作用是将三相交流电整理成单相直流电, 输出直流电压Ud=1.35Uacosα;通过改变晶闸管触发延迟角度α就可以改变输出直流电压的大小, 从而达到调节设备输出功率大小的目的。
整流侧控制由MCS-51系列单片机为核心, 配合外围电路构成整流触发控制调节系统。利用单片机控制技术结合晶闸管换流技术, 配合双闭环PI调节器成设备的恒功率控制、保护等核心控制环节。
2.2 逆变部分
逆变部分是将直流电转换为交流电的主要部分, 由大功率MOS管组成, 是整个设备的核心部分;组成见图3。
在调节整流器输出电压供串联逆变器加热的过程中, 逆变器总是工作在感性状态的。工作频率总是高于负载谐振频率.由于工作温度的变化, 负载线圈的电参数也随着时间变化, 这就使逆变器偏离最佳工作点。所以就要有控制频率的锁相电路, 以实现频率的自动跟踪。图4是采用锁相环电路实现频率自动跟踪和相角锁定的逆变控制原理图, 根据互感器检测到的逆变器输出电压和电流的相位关系, 经相位检测电路输出对应相位差的占空比高低电平信号, 滤波后得到直流电平, 该电平反映了输出电压电流的基波相移, 将直流电平与设定的相位锁定值电平比较输出控制信号, 调节压控振荡器的输出频率, 从而达到频率自动跟踪和锁定逆变器相位的目的。
2.3 滤波器
滤波器是由大功率平波电抗器和大容量电解电容组成, 主要作用是使直流电压平滑, 输出功率稳定, 在功率较低时使电流连续。
2.4 槽路部分及感应圈
槽路部分及感应圈是产生振荡的部分, 其好坏直接影响到设备的功率输出。
3 固态高频设备与电子管高频设备使用对比
在实际运行中, 固态高频感应加热设备其变压器效率约0.95, 可控硅整流效率约0.9, 振荡至输出效率约0.95。因此固态高频焊机 (电流型) 整机效率约81%。以前使用的电子管高频整机效率只有47%。通过计算可以得出, 固态高频感应加热设备效率高于电子管式高频加热设备效率25%~30%。其他方面的优势见表1。
在生产使用中, 固态高频因为整流侧采用以MCS-51系列的89C51单片机为控制核心, 构成全数字触发器, 充分利用单片机的智能化功能, 在工作自检整套设备有无异常, 并且由于控制程序内置, 抗干扰能力大幅提高, 能保证触发脉冲质量好, 能最大限度的降低非特性谐波、减少电网污染。单片机技术还成功解决了相控技术, 也就是对三相电源输入线不需要任何调整, 控制电路会自动认相, 完成整流触发功能。单片机采用大板结构, 把控制电源和控制电路集中在一块板上, 大大简化外部连线, 减少故障点, 极大的便于维护。并且整流侧与逆变侧不共地, 大大提高了抗干扰能力。而且, 设备在工作前的自检功能对检测电路的异常现象通过数码管和显示屏显示, 防止控制电路带病工作, 准确激发保护电路动作, 同时能完成水压检测、MOS驱动信号检测、MOS驱动电源检测、加热启/停检测、主回路上电检测、快速熔断检测、故障复位状态检测及过流/过压保护等, 确保所有故障现象均能得到有效快速处理, 不会由于一种保护措施失效而导致设备带病工作而致使设备损坏。
摘要：全固态高频感应焊设备的基本原理及组成, 对比固态高频设备与电子管高频设备整机效率, 固态高频感应加热设备在高频焊管生产中的焊接机理。
关键词：高频焊接,整流,逆变,弯管机组
参考文献
[1]姜士林, 赵长汉.感应加热原理与应用[M].天津:天津科技翻译出版公司, 1993.
[2]潘天明.现代感应加热装置[M].北京:冶金工业出版社, 1996.
[3]郑宜庭, 黄石生.弧焊电源 (第3版) [M].北京:机械工业出版社, 2002.
