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关键词:单片机 红外 遥控
红外线遥控具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点,在电视机、音响、空调、灯饰等家用电器中有着广泛的应用。目前使用的红外遥控设备主要由遥控器和接收控制电路组成,遥控器功能是编码、红外发送数据,接收控制电路的作用是解码、输出控制信号。由于生产厂家有着自己规定编码方式,因此需用专用的编码芯片和规定的解码方式,单片机技术可以有效替代专用编码芯片功能。
本文重点讨论利用单片机技术进行红外编码和解码,实现多路红外遥控功能。
一、一体化红外接收头及接收电路介绍
1.一体化红外接收头简介
红外接收解码电路通常有两种,一种是由红外接收管加解调电路构成,一种是采用一体化红外接收头(内含接收管、解码电路)。图1所示为型号VS1838B一体化红外接收头,内含高速灵敏度PIN光电二极管和低功耗、高增益前置放大IC,采用环氧树脂封装外加外屏蔽抗干扰设计。工作电压为2.7~5.5V,载波频率38KHz,输出匹配TTL、CMOS电平,低电平有效。
当一体化红外接收头接收到一个载波为38KHz的调制波,经过内部电路解调从OUT引脚输出调制信号。为了能得到连续的输出信号,调制信号的周期最好大于108ms。
2.红外接收多路控制电路
接收电路如图2所示,由一体化接收头、单片机最小系统、控制显示电路构成,一体化接收头接收解调出的信号由OUT输出送入单片机外部中断0,发光二极管D1~D5作为多路控制的显示,实际应用中可以更换为其他驱动电路。
二、红外线发送电路
由于一体化接收头只能对载波38KHz的信号解调,因此发送电路要产生38KHz的载波信号,本电路利用与非门振荡产生,如图3所示,RP1可以调节振荡频率,用示波器进行调节测试。74HC00的13脚为38KHz矩形波,12脚为调制信号,当12脚为“1”时,38KHz信号经U1D反相,Q1放大,D0发送出去。当12脚为“0”时,Q1截止,无信号发送。RP2可调节发送功率。调制信号由单片机产生,如图4所示,当按下不同按钮,经过单片机产生不同调制信号输出,调制信号的程序编制要和解调程序的编制相统一,否则无法解调。
三、编码和解码程序的编制
1.红外发送编码程序
为了提高抗干扰性,在编程时,调制信号的组成由引导、数据码、数据反码构成,引导码为周期8ms的方形波,数据“0”为0.5ms高电平、1.5ms低电平的矩形波,数据“1”为1.5ms高电平、0.5ms低电平的矩形波。编程过程中给每个按键不同的值(S0―000、S1―001、S2―010、S3―011、S4―100),按键越多相应数据就越多。
例如按下S1键,单片机发送引导码+数据码001+数据反码110,如图所示。先发送引导码(4ms高电平、4ms低电平),再发送数据码(001),接着发送数据反码(110),最后拉低输出使调制信号周期≥108ms。编码、调制、解调信号波形图如图5所示。发送编码程序编制的流程图如图6所示,脉冲信号的发送利用定时器T0中断实现,中断时间0.5ms。
2.红外线接收编码程序
编制红外线接收解码程序时,利用外部中断检测信号低电平的时间,对低电平时间进行比较,从而分辨出接收的数据是引导码,还是“1”、“0”。如果接收到数据位000111,则使D1亮,同理,接收的数据为001110,D2亮;数据为010101,D3亮;数据为011100,D4亮;数据为100011,D5亮;程序流程如图7所示。
参考文献
关键词:市政道路;小区道路;功能;设计;
中图分类号:TU997 文献标识码: A
