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要对断路器进行研发,让它带有联网功能,这个必须先要了解断路器的主体结构,为了便于理解,这里我以塑壳断路器为例,来介绍下:
塑壳断路器主体结构是一个复杂而精细的机电一体化的元件,各个部分相互协作,共同实现电路的保护和控制功能。以下是关于塑壳断路器主体结构的详细介绍:
常用的塑壳断路器由触头系统、灭弧装置、操作机构、保护装置以及附件等组成,下面分别介绍各部分功能与作用。
一、触头系统
触头包含静触头和动触头、在塑壳断路器中用来实现电路接通或分断,对塑壳断路器触头的基本要求为:
1、能安全可靠地接通和分断极限短路电流;2、能满足长期工作制的工作电流;3、在规定的电寿命次数内,接通和分断后不会严重磨损。
常用塑壳断路器的触头型式有对接式触头、桥式触头和插入式触头。对接式和桥式触头多为面接触或线接触,在触头上都焊有银基合金镶块。大型塑壳断路器每相除主触头外,还有副触头和弧触头。具有弧触头的塑壳断路器其触头动作顺序是,塑壳断路器闭合时,弧触头先闭合,然后是副触头闭合,最后才是主触头闭合;分断时却相反,主触头承载负荷电流,副触头的作用是保护主触头,弧触头是用来承担切断电流时的电弧烧灼,电弧只在弧触头上形成,从而保证了主触头不被电弧烧蚀而长期稳定的工作。
二、灭弧系统
灭弧系统用来熄灭触头间在断开电路时产生的电弧,灭弧系统包括两个部分:一是强力弹簧机构,使塑壳断路器触头快速分开;二是在触头上方设有灭弧室。
常用的灭弧装置有以下几种方式:
1、磁吹装置。通过磁吹灭弧的原理进行灭弧,在触头回路(主电路)中串接吹弧线圈(较粗的几匝导线,其间穿以铁心增加导磁性)。通电流后产生较大的磁通。触头分开的瞬间所产生的电弧就是载流体,它在磁通的作用下产生电磁力,把电弧拉长与冷却而灭弧。电弧电流越大,吹弧的能力也越大。
2、栅片灭弧装置。利用金属栅片把电弧截割成若干段短弧,从而大大增加整个电弧的电压降,通常栅片数量越多,电弧的压降越大。
三、操动机构
塑壳断路器操动机构包括传动机构和自由脱扣机构两大部分。
1、传动机构:按塑壳断路器操作方式不同可分为:手动传动、杠杆传动、电磁铁传动和电动机传动;按闭合方式可分为:贮能闭合和非贮能闭合。
2、自由脱扣机构:其功能是实现传动机构和触头系统之间的联系。
 四、保护装置
塑壳断路器的保护装置由各种脱扣器来实现。主要脱扣器有:欠压脱扣器、过电流脱扣器、分励脱扣器等。过电流脱扣器还可分为过载脱扣器和短路脱扣器。
1、欠压脱扣器用来监视工作电压的波动,当电网电压降低至70%~35%额定电压或电网发生故障时,塑壳断路器可立即分断,在电源电压低于35%额定电压时,能防止塑壳断路器闭合;带延时动作的欠压脱扣器,可防止因负荷陡升引起的电压波动,而造成塑壳断路器不适当地分断。延时时间一般为1s、3s和5s。
2、分励脱扣器用于远距离遥控动作分断塑壳断路器,常见功能是实现消防切非。
3、过电流脱扣器用于防止过载和负载侧短路。
一般塑壳断路器还具有短路锁定功能,用来防止塑壳断路器因短路故障分断后,故障未排除前再合闸。在短路条件下,塑壳断路器分断,锁定机构动作,使塑壳断路器机构保持在分断位置,锁定机构未复位前,塑壳断路器合闸机构不能动作,无法接通电路。
五、附件
塑壳断路器除上述四部分外,还有辅助接点、报警触点等附件。
触头是塑壳断路器中的关键导电部件,用于连接电源和负载电路。当电路正常工作时,触头处于闭合状态,电流可以顺利通过。而当电路出现故障时,触头会迅速分开,切断电流,以保护电路不受损坏。触头的材质通常为铜或铜合金,具有良好的导电性能和耐磨性。
灭弧系统用于在断路器断开电路时熄灭电弧,防止电弧对设备和人员造成损害。它通常采用特殊的灭弧介质和结构设计,确保在断路器动作时能够迅速有效地熄灭电弧。各种脱扣器则用于在电路中出现故障时,自动触发断路器的断开动作。例如,热磁脱扣器会在电路过载或短路时产生热量和磁力,从而触发断路器断开;电子脱扣器则可以根据电路中的电流、电压等参数进行判断,一旦检测到异常情况,便会自动切断电路。
研发等同于创新,实际上就是在断路器原有的功能上增加新的功能,断路器联网,那肯定第一条就是:
硬件集成:在断路器的设计过程中,需要集成无线通信模块,如Wi-Fi模块或蓝牙模块。这些模块负责建立与网络的连接,实现数据的发送和接收。断路器体积可能要加大点,结构上需要有一个能装得下模块的位置,这个基本上满足第一个功能……实物如下图,这个可以把断路器的开关触点(开关量输出、输出)、模拟量和通信模块做成一个小板子,这样功能更加强大了……
让联网后的断路器有可视化操作界面,也就是在网上的断路器界面,第二条:软件开发:编写相应的软件程序,使断路器能够处理网络通信和数据传输。这包括数据格式的转换、通信协议的遵循以及远程控制指令的解析和执行。对于开发而言,这个是电工面临最大的问题,不懂程序,建议有心钻研的同学可以上网搜一搜嵌入式开发这方面的讲座,……当然也可以走弯道超车,上某宝搞个现成的控制或通讯模块……如下图:
接着上面的可视化操作,需要联网了,这就一定要有云平台搭建为了实现对断路器的远程监控和控制,需要搭建一个云平台。这个平台可以接收来自断路器的数据,进行分析和处理,并向断路器发送控制指令。这个平台目前各大服务商比如阿里云、腾讯云都有提供,不过需要自己来设计和组态使用,组态可以使用组态软件来完成,组态软件本身操作不复杂,复杂的是控制逻辑……
上面写的,过程中需要不断的调试,验证功能是不是符合设计要求,要理解研发和开发的区别,研发主要涉及到研究设计合理的相关需求计划,并根据这些需求计划进行开发实现。这意味着研发的工作不仅仅局限于开发,还包括了前期的市场调研、需求分析、技术研究等环节。而开发则更多地聚焦于将已有的设计内容通过相关技术实现出来,其工作内容相对更为具体和直接。所以过程中很多东西可以借用,组合,然后在创新;
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