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摘 要
塑殼斷路器屬于保護(hù)類電器，如果它的可靠性不高，尤其是瞬動(dòng)保護(hù)可靠性不符合生
產(chǎn)和生活的需要，會(huì)給用戶帶來很大的影響，甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。塑殼斷路器的可
靠性研究是國內(nèi)外學(xué)術(shù)研究的重要領(lǐng)域，同時(shí)由于塑殼斷路器的工作特點(diǎn)與失效模式不同
于控制類電器，且與其它保護(hù)類電器也有所不同，故其可靠性指標(biāo)及試驗(yàn)方法等均不能直
接借鑒其它產(chǎn)品。因此，對(duì)塑殼斷路器的可靠性試驗(yàn)進(jìn)行深入研究具有重要的意義。
斷路器進(jìn)行瞬動(dòng)特性試驗(yàn)時(shí)，由于合閘相角的原因，試驗(yàn)電路中會(huì)產(chǎn)生暫態(tài)電流，暫
態(tài)電流的存在對(duì)試驗(yàn)精度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此，在開關(guān)電器的短路實(shí)驗(yàn)中，為確保電流
中非周期分量最小，采用精度高使用方便的選相合閘裝置十分必要。本文指出了目前計(jì)算
機(jī)控制的斷路器瞬動(dòng)特性試驗(yàn)設(shè)備存在的問題并提出了改進(jìn)方案，設(shè)計(jì)了以 80C196KC 單
片機(jī)作為核心的選相合閘裝置，對(duì)裝置進(jìn)行了硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括執(zhí)行器和控
制器的設(shè)計(jì)，電壓同步信號(hào)的處理，以及單片機(jī)最小系統(tǒng)和開關(guān)量輸入信號(hào)的設(shè)計(jì)。由于
固態(tài)繼電器存在的缺陷，執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的是響應(yīng)速度極快的可控硅。單片機(jī)通過光電耦合
器控制可控硅的接通與關(guān)斷。同時(shí)將電源電壓信號(hào)處理成方波讓單片機(jī)產(chǎn)生中斷從而檢測(cè)
其零點(diǎn)。為了接收上位機(jī)計(jì)算得出的功率因數(shù)角，設(shè)計(jì)了單片機(jī)與 PC 機(jī)的通信接口。軟
件設(shè)計(jì)方面，完成了單片機(jī)中獲取合閘相角，串行口中斷服務(wù)，外部中斷及采用計(jì)算機(jī)內(nèi)
部定時(shí)中斷等技術(shù)完成選相合閘等程序的編寫。上位機(jī)通信程序采用 C 語言編寫。該裝置
應(yīng)用于斷路器瞬動(dòng)特性試驗(yàn)設(shè)備中，較好的消除了試驗(yàn)中的暫態(tài)電流。
關(guān)鍵詞：塑殼斷路器，瞬動(dòng)特性，選相合閘
第一章 緒論....................................................................................
§1-1 課題研究的背景和意義.........................................................
1-1-1 斷路器可靠性技術(shù)的研究 .................................................
1-1-2 國內(nèi)、外可靠性試驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r......................
§1-2 瞬動(dòng)特性檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀.........................................
§1-3 研究的內(nèi)容與要解決的問題.................................................
第二章 瞬動(dòng)特性試驗(yàn)設(shè)備及暫態(tài)過程分析............
§2-1 目前斷路器瞬動(dòng)特性試驗(yàn)設(shè)備.............................................
2-1-1 檢測(cè)設(shè)備的主電路設(shè)計(jì) .....................................................
2-1-2 檢測(cè)回路設(shè)計(jì) .....................................................................
2-1-3 控制回路設(shè)計(jì) .....................................................................
§2-2 暫態(tài)電流產(chǎn)生的原因及影響.................................................
2-2-1 暫態(tài)電流的產(chǎn)生 .................................................................
2-2-2 電流非周期分量的影響 .....................................................
第三章 選相合閘裝置的總體設(shè)計(jì)方案.......................
§3-1 執(zhí)行器 ....................................................................................
§3-2 控制器 ....................................................................................
3-2-1 單片機(jī)最小系統(tǒng) .................................................................
3-2-2 電壓同步信號(hào) .....................................................................
3-2-3 通信接口 .............................................................................
3-2-4 開關(guān)量輸入信號(hào) .................................................................
§3-3 設(shè)備的主從式結(jié)構(gòu)和裝置核心部分的硬件組成.................
第四章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)研究及裝置硬件設(shè)計(jì).......................
§4-1 固態(tài)繼電器動(dòng)作時(shí)間測(cè)定.....................................................
§4-2 可控硅電路試驗(yàn).....................................................................
4-2-1 雙向可控硅動(dòng)作時(shí)間檢測(cè) .................................................
4-2-2 雙向SCR改為兩個(gè)單向SCR的反并聯(lián) ..............................
§4-3 單片機(jī)中斷信號(hào)的處理.........................................................
4-3-1 選擇OP37 處理電源信號(hào) ...................................................
4-3-2 選擇LM339 處理電源信號(hào) ................................................
塑殼斷路器瞬動(dòng)保護(hù)可靠性試驗(yàn)設(shè)備中計(jì)算機(jī)測(cè)控
4-3-3 波形觀測(cè)及分析.......................................................................
§4-4 開關(guān)量輸入信號(hào)設(shè)計(jì)..................................................................
第五章 試驗(yàn)設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)及精度研究.......................
§5-1 80C196KC單片機(jī)的HSO及軟件定時(shí)器....................................
§5-2 程序介紹......................................................................................
§5-3 選相精度......................................................................................
第六章 上位機(jī)與下位機(jī)的通信.............................................
§6-1 單片機(jī)通信接口設(shè)計(jì)..................................................................
6-1-1 MAX485 芯片 ...........................................................................
6-1-2 單片機(jī)串行口控制與操作.......................................................
§6-2 下位機(jī)通信程序............................