前言:
随着城市建设水平的不断提高,人们对道路的使用要求越来越高,不仅在使用功能上,而且在观赏功能、舒适功能、便捷功能上有更高的要求。市政道路设计是道路交通建设的一项非常重要内容,尤其是以人为本的设计理念,是城市建设成败的关键。道路是城市交通的基础,也是社会经济活动所产生的人流、物流的运输载体,也是营造良好的城市环境及舒适宜人的生态体系不可或缺的部分。
一 道路的特点与功能
现代城市道路是一个复杂的系统,有很多组成部分,各部分设计过程中都有各自的特性,以下我们进一步分析这些特点。
1.1 城市道路的特点与功能
城市道路分类:我国城市道路具有行驶车种复杂、速度差别大,人流和车流易混杂的特点。①快速交通干道:主要技术要求:只准汽车行驶,禁止行人和非机动车进入;中间设置一定宽度的分隔带;出入口控制;大部分交叉口采用立体交叉,机动车道至少为四条,计算车速60~80KM/H。②主要交通干道:是城市道路系统的骨架,联系着城市主要工业区,住宅区等全市性公共活动场所,负担城市的主要客货运交通。③一般干道:是城市中数量较多的普通交通干道。负担主干道上交通的集散和区域内主要客货运交通。④支路:是区域内大量分布的联系主次干道与各交通源的道路。城市道路的特点:功能多样、组成复杂、行人量大、车种复杂、交叉口多、交通分散。
1.2 小区道路的特点与功能
小区道路包含有以下特点:①要根据小区的地形、当地气候、小区用地规模、人口规划、居住区的规划组织结构类型、建筑规划布局、用地四周交通条件、居民出行方式与行动轨迹以及交通设旆发展趋势等因素,规划设计经济、便捷的道路系统和道路断面形式。②小区内道路应通而不畅、安全便捷,既要避免往返迂回,又要避免对穿:尽力阻止外部车辆及人员的穿行闯入。③道路满足住区内不同的交通功能需求,形成安全、安静的道路系统和居住环境。④小区内道路网的规划设计,应有利于区内各种设施的合理安排,为建筑物、公共绿地等的布置,创造有特色的空间环境,提供有利条件。⑤应满足地下工程管线的埋设要求。
二 道路设计的要点
2.1 道路功能定位
道路有很多组成部分,包括机动车道、非机动车道、人行道、公交港弯等等,各部分的技术参数设计有一定的标准和要求,以下我们对这些特点进行一下总结。
2.1.1机动车通行。车道宽度的确定。―般城市主干路小型车车道宽度选用3.5m;大型车道或混合行驶车道选用3.75m;支路车道最窄不宜小于3m,路边停靠车辆的车道宽度为2.5~3.0m。 一条车道的通行能力 城市道路一条车道的小汽车理论通行能力为每车道1800辆/h。靠近中线的车道,通行能力最大,右侧同向车道通行能力将依次有所折减,最右侧车道的通行能力最小。假定最靠中线的一条车道的通行能力为1,则同侧右方向第二条车道通行能力的折减系数约为0.80~0.89,第三条车道的折减系数约为0.65~0.78,第四条约为0.50―0.65。机动车车行道宽度的确定机动车车行道的宽度是各机动车道宽度的总和。通常以规划确定的单向高峰小时交通量除以―条车道的通行能力。以确定单向所需机动车车道数,乘以2,再乘以―条车道的宽度,即得到机动车车行道的宽度。非机动车通行。自行车道宽度的确定1条自行车带的宽度为1.5m,两条自行车带宽度为2.5m,3条自行车带的宽
度为3.5m,每增加―条车道宽度增加lm;两辆白行车与1辆公共汽车或无轨电车的停站宽度为5.5m。非机动车道要考虑最宽的车辆有超车的条件。考虑将来可能改为行驶机动车辆,则以6.0~7.0m更妥。自行车道的通行能力路面标线划分机动车道与非机动车道时,―条白行车带的通行能力,规范推荐值为800~1000辆/h。非机动车道在横断面上的布置―般沿道路两侧对称布置在机动车道和人行道之间,为保证非机动车的安全及提高机动车车速,与机动车道之间划线或设分隔带分隔。