感应设备 篇6
随着社会建设的步伐不断加快, 贵重通信设备被广泛应用于通信的运行系统中。这些高精密计算机设备富含大量的CMOS半导体集成模块, 耐过电压电流能力极低, 无法保证在特定的空间里遭受雷击时运行。且各系统多包含大量的电子设备和计算机系统, 这些电子设备和计算机系统通常耐电压等级低, 抗干扰能力差, 最怕受到雷击。因此对需要安装大量的网络通信等电子设备的现代科技化综合办公楼, 做好雷电防护显得尤为重要。本设计方案在原有直击雷及各等电位措施完善的基础上, 特别强调了内部防雷的重要性, 力求根据实际经验做到安全可靠、技术先进又不失可行性。
1现代化综合办公楼现场情况
1.1现代化综合办公楼主要一般性分布为裙楼一层设置大堂、会议、接待、展示、消控商务等功能, 主楼一层设置办公门厅、及会议办公用房, 综合办公楼二、三层主要设置办公、会议用房, 其他标准层设置办公、会议室。
1.2本方案建筑物系统设备主要包括计算机网络系统、火灾自动报警及消防联动控制系统、建筑设备监控系统 (BAS) 、有线电视、程控交换系统的设备等基本的信息系统设备。
2设计依据
2.1《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010
2.2《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
2.3《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008
2.4《建筑物防雷第一部分通则》IEC61024-1
2.5《雷电电磁脉冲的防护第一部分通则》IEC61312-1
2.6《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
2.7《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601-2010
2.8《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007
3内部防雷
内部防雷主要措施是:等电位连接及接地、防雷电波侵入、防雷电电磁脉冲、屏蔽和综合布线。而影响弱电系统安全的雷击电磁脉冲干扰主要分为三种形式:一是缆线传导过电压:雷击建筑物时雷电流将在各类接地的缆线上直接分流传导侵入, 雷电流有50%是直接流入大地, 还有50%流入各电器通道, 如电源线、信号线和金属管道等;二是线缆感应过电压:雷电流泄放时通过电磁感应在各类线缆线上感应出浪涌过电压, 幅值跟雷击强度、接地引下线距离、电缆规格、长度、屏蔽层接地及两端阻抗等有关;三是空间电磁脉冲:雷击建筑物引起的空间电磁脉冲在三维空间范围内对一切电子设备发生作用, 以各种微机为例, 当空间脉冲磁感应强度达到0.07×10-4 T时, 无屏蔽的计算机将误操作, 当超过2.4×10-4T时计算机将损坏, 根据实验表明, 30KA雷电流的雷闪可在70M远处产生0.85×10-4T电磁脉冲场, 而普通框架建筑物的屏蔽系数较小, 远远不能对建筑物内的电子信息设备进行屏蔽保护。因此, 要确保内部各系统弱电系统的防雷安全, 必须有一个综合的内部综合防雷方案。
3.1等电位连接与共用接地系统
等电位连接是减小分开的装置和不同导体之间电位差的有效措施, 工程施工时, 在基础层和其他各层都预留做好等电位连接带, 并将其就近连接到环形接地体、内部环形导体或在电气上贯通并连接到基础接地体的钢筋上。所有的电缆金属外皮、信号线路钢管、消防管道、自来水管和其他金属构件在进入建筑物时利用截面积不小于16mm2的多股铜线就近建筑物预留接地端子按规范进行电气连接。在楼内的电梯轨道、金属地板、金属门窗框架、设施管道、电缆桥架等大尺寸的导电物, 以最短路径连接到最近的等电位连接带或其他已做了等电位连接的金属物或等电位接地网络, 各导电物之间宜附加多次互相连接。电子系统的所有外露导电物与建筑物的等电位连接网络做功能性等电位连接。向电子系统供电的配电箱的保护地线 (PE线) 就近与建筑物的等电位连接网络做等电位连接。
信息系统机房设Mm型等电位连接网络。电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管、槽、屏蔽线缆外层、信息设备防静电接地、安全保护接地、浪涌保护器接地端等均以最短的距离与等电位连接网络的接地端子连接。
