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小型断路器触头电压电流动态监测系统的研究

作　者: 陈洪洋
导　师: 姚芳
学　校: 河北工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 小型断路器触头动态电压燃弧能量
分类号: TM561
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

触头是小型断路器的执行部件，触头间电压电流波是其运行性能及保护特性最直接的反映。在断路器分断过程中，触头承载的电压电流都会动态改变，不仅能反映触头的动力学行为，还能反映燃弧现象及触头磨损。因此，研究小型断路器触头电压电流动态波形的监测技术，有助于研究断路器触头的机电磨损和断路器的性能退化，具有非常重要的意义。本文主要研究小型断路器触头电压电流动态监测技术，进而研究燃弧能量的计算方法。对小型断路器触头电压电流动态监测系统的硬件部分进行研究。硬件系统主要包括模拟负载控制电路、数据采集电路以及电压电流检测电路。模拟负载控制电路采用交流固态继电器作为高速开关器件，以快速通断多路模拟负载以便产生所需电流；电压电流检测电路由响应时间短、精度高、线性度好、频带范围宽的传感器件及滤波电路构成，并由输入电压范围不同的两个传感器对触头电压进行并行监测，在整个量程范围内保证触头电压的测量精度；数据采集电路选用研华PCI-1742U数据采集卡进行高速采样，以DMA方式进行数据高速传输。对小型断路器触头电压电流动态监测系统的软件部分进行研究。软件系统采用虚拟仪器LabVIEW进行设计，主要包括模拟负载控制程序、数据采集程序以及数据处理(显示、存储)程序。在模拟负载控制程序通过对PCI-1750I/O口的操作来控制固态继电器的通断，从而使触头负载回路产生所需试验电流；在数据采集与处理程序中采用生产者—消费者结构模式使得数据的采集与处理可以同步进行，有效防止采样点的丢失，生产者循环中编写数据采集程序，对触头信号进行高速采样，在消费者循环中编写数据处理程序，使监测系统以750K/S进行信号采样；由于试验系统数据量大、采样速度快采用TDMS数据流格式来保存相关数据。对小型断路器触头燃弧时间的计算方法进行研究，进而对不同电流下小型断路器触头的燃弧能量进行计算。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-15
  §1-1 研究背景及意义  9
  §1-2 小型断路器概况  9-12
  §1-3 断路器及其试验技术现状  12-14
    1-3-1 国内外低压断路器现状与发展趋势  12-13
    1-3-2 国内外试验技术现状  13-14
  §1-4 主要研究内容  14-15
第二章负载电路设计  15-24
  §2-1 负载电路总体设计  15-18
    2-1-1 典型小型断路器试验电流产生电路  15-17
    2-1-2 小型断路器负载电路设计  17-18
  §2-2 负载电路的搭建  18-22
    2-2-1 模拟并联负载的确定  18-19
    2-2-2 控制器件的选用  19-22
  §2-3 负载控制电路的设计  22-24
第三章测试系统硬件设计  24-39
  §3-1 测试系统硬件设计方案  24
  §3-2 触头电流检测电路设计  24-27
    3-2-1 触头电流检测方法  24-26
    3-2-2 电流传感器的选型  26-27
  §3-3 触头电压检测电路设计  27-31
    3-3-1 触头电压检测方法  27-28
    3-3-2 电压传感器的选型  28-29
    3-3-3 电压检测电路误差分析  29-31
  §3-4 数据采集电路设计  31-34
    3-4-1 数据采集卡的选择  32-33
    3-4-2 数据采集电路的搭建  33-34
  §3-5 测试系统硬件电路及抗干扰设计  34-39
    3-5-1 系统硬件电路  34-35
    3-5-2 测试系统抗干扰措施  35-39
第四章试验系统软件设计  39-51
  §4-1 试验系统运行时序  39-40
  §4-2 试验系统程序设计  40-51
    4-2-1 固态继电器控制程序设计  40-42
    4-2-2 数据采集程序设计  42-46
    4-2-3 数据存储程序设计  46-51
第五章触头燃弧能量计算  51-58
  §5-1 实验结果及其分析  51-56
  §5-2 燃弧能量计算  56-58
第六章总结  58-59
参考文献  59-62
致谢  62

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