2.1.2 交叉口布置。城市中两条以上不同方向的道路的相交处,是城市道路系统的组成部分。在同一平面上相交处,称平面交叉口;在不同平面上相交处,称立体交叉口。平面交叉口。有三种形式: 简单交叉口。 交叉口入口的车道数和道路区间段的道数相同,不设交通管制。主要用于城市支路之间的相交处或交通量小的支路和干道的相交处。信号灯管制交叉口。交通信号灯管制使右行制时左转车辆和直行车辆,车辆和行人在通行时间上错开,一般用于交通繁忙的城市支路和干道的相交处或干道和干道的相交处。环形交叉口。不用交通管制而采用绕中心岛同向连续通行。设计特点是在交叉口中央设置中心岛,从不同方向进入交叉口的车辆都绕中心岛同向行驶,经过汇流行驶一段距离后,行驶至所要去的路口,驶离交叉口。
2.1.3 公交停靠站布置。交叉口附近设置公交停靠站,应充分注意处理好方便乘客和降低公交停靠站对交叉口通行能力影响的关系,不应片面地追求某一方的要求。交叉口附近设置的公交停靠站,原则上设在交叉口的出口道附近;左转或右转的公交线路,为了避免对进口道通行能力的影响,应先转弯后再停靠。当公交停靠站设在进口道上游时,其位置不应影响进口道车辆的正常排队;当公交停靠站设在出口道附近时,不应影响到流出交通流的正常减速变车道的要求,因此,当实际条件不能满足规程要求的公交停靠站离开停车线的最小距离时,应按实际情况进行验算。
2.1.4 人行道设置。人行道的主要功能是为满足步行交通的需要,同时也用来布置道路附属设施(如杆管线、邮筒、清洁箱与交通标志等)和绿化,有时还作为拓宽车行道的备用地。人行道宽度的确定方法1个步行带的宽度,一般需要0.75m,在火车站和大型商店附近及全市十道上则需要0.9m。通过能力一般为800~1000人/h;城市主干道上,单侧人行道步行带条数,一般不宜少于6条,次干道不宜少于4条,住宅区不宜少于2条。人行道的布置人行道通常在车行道两侧对称并等宽布置。在受到地形限制或有其他特殊情况时,不一定要对称等宽,可按其具体情况做灵活处理。人行道一般高十车行道10~20cm,一般采用直线式横坡,向缘石方向倾斜。横坡坡度一般在0.3%一3%范围内选择。
2.1.5 无障碍设置。使用原则:盲道在人行道上布置以方便安全通行为原则。铺设中的原则:其铺设的材料宜采用中黄色,也可采用与周围环境相协调的颜色。应避免的问题:避免行进盲道横向和斜向铺设及提示盲道的混乱,避免障碍物的阻断以及盲道坡度过陡。
2.2 路面材料的选用
路面材料的选用对于道路的各种性能体现起着决定性的作用,以下我们就路面材料对行车舒适性、噪音污染、环境污染等几方面的作用进行分析说明。水泥混凝土路面。这一种材料几乎没有塑性,使用水泥混凝土路面必须要留伸缩缝,而且水泥混凝土的施工还需要设置施工缝,这些缝使得水泥混凝土的行车舒适度降低。再说沥青混凝土。这是一种弹-塑-粘性材料,具有良好的力学性能,它不需要设置施工缝和伸缩缝。且路面平整且有一定粗糙度,即使雨天也有较好的抗滑性;但其养护费用大致为水泥路面的3倍左右。
【关键词】设计;要点;参数
1 铁塔设计参数
1.1 导、地线风压高度系数
对于铁塔的不同呼称高,导线、地线的悬点高度不同,一般按照下图导线、地线的平均高度取定风压高度系数。
但是对于不同高差下的导线,其风压高度系数取值按照下图:
1.2 铁塔风荷载计算分段
影响一个工程杆塔的技术指标主要在于直线塔。对一般线路来讲,直线塔总是占多数的,经过对本标段初步排位结果的分析,直线塔数量占全部杆塔总数量的80 %以上,因此直线塔的规划尤其重要。