3.2各系统防雷与接地
3.2.1电源系统
电源系统设有配电房, 各楼层设有楼层电源开关, 电梯等由电房单独供电, 次级供电为机房、办公室用电等。
在各级电源开关安装相对应的适用于各分类试验及通流容量的电源浪涌保护器 (SPD) :
在配电房总开关安装标称放电电流不小于12.5kA (10/350μs) , Up≤2.5kV的开关型SPD, 作为第一级防护;在各楼层电梯等电源开关处 (第二级) 安装标称放电电流不小于40kA (8/20μs) , Up≤2.0kV的限压型SPD;在设备机房配电箱处和办公室电源开关处 (第三级) 设置标称放电电流不小于20 kA (8/20μs) , Up≤1.5kV的限压型SPD。
根据需要在电子信息系统设备处 (第四级) 再设置标称放电电流为10kA (8/20μs) , Up≤1.3kV的限压型SPD。
对于采用直流供电的设备, 根据线路的长度和工作电压, 选用标称放电电流不小于10kA, Up≤1.0kV的SPD。
开关型SPD与限压型SPD之间的线路长度不小于10m, 限压型SPD之间的线路长度不小于5m, 否则采取相应退耦措施。
注:下述各系统主要设备大部分位于中心机房, 其电源系统防护不再重复。
3.2.2计算机网络系统的防雷与接地
本系统为光纤进线, 机房设有主交换机, 每个奇数楼层均有次级交换机。除主电源系统安装相应的电源浪涌保护器外, 在各级交换机处安装相应的电源浪涌保护器, 标称放电电流不小于10kA (8/20μs) 。在主交换机及楼层交换机安装相应的网络信号浪涌保护器, 其标称放电电流不小于5kA (8/20μs) , 响应时间小于1ns。由于本楼设置有强/弱电井, 机房也有相应完善的接地, 计算机网络系统的防雷接地与该处的接地可靠连通, 并将设备的金属外壳等可靠等电位连接。
3.2.3监控系统 (CCTV) 的防雷与接地
本大楼设置有安全防范系统, 均为球形摄像机, 各设备就近采用220VAC电源供电。
根据实际情况, 在摄像机端的电源线安装电源浪涌保护器 (SPD) , 标称放电电流不小于10kA (8/20μs) ;视频线安装视频信号浪涌保护器 (SPD) , 其标称放电电流不小于5kA (8/20μs) , 响应时间小于1ns;控制线安装控制信号浪涌保护器 (SPD) , 其标称放电电流不小于5kA (8/20μs) , 响应时间小于1ns。将浪涌保护器其以最近距离与建筑物自然接地体可靠连接。
视频矩阵设置于中心机房, 在其视频信号线安装视频信号浪涌保护器 (SPD) , 其标称放电电流不小于5kA (8/20μs) , 响应时间小于1ns;控制线安装控制信号浪涌保护器 (SPD) , 其标称放电电流不小于5kA (8/20μs) , 响应时间小于1ns。设备、浪涌保护器接地与中心机房接地可靠等电位连接。
3.2.4火灾自动报警及消防联动控制系统的防雷与接地
位于中心机房处的火灾自动报警及消防联动控制系统提供可靠的安全保障。
分别在消防回路总线、消防联动控制线路、消防电话、警铃线路上分别安装信号浪涌保护器 (SPD) , 其标称放电电流不小于5kA (8/20μs) , 响应时间小于1ns;在电源输出线路安装电源SPD, 其标称放电电流不小于10kA (8/20μs) , 以保护设备的正常运行。
进入机房的线路有专用的金属线槽, 需将其金属线槽、设备金属物、浪涌保护器的接地与机房的防雷接地进行可靠的等电位连接。
3.2.5有线电视系统的防雷与接地
有线电视系统视频信号干线非常长, 而且路径复杂, 在雷雨天气非常容易出现感应雷击事件。在有线电视干线、电视信号输出线均安装相应的信号浪涌保护器 (SPD) , 其标称放电电流不小于5kA (8/20μs) , 响应时间小于1ns。采用共用接地系统, 机架 (壳) 、配线线槽、设备保护接地、安全保护接地、SPD接地端等均分别通过ERP点与机房接地进行等电位连接。
3.2.6程控交换系统的防雷与接地
电话交换机处的信号线安装相对应的信号浪涌保护器 (SPD) , 其标称放电电流不小于5kA (8/20μs) , 响应时间小于1ns。