对于直线塔来说,杆塔指标主要由风荷载控制,而风荷载的计算在风速、导地线型式确定的情况下主要与高度有关。铁塔风荷载计算按如下公式。
导地线风荷载
塔身风荷载
以上公式中对塔身风荷载使用了调整系数(βz),这个系数因不同的铁塔全高而不同,铁塔越低βz越小,铁塔塔身所受的风压值就越小;反之,铁塔越高βz越大,塔身所受的风压值就越大。可见杆塔计算高度的选取直接影响杆塔风荷载的大小,从而影响杆塔的指标。对同一塔型的不同呼高,尽管可以按不同呼高选取不同的高度系数分别计算,但塔头及公共部分的塔身仍由最高呼高的荷载控制。因此,直线塔塔型规划时最低呼高与最高呼高相差越大,塔材指标越不经济。
2 铁塔材料
钢材材质为现行国家标准《碳素结构纲》GB/T 700中规定的Q235系列、《低合金高强度结构钢》GB/T 1591中规定的Q345系列。按实际使用条件确定钢材级别。
钢材的强度设计值(N/mm2)
钢材 抗拉、抗压和抗剪
f 抗剪
fv
牌号 厚度或直径(mm)
Q235钢 ≤16 215 125
>16~40 205 120
>40~60 200 115
>60~100 190 110
Q345钢 ≤16 310 180
>16~35 295 170
>35~50 265 155
>50~100 250 145
螺栓和螺母的材质及其特性应分别符合现行规范《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》和《紧固件机械性能螺母》的规定。
螺栓的强度设计值(N/mm2)
螺栓分类 等级 抗拉 抗剪
镀锌粗制螺栓
(C级) 4.8 200 170
5.8 240 210
6.8 300 240
8.8 400 300
锚拴 Q235 160
35号优质碳素钢 190
45号优质碳素钢 215
角钢的材质应根据具体杆件的受力特点及控制条件合理选用,对长细比控制及强度得不到充分使用的杆件应尽量采用较低强度等级的钢材,对拉杆、主材等主要受强度控制的杆件应尽量采用高强度钢材。
3 塔腿设计
本线路平原地带,地形起伏不大,地势平坦,塔腿高差一般不大于1.0米,塔腿按等长腿设计可满足环保要求。
丘陵地段,地形上存在一定的高差,为保护环境,减少土石方开挖,防止水土流失,本通用设计在山地塔系列中采用了全方位长短腿,配合长短柱基础使用。
长短腿组合时,增加长短腿高差可以更好地适合山地地形,但也增加了长腿与短腿的刚度差。当采用长短腿最大高差为3.0m、级差为1.0m进行组合时,与等长腿铁塔的重量相比增加约1%~1.5%。
由于110kV铁塔根开较小,使用长短腿时,应评估地基的稳定性,尽量降低塔腿高差,避免最长腿和最短腿的组合。较低呼称高时,高低塔脚高差不宜超过2.0m。
长短腿铁塔与高低基础配合使用的设计方案,可大大减少线路土石方量,保护沿线的植被环境,更减少对原状山体的破坏,防止水土流失,有利于基础稳定和线路长期安全的运行,其取得的经济效益和社会效益不可估量。
4 铁塔抗灾设计
我们在工程选择路径时,通过详细的现场踏勘和资料搜集,可靠掌握沿线地质、水文气象条件,多方案比较,使线路尽量避开不良地质区域(如矿区采空区、大型滑坡区、塌方区、泥石流区等)、气象条件恶劣区域(如强风区、重覆冰区等)。路径选择时,既考虑到施工运行交通方便,又合理的对重要运输通道进行了避让;当线路不可避免与重要的交通运输干线发生交叉跨越时,则合理的选择跨越位置,并对线路采取了加强措施。
为提高线路抗灾能力,减小各类自然灾害对本工程线路的影响,我们在兼顾工程造价经济合理和施工、运行方便等多方面要求基础上,着重对线路的安全性进行了调查、分析和论证,主要从以下几个方面着手:
5 铁塔的抗风
风沙灾害对输电线路的危害主要表现为风的因素,为了提高线路抵抗大风灾害的能力,根据2008年初南方冰灾后修订的设计规范,对本工程设计风速的选取,按30年重现期考虑。确定基本风速时,按当地气象台、站10min时距平均年最大风速为样本,采用极值I型分布作为概率模型。统计风速高度取离地l0m。
根据本工程线路沿线各气象台站的记录数据,采用上述原则统计计算得到本工程沿线30年一遇、10m高最大风速为23.4m/s。
在实际应用中,我们将风速换算至线路上15m高,换算后风速取值为25m/s。随后在计算铁塔荷载时,我们将计算风速根据铁塔实际计算高度再一次换算,风速得到了进一步提高。通过以上措施,本工程线路具备足够的抗风灾能力。
6 铁塔的防舞
所谓”易舞区”是指架空输电线路舞动易发地区,这些地区一般是雨凇带易发地区,架空输电线路冬季易覆冰,并且风力较强,冬季主导风向的夹角与线路走向的夹角较大(一般大于45°),具备导线发生舞动的条件。同样是易舞区,由于气象及地形条件会有较大的差别,以及受微地形和微气象影响,线路发生舞动的可能性及舞动强度会有很大的差别,必须根据舞动发生的(可能)强度对易舞区按强弱等级进行合理划分。
(1)选择路径时加强对线路沿线舞动微气象、微地形区域的勘测和调查,尽量避免路径横穿风口、垭口等微气象、微地形地带。
(2)在平原开阔地带,应尽可能避免线路走向与冬季主导风向夹角过大,一般小于45度为宜。
(3)在舞动区段内,可适当缩小档距,降低杆塔高度。
(4)线路跨越主干铁路、高速公路等重要跨越段宜采用耐直直耐跨越方式,临近被跨越物的杆塔宜采用直线塔。
(5)杆塔(横担)设计时宜增加舞动校验工况组合(组合系取0.9)
(6)本工程导线均采用单回路水平布置方式。
(7)耐张塔横担上平面斜材应布置成可传递水平力结构。耐张塔横担与塔身结合部应局部加强。提高挂点强度进一步加强。
(8)对重要节点如导地线挂点、横担与塔身连接处的实际连接螺栓数量宜比计算值增加2-3个。受力材的连接螺栓应不少于2个。螺栓直径不宜小于16mm,螺栓级别不低于6.8级。
(9)所有杆塔均采用防松措施
对舞动区耐张塔、紧邻耐张塔的直线塔、重要交叉跨越塔除安装防卸螺栓外的其他螺栓应采取相应的措施。
7 铁塔的抗冰
线路覆冰厚度的选取,直接影响着铁塔重量的多少,因而对于送电线路设计的线路工程造价影响很大;同时它也作为线路设计的重要组成部分,对线路工程的安全运行起着举足轻重的作用。
线路覆冰是自然界发生的一种分布相当广泛的天气现象。本工程线路地处西北地区干旱、半干旱气候区,降水稀少,空气湿度相对较低,针对本线路工程所处地理位置,线路沿线的地形、地貌以及气象条件,会有覆冰发生,但不会严重。考虑到本工程线路的重要性,对线路所经地区的覆冰情况,仍应作详细调查和分析。
通过对现场的实际调查,本工程线路沿线电力线路虽然有过覆冰现象发生,但覆冰厚度很小,一般不超过5mm,多数情况下为雨凇、雾凇;而且与本工程线路处在同一区域的110kV线路,设计覆冰厚度均不超过5mm,至今为止未发生覆冰断线倒塔事故,由此表明,本线路所经地区为轻覆冰区,发生严重覆冰灾害的可能性极小。
通过采取以上措施,有效提高了线路抗覆冰灾害的能力。
8 结论
(1)根据本工程的地形条件,全部采用自立式铁塔,而不采用拉线塔。
(2)直线塔采用猫头塔,三相全部采用I串。
(3)铁塔设计时,对塔头型式、塔身坡度、塔身断面、塔身宽度、铁塔根开、主材节长、斜材布置、节点构造、塔腿型式、铁塔材料、横隔面设置等进行优化。优化成果有:所有耐张塔塔身采用二次坡,并选最优组合,以压缩线路走廊;根开选择最小塔重,并结合沿线地形特点选择;塔身全部采用正方形断面,提高铁塔刚度;平地按等长腿设计,丘陵按全方位长短腿设计,级差1.0m;一般塔材采用Q235,L63×5及以上角钢规格采用Q345钢材。