以保护电话交换机中心通讯枢纽的重要性。浪涌保护器 (SPD) 的接地端, 与配线架接地端相连, 配线架的接地线采用截面积不小于16mm2的多股铜线, 从配线架接至机房的等电位接地上。配线架及程控用户交换机的金属支架、机柜均做等电位连接并接地。
4结语
现代化的综合办公楼装有大量的电子信息系统设备。为了保护办公楼的财产和人员安全, 为此, 本设计参考应用了国内外先进技术标准和实践证明成功的雷电防护技术, 将此楼内部电子信息系统的雷电防护标准确定为B级。此防雷工程设计方案综合考虑了各种因素, 充分做到安全可靠、技术先进和经济合理, 又因防雷工程是一个系统性的工程, 所以外部防雷措施和内部防雷措施要做到全面和互补, 针对信息系统设备的特点, 重点做好综合布线、屏蔽、等电位连接和共用接地等防护措施, 从而达到有效保障综合办公楼建筑物以及其内部人员和设备的安全的目的
摘要：本文主要针对现代化的综合办公楼进行整改。由于直击雷整体、等电位、综合布线、接地等方面于前期实施已有具体的设计及施工, 本方案根据设备端未有任何感应雷防护的措施并依据相关防雷规范, 对其进行雷电防护方案设计, 文章重点突出了电源线路和信号线路的过电压保护。该方案的实施将保障现代化综合办公楼设备的安全。
关键词：综合办公楼,内部防雷,电源线路,信号线路,过压保护
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感应设备 篇7
黄壮飞:我在攻读本科及硕士研究生期间学习的是机电一体化专业, 在攻读博士研究生时研究的是固体力学方向。2001年, 我有幸接触到了易孚迪感应设备 (上海) 有限公司, 那时易孚迪感应设备 (上海) 有限公司刚刚成立, 向国内引入EFD集团最先进的感应加热制造技术及先进的管理模式, 使之成为在中国及亚洲乃至全世界感应加热设备的生产、销售以及技术服务的最重要的基地之一。经过了解发现我的专业知识和处理问题的方法很适合在这家公司工作, 于是就伴随着年轻的公司一直发展到现在。
M C记者:请问这次金融危机给易孚迪带来哪些影响?
黄壮飞:金融危机给易孚迪带来的影响主要是在淬火机床和高频焊机, 其销售确实受到一定的影响。从2008年年底到2009年一季度, 由于国际金融危机的影响, 大部分客户的投资战略是暂停原来的投资计划甚至取消原来已鉴定的合同。直到二季度, 随着国内轿车销售出人意料的增长, 很多用户又开始考虑恢复投资。
M C记者:针对这次危机, 易孚迪做了哪些应对措施?是否有新产品推出以适应危机下的市场需求?
黄壮飞:针对此次金融危机, 我们主要在三个方面进行了调整:进一步开发潜在的新用户和拜访老用户, 将售后服务工作做得更细致, 反馈用户的速度更加快捷;完善管理机制, 加强员工的职业培训;推出适应目前市场的新产品。
首先是对客户的服务方面, 服务更加全面, 反应速度更快。我们会主动打电话给客户, 询问他们在使用易孚迪产品过程中存在的问题并给予及时、正确的解决。之前由于客户需求多, 项目多, 人员相对缺少, 对客户的售后服务不是很到位, 现在就有时间去提高我们的服务质量。易孚迪还针对不同的机床列出了相应的备件清单提供给客户 (易孚迪的大部分产品都是订做, 都是单机) , 看他们是否需要产品的备件以备不时之需, 以弥补我们在机床整机销售的损失。
第二就是增加了对员工的培训。金融危机之前, 生产任务重, 员工都没有时间参加培训, 新员工的成长速度就会比较慢。金融危机之后, 易孚迪就进行了几次培训, 包括公司内部培训, 加快新员工的成长速度, 对公司来说也是很大的发展。
第三就是推出新产品。危机之后, 企业对成本的控制变得很严格, 会减少在设备方面的投资。因此, 易孚迪就推出了一种经济型淬火机床。这种机床结构紧凑, 减少了材料成本;在功能方面, 通用性强, 能够适应大部分汽车零部件的热处理要求, 用户不能够选择适合自己的配置;性能方面与订做机床没有差别, 客户不必担心加工质量下降。
易孚迪公司的感应加热设备可以应用到许多不同领域。最近几年, 国内的电力发电行业一直在蓬勃发展。而易孚迪公司的产品在这个行业有许多及其有价值的独特应用。我们加强了这方面的销售力度并取得显著成果。易孚迪公司长期致力于产品的升级换代及新产品的开发。
M C记者:易孚迪作为行业中感应加热的领先者, 感应加热技术的发展趋势是什么?