(4)在铁塔设计中,安风荷载大小选取铁塔计算高度,对跨越塔单独设计,不与其它塔型组合。
(5)本设计已对铁塔抗冰、抗风、防风舞、跨河和抗震进行了考虑,并根据实际需要采取了相应的加强措施。
参考文献:
控制电路的重要元件是滑动变阻器。
滑动变阻器是通过改变电阻丝的长度来调节电阻值的一种变阻器,结构如图1所示。表面涂有绝缘漆的电阻丝密绕在绝缘管(瓷管或胶木管)上,电阻丝的两端分别接在绝缘管两端的接线柱A、B上。电阻丝与滑片接触的地方,绝缘漆已经被刮开,以保持滑片内侧触点与电阻丝连通。滑片P可沿金属杆左右滑动,金属杆两端装有两个接线柱C、D,无论选择C、D中的哪一个接线柱,效果相同,即C、D为等效电势点。
滑动变阻器的基本连接方式:(其中Rf为测量电路的负载,R0为滑动变阻器的最大值,U为“+”、“-”两点间的电势差)。
1.限流式接法:如图2甲所示,连接滑动变阻器的导线应接其同侧端或对角线端(图2)。
电路特点:电路简单,能耗少,但电流电压的调节范围较小:负载Rf 上的电压调节范围:Rf U/(Rf+R0)≤Uf≤U;Rf上的电流调节范围:U/(Rf+R0)≤If≤U/Rf。
滑动变阻器的选用:一般用于负载的电阻小于变阻器电阻值或与变阻器电阻值差不多时,用作控制电路。通常限流式接法选较大电阻值的滑动变阻器,这是减小实验误差的需要。
例1 用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现在实验器材如下:
A.待测电阻R:范围在5~8Ω,额定功率1W;
B.电流表A1:量程0~0.6A(内阻0.2Ω);
C.电流表A2:量程0~3A(内阻0.05Ω);
D.电压表V1:量程0~3V(内阻3kΩ);
E.电压表V2:量程0~15V(内阻15kΩ);
F.滑动变阻器R:0~100Ω;
G.蓄电池:电动势12V;
H.导线,电键。
为了准确地测量,并保证器材安全,电流表应选_____,电压表应选_____,并画出电路图。
解析 该题既要选择线路结构,又要选择仪器。先确定测量电路,额定电压Um=PRx=8≈2.8V,应选电压表V1。额定电流 Im=PRx=15≈0.45A应选电流表A1。由RARV=24.5Ω>Rx知,应选外接法。再确定控制电路。由R=100Ω>10Rx知,应选择限流方式电路,其电路图如图3所示。
2.分压式接法:(图4)如图乙所示,与滑片相连的电路和变阻丝并联分压,必须上接一端下接两端。
电路特点:电流电压的调节范围较大(可以从零起调):负载Rf上的电压调节范围:
0≤Uf≤U;
Rf上的电流调节范围:
0≤I≤U/Rf。
滑动变阻器的选用:①通常测量电路中(实验仪器――电表量程或待测电阻)的最大允许电流小于限流电路中的最小电流,需要用分压式;
②当负载电阻远大于变阻器阻值(Rf≥R0),负载分压所得到的电压几乎与负载无关,仅由与负载相连的滑片的位置确定。
③要求尽可能高的精度,并能测得多组数据是,(如校电表),必须用分压式。
例2 如图5所示为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图,器材规格如下:
(1)待测电阻Rx(约100Ω);
(2)直流毫安表(量程0~10mA,内阻50Ω);
(3)直流电压表(量程0~3V,内阻5kΩ);
(4)直流电源(输出电压4V,内阻不记);
(5)滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A);
(6)电键1个,导线若干条。
根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线。
解析 该题中仪器已给定,只需选择线路结构。
解1:先确定测量电路,由R0=RARV=500ΩRx 知,应选外接法;再确定控制电路,由R=15Ω<Rx/2知,应选分压式电路;最后画出电路图如图6所示。实物连线如图7所示。
解2:测量电路Rx/RA=100/50=2,没达到内接要求,又因为RV/RA=5 000/100=50,所以电流表用外接。控制电路若用限流式电路,当开始使用最大阻值时电路中的最小电流Ii=E/(R+RA+Rx )=4/(100+15+50)≈0.022 4A=24mA,已超电流表量程,所以为保护器材,必须用分压式电路,且开始时触头滑到最右端,使流过电流表电流最小。
连线时应先连电源,开关,滑动变阻器两端,再连电流表电压表。
总之,滑动变阻器的电阻值仅由滑片位置(即滑片移动时的电阻值的长度)确定,可以连续改变电阻值,选用的变阻器电阻值越低,单位长度阻值就越小,滑片移动时引起的电阻值变化率就越小,使得电路控制也就越精细,越方便。因此,在实验许可的范围,应尽量选阻值低的变阻器。
关键词 低压断路器;选择性;非选择性;额定极限短路分断能力;额定运行短路分断能力;欠压脱扣器
中图分类号:TM561 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)23-0077-01
低压断路器在正常情况下,闭合或断开供应电能的电路,以达到停电、供电和转化电路的目的、当电网出现不正常情况时,例如过载、欠压或失压、短路等,能自动把负载从电网上断开。因为这些不正常的情况将危及操作人员的安全或设备的正常运行,甚至引起人身死亡事故或造成火灾。损失是无法估计的。所以必须深刻了解,断路器的最基本要点。下面就结合多年来在应用中的实际情况,谈谈自己在低压设计的实践和应用方面的观点。
1 选择性与非选择性
对配电用保护断路器有A类和B类之分:A类是非选择性,B类是选择型。B类选择型是指断路器具有过载长延时、短路短时和短路瞬时的三段保护特点。A类保护具有过载长延时,短路瞬时的两段保护性能。框架断路器(智能型空气开关)如:正泰电器的NA1-2系列的智能型空气开关、天津百利电气的TW30系列的,智能型万能式断路器、ABB的E系列智能空气开关,常熟开关制造有限公司的CW3,智能型万能式断路器,西门子的3WT系列的,智能万能式断路器的等都是B类断路器。而某些规格塑壳断路器只有过载长延时、短路瞬时的两段保护如:正泰电器的NM1系列的塑壳断路器、北京人民的GM8-TM系列的塑壳断路器、天津百利的TM30 225A以下的断路器、ABB T1N-TMD系列塑壳断路器等。选择性保护(B类)举例说明如下。
如有1馈线回路中,主进线断路器为ZK,带4路馈线回路,如果其中第4路中的断路器发生短路时,只有第四路断路器瞬时跳开,其他3条回路正常工作(供电)。防止事故扩大。这就是选择性断路器的功能。这说明第4路中的断路器发生短路时,主进线断路器没有动作,说明主进线ZK为B类断路器,它具有短路短延时的性能。当第4条回路短路时,短路电流及流过第4条回路,也流过进线断路器,故障回路瞬时过流脱扣器动作(分段时间不大于0.02 s),跳开故障回路,把故障相切段。主开关是带有三段保护的断路器,具有短延时特性,此断路器在0.02 s内不动作,(延时时间一般为0.1 s-0.6 s),故障回路动作切除故障,整个系统就恢复正常。不至于使故障范围扩大,造成严重后果。如果要达到断路器的选择性保护的要求,主进线侧断路器一般选用,带三段保护特性的选择性保护的B类断路器。下级馈线一般选两段保护的非选择断路器A类.