黄壮飞:行业对加工的要求越来越高, 对于感应加热技术的要求也越来越严格, 因此, 感应加热技术的进步将会得到广泛关注。
对于感应加热设备来说, 电源是核心部分。通常, 感应加热电源在中频频段主要采用晶闸管逆变器, 超音频频段主要采用IGBT逆变器, 而高频频段采用MOSFET逆变器。由于IGBT晶体管承受负载能力强、性能坚固稳定, 是制造感应电源逆变器的技术发展方向。易孚迪也已经将I G B T应用到了高频频段。E F D集团的I G B T逆变器可以输出功率最大达2200kW, 频率高达350kHz。
产品质量要求高, 产能组织灵活是对当今零部件企业的苛刻要求, 也是今后进一步发展的方向。EFD在与客户的长久合作中早已认识到了这一要求, 充分利用设备技术上的先进性弥补热处理本身的诸多不稳定因素, 从而得到稳定的热处理产品, 我们的机床设计中充分体现了一机多能的特点, 不但便于客户灵活组织生产, 也减少了设备投资。
感应设备的自动化程度是客户现在非常关注的一个因素。企业需要批量生产, 这就要求产品质量的稳定性要好, 如果设备能够实现全部自动化, 就能保证工艺的一致性和稳定性, 产品质量的稳定性也能得到保证。
M C记者:中国的汽车行业现在的形势一片大好, 易孚迪是否会调整产品结构, 加大在汽车行业的销售比例?
黄壮飞:易孚迪的产品应用行业主要是汽车零部件制造行业, 所以在产品结构方面不必进行大的调整。以一汽为例, 在生产的中型车、轻型车和轿车上, 就有近200种零件需要感应加热淬火处理, 从感应加热淬火零件的形状和尺寸来看, 可称得上花样繁多且大小均有。随着感应淬火技术的不断发展, 感应淬火的零件已上升到占全部热处理零件的50%左右。据有关数据表明, 在我国的汽车工业中, 感应热处理的应用正进入世界先进水平的行列。
汽车零部件的生产企业, 始终是易孚迪的主要用户群, 在这个领域的销售一直没有放松。中国汽车行业形势好, 这对易孚迪来说是最好的消息。在经过2009年初的低迷时期后, 最近一段时间, 用户的询价已迅速增多, 我们已有应接不暇的感觉。
M C记者:易孚迪对2009年的经营有什么期望值?有人说金融危机对中国的影响要明后年才能显现出来, 您怎么看?
黄壮飞:金融危机能持续多长时间, 没有人敢打保票, 我们能做的就是向客户推荐易孚迪的产品。2009年易孚迪在中国的销售最低目标是保持与2008年相同, 当然有所增长最好。金融危机的影响在各个行业不是同等推进的, 与国家地区也有关系, 比如中国的汽车行业就与欧美各国不同, 所以很难预测什么时候能够彻底摆脱危机带来的负面影响, 我们预计在2010年二季度中国将真正开始走出金融危机。
M C记者:企业与媒体的关系是相辅相成的, 您对我们有哪些希望和建议?通过M C《现代零部件》您最想表达什么?
黄壮飞:希望M C《现代零部件》能够保持目前的良好状态, 将服务工作做得更全面、更细致。
EFD集团作为世界上最大的供应感应加热设备的跨国性企业之一, 非常重视中国潜力巨大的热处理装备市场, 我们非常乐意同国内的客户分享EFD最新的技术成果。我们最希望看到的就是易孚迪的客户成长为业内的知名企业, 看到中国热处理整个行业的快速成长及发展。
感应设备 篇8
随着经济发展和电子设备大范围应用, 感应雷和雷电波侵入造成危害大大增加。相关研究学者明确指出:信号系统的浪涌行为及其在瞬间高电压作用之下产生的雷击浪涌问题是导致电子设备及相关仪表稳定性受到严重干扰与影响的最根本因素。我们知道:信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、EMI (电磁干扰) 、静电干扰以及无线电干扰一直都是诱发信号系统出现浪涌行为基本途径。的和静电干扰。在信号系统浪涌作用之下, 电子设备及仪表受信号干扰影响导致其传输通道中的各种数据信息产生误码, 进而对这部分数据信息的传输精确性及及时性造成不利影响。据此, 如何针对防雷电路设计问题展开系统分析与研究, 确保电子设备及仪表的高效运行, 已成为相关工作人员的当务之急。
2 主要研究的目标
①研究防雷和抗浪涌电流的方法;②防雷击和抗浪涌电流电路设计和试验验证;③防雷击和抗浪涌电流电路工程化;
3 涉及的关键技术