对于直接保护电动机的断路器,断路器只有过载长延时、短路瞬时的两段保护、性能就足够了。也就是说用A类具用非选择断路器就可以了。
家用的和类似场所的保护,也是一种小型的A类非选择性断路器。如正泰的DZ47,施耐德的C65等。
家用和类似场合所用断路器的过脱扣器B,C,D。B型脱扣器电流大于3-5额定电流,C型脱扣器的电流大于5-10额定电流,D型脱扣器电流大于10-50额定电流。
在工程设计中,如果负载不同,要选择断路器就是不同的,如浪涌保护器上口的开关,就不能选电动机型,要选配电型。以免因选用不当造成严重后果。
可见非选择性保护特性较为简单,多用于支路保护。主断路器则要求采用选择型,以满足电路内各种保护电气的选择性断开,以便把事故区域限制到最小范围。
2 断路器分断能力
反映断路器分断能力的参数具有两个:一个参数是断路器的额定极限短路分断能力Icu,极限短路分断能力(Icu),是指在一定的试验参数(电压、短路电流、功率因数)条件下,经一定的试验程序,能够接通、分断的短路电流,经此通断后,不再继续承载其额定电流的分断能力。
运行短路分断能力(Ics),是指在一定的试验参数(电压、短路电流和功率因数)条件下,经一定的试验程序,能够接通、分断的短路电流,经此通断后,还要继续承载其额定电流的分断能力。
无论A类B类断路器只要运行的短路分段能力(Ics)和极限短路分断能力(Icu)百分比符合IEC标准就是合格产品,它们的运行短路分段能力(Ics)绝大多数小于极限短路分断能力(Icu)的。
设计选用上只要符合断路器的极限短路分段能力大于等于线路的预期短路电流就能满足要求。如图纸上给出的50KA,实际上是极限短路分段能力。别误以为是运行短路分断能力,把断路器等级选高,增加用户成本,造成不必要浪费。有些人认为运行的短路分段能力(Ics)大于等于线路的预期短路电流来设计,实际是一种误解。
3 欠电压脱扣器
欠电压脱扣器是当主电路电压,消失或降低至一定数值,失压线圈的电磁力不能继续吸引衔铁,在弹簧力的作用下推动脱扣杆,从而动作自由脱扣机构使断路器跳闸。如果电压降低的额定电压的70%时,负载不能启动,照明暗淡。运行中的负载发生(堵转)将会停转,电流将会上升很快,如果时间过长时,电机将会烧毁。在这种情况下断路器上就要加装欠压脱扣器。所以当受保护电路中,电源电压发生一定的电压降时,能自动断开断路器切断电源,使该断路器以下的负载电器或电气设备免受欠电压的损坏。对于负载波动比较大的用户,电压波动较大,接近欠电压脱扣器的上限数,此种情况不易放欠压脱扣器。
如果一母联加两路进线时,两个进线都带欠压脱扣器,如果母联断路器在II段母线上,母联断路器是否带欠压脱扣器,最好不带欠压脱扣器,因为两路进线单独运行,母联断开,如果其中I段进线故障断开,通过II段进线,合母联断路器,供I段部分的负荷,使I段的负载正常工作。相反如果II段故障,通过I段断路器,合母联断路器。如果母联断路器此时带欠压脱扣器时,电从母联断路器下口进入,此时母联断路器没合上,此时母联断路器脱扣器没带电,所以此时母联断路器合不上闸。II段负载就不能正常工作,所以母联断路器尽量不放欠压脱扣器。如果加也可以,必须加一台中间继电器,,把母联断路器上下口的电源都接入,某段有电时,用中间继电器启动欠压线圈,也可实现母联断路器欠压脱扣器带电,就可合上闸。但多加一台中间继电器使故障点增加,所以考虑母联断路器最好不带欠压脱扣器。
4 结束语
断路器对于整个电力系统来说非常重要,如果选择不合理,将会造成较大面积的停电和直接的经济损失。因此,为保障电力系统安全、可靠的运行,就必须深入了解断路器。
参考文献