根据目前MWD地面系统的使用情况和的了解, 根据系统技术指示要求, 对系统电气、结构等方案进行了分析论证, 主要存在以下技术难点和重点:
3.1 野外条件下自然现象对MWD地面系统的影响
在城市经济建设发展日益完善的背景作用之下, 由感应雷及雷电波侵入问题所导致的各类事故危害问题日益严峻。在当前技术条件支持下, 建筑物顶部位置所安装的避雷针仅仅能够针对直击雷进行预防, 而那部分在强大电磁场作用力之下形成的感应雷及脉冲电压却能够沿雷击方向进入建筑物内部, 进而对电话、电视等各类型电子设备仪器的正常运行造成干扰。特别对于太阳能控制仪表而言, 受其安装位置特殊性因素的影响, 仪表在运行过程中的稳定性始终无法得到有效保障。
3.2 雷击危害分析
随着现代化高技术的迅速发展, 通信设备、数据网络、精密仪器、家用电器等电子电气设备的用量越来越大, 各类设备遭受到雷击的事故越来越多造成重要通信设备损坏、通信中断, 使许多网络陷入瘫痪状态, 产生巨大的经济损失。
描述雷电的波形有一下三种:10/350us是直击雷的电流波形, 8/20us是感应雷的电流波形, 10/700us是模拟雷电的电压波形。
3.3 雷电对电气设备的影响
1) 直击雷击:直击雷蕴含极大的能量, 峰值电压可高达5000kv, 峰值电流可高达140kv, 具有极大的破坏力, 如果建筑物直接被雷电击中, 巨大的雷电流引入线入地, 会造成一下影响:
直击雷对电气设备的破坏性分析:当建筑物直接承受来自于雷电的冲击时, 强大的雷电流会导致建筑物表面水份在热力作用下发生汽化反应并铸件膨胀, 受膨胀作用力影响而产生机械力会在一定程度上致使建筑物发生燃烧或是爆炸。并且, 当接闪器直接承受雷电电击作用力时, 雷电所产生电流会沿引下线向地表浅层泻放, 进而导致地表电位发生瞬时性升高, 存在向临时物体跳击的可能性, 该区域的火灾可能性较大, 人身生命安全无法得到可靠保障。
2) 感应雷击:直接雷击发生后由于静电感应而产生的雷击, 常称二次雷击。
感应雷的特征:感应雷实际上是一个峰值高。持续时间us级的脉冲电流 (或电压) , 又称为浪涌电流 (或浪涌电压) 。与直接雷击的雷电流波形相比, 感应雷电峰值低, 半值时间短。从能量角度来看, 10/350us波形是8/20us波形的5倍以上。IEEE指出, 电力线上的感应雷电流峰值不会大于10ka (8/20) , 雷电压峰值不会大于5kv (10/700) .
感应雷破坏:一般来说, 感应雷破坏可以划分为电磁感应雷破坏以及静电感应雷破坏这两种形式, 即我们所俗称的二次破坏。我们知道:受到雷电电流变化波动较大因素的影响, 雷击的过程也会产生大规模的交变磁场, 该磁场能够诱发整个磁场区域内的各类金属物件形成感应电流, 并向周边物体放电, 由此给电子设备仪表的运行带来严重影响与破坏。
3.3.1 静电感应雷破坏分析
对于静电感应雷破坏而言, 负电荷表现显著的雷云所构成的电场能够以金属导线为载体形成电场束缚现的正电荷。雷云在感应这部分被束缚正电荷的过程当中会失去对其的有效束缚。换句话来说, 正电荷能够在电势能的作用之下沿线路传输方向构建较大的电流冲击。未设置有效防静电装置的建筑物或其他场地存在严重的易燃易爆安全隐患。
3.3.2 电磁感应雷破坏分析
当雷击发生在供电线路邻近区域或是直接与建筑物顶端避雷针装置接触的情况下, 其同样会形成大规模的交变电磁场。整个交表电磁场在能量感应的作用之下最终倾泻至终端电子设备及仪表当中。导电性表现不够西安好租的避雷针装置甚至会在一定程度上致使这类感应雷落雷的机率加大。
3.3.3 雷电波引入破坏分析
当雷电电击与建筑物架空管线相近时, 受雷击作用而形成的高压冲击波会沿着建筑物架空管线的传输方向直接引入建筑物内部, 等同于高电流引入。不仅建筑物内部的各种电子设备仪表会造成应用故障, 室内人员安全也受到严重威胁。
云层之间频繁放电产生强大的电磁波, 在电源线和信号上感应极高的脉冲电压, 峰值电压可达50KV, 峰值电流可达20kv, 严重损坏电气设备。
3.4 MWD地面系统被雷击损坏问题分析
相关工作人员需要明确一个方面的问题:导致电子设备各类故障危害频发的最根本原因并非直接雷电电击, 其更多的归集到在雷电电击过程当中与通讯线路及电源设备中所产生电流浪涌行为之上。作出这一判定的原因有以下两点:首先电子设备内部结构所表现出的集成化与统一化会导致这部分设备的耐压及耐电流水平较低, 对于电流浪涌行为的承受能力较差;其次, 电子设备仪表研发技术的发展使得其信号来源途径大范围拓展, 与之相对应的是电流浪涌进入电子设备仪表内部途径的增多。
3.4.1 电源浪涌分析
雷击并非导致电源浪涌行为形成的唯一要素。对于电力系统而言, 其在运行过程当中的短路问题、大负荷运行问题均会在一定程度上诱发电源浪涌行为。相关实践研究结果表明:尽管雷击发生在几百公里以外的地区, 但由此而形成的电源浪涌行为会在电网系统的作用之下以光速进行传输并最终直至我们正在使用状态的电脑系统内部。经由变电站衰减仍保留下来的上千伏单位的电压对于电脑设备的破坏显然是致命的, 所以说, 这种浪涌电压完全可能一次性致使电子设备仪表的损坏与报废。
3.4.2 信号系统浪涌分析
正如上文所述, 感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰是导致信号系统形成浪涌行为的最直接因素。各类型金属物体在这种干扰信号的影响之下会一定程度上导致其传输系统中的数据信息出现误码问题, 这对于电子设备仪表的正常运行而言是极为不利的。正因为此, 笔者提出了一种以压敏电阻以及瓷套气体放电管为载体的单相并联式抗雷击浪涌开关电源电路设计方案。
4 防雷击浪涌电路的设计
本文将一种以压敏电阻以及陶瓷气体放电管为载体的单相并联式抗雷击浪涌电路设计作为了研究重点, 并对其在地表电子设备仪表系统电源输送线路中的应用加以说明。同时集成热敏电阻进行温度监控, 确保防护系统有效。
4.1 压敏电阻: (简称:MOV)
Zn O压敏电阻是一种伏安特性呈非线性的电压敏感元件, 在正常电压下相当于一个电容, 当电路出现过电压时, 他的内阻急剧下降并迅速导通, 其工作电流增大几个数量级通过串接在电路的“电阻压降”而维持原电压, 压敏电阻与电路是并联使用, 从而保护电路不受过电压的影响而损坏。氧化锌晶粒的电阻率很低, 而晶界层的电阻率却很高, 相接处的两个晶粒之间形成一个势垒, 这就是压敏电阻单元, 每个单元的击穿电压大约为3.5V, 将许多单元加以串联和并联就构成了压敏电阻, 压敏电阻在工作时每个压敏电阻单元都承受浪涌能量, 基片的横截面积越大其通流量也越大, 氧化锌压敏电阻是一种嵌位型的防护元件, 分为单片型, 组合型和模块型等结构。
1) 压敏电阻的应用
压敏电阻的通流量很大, 可达数百安到数千安, 压敏嗲组可在ns数量级对冲击电压发生抑制作用, 可用于浪涌冲击防护, 过压保护, 灭弧, 消磁等领域。
2) 使用注意事项
①压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电压能量但不能承受mA级以上的持续电流;
②压敏电阻可以很简单串联使用, 将直径相同, 流通量相同的压敏电阻串联后通流量不变而限制电压增大;同样也可以并联以获得更大的通流量;
③压敏电阻的极间电容较大, 高频应用的场合不宜使用;
④压敏电阻的漏电流较大, 会随着工作时间的延长和承受浪涌冲击的次数增加而不断变大;
⑤压敏电阻的残余电压使其动作电压的2.5-3.5倍;
⑥压敏电阻的安全问题。在以往的应用中, 跨接在交流电源线上的压敏电阻出现过起火燃烧的问题, “欧共体”发布文件禁止使用, 起火燃烧的现象是由于老化失效和瞬间浪涌电压破坏的结果。
4.2 叠层片式ZnO压敏电阻: (简称:MLV)
在MLV的内部Zn O与金属内电极层呈交叠增加结构, 相邻两内电极层与所夹的陶瓷层组成一个单层“压敏电阻”, 这些单层的压敏电阻又通过外电极并联在一起, 从而大大提高了有效电极的面积使瞬态过电压产生的热量能散发在外电极, 从而保证了能量耐受能力, MLV体积很小一般用于ESD防护。
4.3 气体放电管: (简称:GDT)
“气体放电管”是由封装在玻璃管或陶瓷管的一对电极构成, 其电气性能基本上取决于气体的种类, 气体的压力以及电极的距离, 当有“浪涌冲击电压”时电极间产生电弧, 电离气体, 产生“负阻特性”, 放电路径是由“高阻抗”转向“低阻抗”。气体放电管在正常工作条件下不工作, 呈现“高阻抗”, 在有较强的浪涌冲击时, 高压脉冲耦合到电极上, 当脉冲电平超过“动态电压门限”是GDT变为“低阻抗”进入“导通状态”将能量释放到“地”达到保护的目的
4.3.1 气体放电管的应用
气体放电管的工作电压范围可从几十伏~几千伏, 通流量很大, 可达几万安培;气体放电管的极间电容很小, 一般小于3pf, 可用于高频场合;气体放电管用于一级浪涌冲击防护。
4.3.2 使用注意事项
①要根据电路的“浪涌冲击电压”及“脉冲通流量”来选择“气体放电管”。
②由于GDT对雷电的响应足以1KV/MS的速度而上升的, 对于“瞬态浪涌”来讲“响应速度”较慢, 残余电压较高, 为可靠起见需要采用二级浪涌防护电路; (在一级和二级电路之间要施加PWC浪涌电阻来进行“退耦”;)
③在交流电源线路上使用必须考录避免电源短路的问题;
④GDT的有效寿命较短, 为保证可靠性要定期更换。
4.4 系统电气设计
整个电路系统由防雷电路以及抗浪涌电路这两部分共同构成。对于防雷电路而言, 其选用了3个压敏电阻装置以及1个陶瓷气体放电管装置进程复合式的对称电路。该防雷电路构成共模及差模全保护模式。在此基础之上与传统开关电源电路构成整个防雷仪表的电源电路。以压敏电阻为载体形成并联结构, 达到有效延伸线路电子设备使用寿命的目的。特别是在压敏电阻短路失效的情况下, 整个线路能够与开关电源电路相分离, 最大限度的抑制失火问题。基于以上目的, 相应的设计方案如下:将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单向并联式抗雷积浪涌电路应用到仪表的电源上。主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分, 电路简单, 采用复合式对称电路, 共模, 差模全保护, 可以不分L, N端连接。使压敏电阻RVI位于贴片整流模块前端分别与电源L, N并联, 主要来钳位L, N线间电压, 压敏电阻RVO, RV2与陶瓷气体放电管FDI串联后接地, RVO与FDI串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流, RV2与FDI串联主要是泄放由信号口串入24V参考电位上的能量, RVO, RV2短路失效后, FDI可将其与电源电路分离, 不会导致失火现象, RVI前端线路上串联了一个线绕电阻, 当此RVI短路失效时, 线绕电阻可起到保险丝的作用, 将短路电路断开, 压敏电阻电压钳位型保护器件, 其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要 (选压敏电压高一点的, 通流量大一些的更安全, 耐用, 故障率低) ;根据通流量要求选择外形尺寸和封装样式, 本电路中采用561k-10D的压敏电阻与陶瓷气体放电管串联来延长使用寿命和确保安全。陶瓷气体放电管的通流容量根据要求的通流容量选择, 电路采用3RM470L-7.5-L, 通流量为5000A。线路电阻R1起限流分压作用;贴片整流模块为开关电源电路前段整流作用, C1为高压滤波电容, Y1为去耦电容, 电阻R2和电容C2及VD2组成开关电源芯片MOS管的吸收钳位电路, 保护芯片, 开关电源芯片采用PI公司的TNY27系列, TRI为高频变压器, VD3, C3构成高频变压器次级滤波, U2, VD4, R3, R4, R5构成开关电源电路的反馈电路, 可将变压器次级输出电压稳定在设计值, 此防雷抗浪涌电路在实际使用中取得了较好的效果。
摘要：在新时期科学技术及经济社会现代化建设蓬勃兴起的背景作用之下, 相关工作人员对于国民经济建设各方面领域研究的深度日益显著。电子设备所表现出的系统性、集成性以及高效性使其在无线通信建设的方方面面表现出了极为深远的应用价值。本文在这一背景作用之下, 针对感觉雷击雷电波对于电子设备的干扰影响这一中心问题, 就防雷电路的设计策略进行了系统分析与说明, 并论证了无线随钻电源防护系统在防雷电路设计中的优越性能。
关键词：防雷击,抗浪涌,电流电路,防护系统
参考文献
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