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            智能开关电器设计方法探讨

            文档作者: 刘思京        文档来源: 新东北电气(沈阳)高压开关有限公司
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            更新时间: 2020年12月30日
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            Academic 学术 构处于回馈状态时,由于采用了共直流母 线技术,回馈的能量可能一部分被电动状 态的电机有效利用,一部分被电池吸收。 6.效益分析 (一)社会效益。该系统将直流共 母线技术与再生能量的回收利用技术相 结合,既可以避免污染电网,又不需要 设置功率因数补偿装置。它填补了国内 外门机以蓄电池为介质进行能量回收的 空白,成为积极响应国家节能减排号召, 进行环保创新的典范。 (二)经济效益。以改造的12T门 机为例,初步测算每台门机每年可以节 约电费28.5万元,而电池的使用寿命预 计可达4年,去除电池成本50万,期间 节约电费28.5*4—50=64万元。加上省去 设置功率因数补偿装置的费用,经济效 益十分明显。 7.总结 未来若干年,我国将致力于把中国 从目前的低效能源利用者变成高效利用 者。港口企业为耗能大户,其节能任务 非常艰巨。由于门机在港口起重设备中 工作最频繁、工况最差, 因此, 电池储 能型节能技术在门机上的有效实施, 也 给岸桥、场桥等其它港机的节能创新带 来了借鉴和示范,有利于降低港口的能 源消耗,为?;せ肪匙龉毕?。 参考文献: [1]崔亚欣.能量回馈装置在港口 起重机械中的应用.物流工程及管理, 2011, (197) [2]赵瑞林.共用直流母线变频器方 案的设计.自动化技术与应用,2013, 32 (1】) 智能开关电器设计方法探讨 刘思京 (110023 新东北电气(沈阳)高压开关有限公司 辽宁 沈阳) 摘要:随着世界上一些发达国家提出智能电网规划项目,我国也开始进行智能电网的建设,鉴于开关电器在电网中起着重要的 控制和?;ぷ饔?,智能开关电器的设计便是整个工作的重中之重,智能化开关电器的应用是维持电网稳定运行,促进电力设施自 动化的必要前提。本文首先简要介绍智能开关电器的发展现状,其次论述开关电器的可靠性设计、环境友好设计以及电磁兼容设 计,最后简单介绍开关智能电器的多功能控制??榈纳杓?,以促进智能开关电器的发展。 开关电器是电力系统中的重要组成 部分,它的正常工作与高效运行对于保 证电力系统的安全与稳定起着至关重要 的作用,智能开关电器指的是,开关电 器本身具有完备的感知和自诊断功能, 能根据电力系统运行中产生的故障类型 和自身运行情况,实时地执行有效的柔 性操作,而不依靠人们亲自去实施操作, 来降低风险的发生,及时的有效的处理 和预防事故的发生。 1.智能开关电器的发展现状 智能开关电器虽然集众多优点,但 是对它的应用研究也不可避免存在许多 问题和挑战。首先智能开关电器的可靠 性始终是个大问题,因为它要受到强电 磁干扰的考验,而复杂电子设备的使用 寿命长,但是一次设备的使用寿命短, 二者的不匹配影响着智能开关电器的工 作寿命,其次智能开关电器生产成本提 高,不利于推广普及,再有智能开关电 器对新技术的应用也还不完善,最后, 随着人们越来越重视生态环保,推行可 持续的发展方式,人们也要求智能开关 电器更有利于环境?;?。 2.智能开关电器的设计要求 (一)可靠性设计 现有的针对开关电器的设计, 大部 分还是先进行实验设计,然后通过仿真 分析之后进行实验验证,并没把智能单 元与开关电器结合起来,因此可靠性不 高,所以设计智能开关电器时便要特别 注意这一点,要把智能单元融入到开关 的设计中去,可先通过对安装了智能单 元的各种开关的结构的可靠性进行设计 评估,针对薄弱环节,研究提升智能开 162 中国机械Machine China 关电器的整体可靠性,并进一步挖掘寻 找新的绝缘材料,提高现有的绝缘材料 的性能极限,优化现有的绝缘结构,具 体可以通过模型试验与仿真分析,研究 电、机械等对开关电器可靠性的影响, 再有对可能影响绝缘可靠性的环境因素 及特殊条件下的绝缘破坏机理进行研究, 还要进行关键材料及生产工艺条件对开 关电器可靠性影响的研究,分析关键因 素,设法改进, 运用智能控制技术, 切 实提高智能开关电器的制造水平和可靠 性。 (二)环境友好设计 智能开关电器的环境友好设计主要 包括两方面的设计,一个是对电网的友 好,主要是指不对电网运行的其他设备 造成电磁干扰,第二个是对自然环境的 友好,不能排放污染自然环境的气体。 传统的开关电器容易产生操作过电压及 电磁干扰, 影响电网运行的稳定性,也 损害电器自身,设计智能开关电器要采 取新型操动机构与开断技术, 降低操作 过电压,降低对其他设备的干扰,提高 操作的安全可靠性和开关电器的使用寿 命。设计智能开关电器还要注意研究出 可以替代目前开关电器中使用的灭弧介 质的物质,如研究使用氮气、氢气、二 氧化碳、惰性气体或者相应的混合气体 的替代使用,以保持生态平衡。 (三)电磁兼容设计 智能开关电器的电磁兼容设计主要 从两方面进行,一是设计出本身能承受 电网产生的电磁干扰的智能开关电器, 因为智能开关电器中大量使用了电器元 件,这些电子元件在工作中处于高电压、 强电流的磁场中,极易受到电磁干扰, 威胁电力系统的安全稳定运行。二是对 开关电器实行诸如隔离、屏蔽、接地等 措施,来降低智能开关电器对电网中其 他设备的电磁干扰,还要注意采用可靠 的硬件和软件抗干扰技术,提高监控单 元抗电磁干扰的能力。 3.智能开关电器中控制器的多功能 控制??榈纳杓?(一)硬件系统的整体结构设计 硬件电路的设计应当满足系统功能 的整体实现。因为系统出现故障时必须 及时判断出故障点并能及时分断故障电 流,所以控制器中的断路器必须有能力 及时处理大量的实时的动态数据,硬件 设备的实时性、快速性、准确性要求必 须采用功能强大、配置高的中央微处理 器。 (二)软件系统的??榛杓?智能电器由一次开关电器元件和智 能监控单元组成, 智能电器监控单元软 件的总体结构由硬件驱动层、管理调度 层、基础功能层和应用层四部分组成。 硬件驱动层与硬件系统联系最密切,是 整套软件运行的基础,设计这一层时要 注意保证与硬件联系紧密的功能如开关 量信息的检测、液晶的读写、继电器输 出等正常运行,硬件驱动层必须保证提 供给上层调度管理所需的数据结构和数 据类型的标准统一,提高软件的灵活性, 避免对不同的硬件或?;ざ韵蟮男薷?。 设计管理调度层时要注意实现多级任务 完成的协调性,为保证系统响应时间, 调度程序要保证优先级别的任务尽快完 成,保证各种任务先后进入运行态,在 系统中复合工作,把各种任务按照一定 标准分配好完成的顺序、时间和地点。 基础功能层的设计包括模拟量加工处理, 如电压、电流的数字滤波,还要保证对 实时采样数据、状态变化量的基本处理 做到高效准确,为应用层形成不同的任 务做准备。设计应用层则要面向管理中 心和用户,根据不同的?;ざ韵蠛陀没?的特殊要求,配置各种独立的功能板块, 如通信、显示、键盘处理、功能投退、 定值改写等。 4.结束语 智能化是开关电器的发展趋势, 由 于电力系统本身要求越来越高的可靠性 及自动化程度,智能开关电器的研究与 开发需要不断创新和综合多种现代化技 术,智能开关电器在设计时要注意它的 可靠性设计、环境友好设计和电磁兼容 设计, 以及注意控制器中的多功能控制 ??榈纳杓?。随着智能开关电器的发展, 它的功能将越来越强大, 推广普及智能 开关电器对于促进电力系统的升级,推 Academ ic 学术 进国家智能电网的建设发挥着至关重要 的作用。 参考文献: [1]王建华,宋政湘,耿英三等:《智 能电器理论与关键技术研究》[J].电力 设备,2008. [2]邹积岩,王毅: 《开关智能化的 概念与相关的理论问题》[J].高压电器, 2000,第43~ 46页. 机械设计的若干问题探析 师淑兰 (071000 保定市华沃电力设备厂 河北保定) 摘要:随着现代科学技术的不断进步,我国工业化进程也随之加快。而机械行业在工业的崛起与发展中发挥了极为重要的作用。 工业的发展必须以生产企业机械设备持续研发与更新为基础,优良而合理的机械设计有利于企业实现快速发展,所以机械的设计 与加工具有极为重要的现实意义。就目前来看,我国机械设计与加工存在不少问题,笔者据此对机械设计的若干问题展开探析, 希望有所指-,- ggl帮助。 在经济与技术不断发展的今天,机 械产品也有了很大的发展变化,其品种 日趋于多元化。我们在机械设计作业中 应对各类影响因素予以综合考虑,所选 设计材料应具有较高的性价比, 以有效 保证产品质量,控制生产成本,为企业 创造更多经济效益。 1.机械设计概述 所谓机械设计, 即设计机械整体以 及零部件的过程,其本质上是在满足设 计应用要求的基础上,从整体上统一设 计分析机械设计相关领域(如受力分析、 机械原理、物理构架以及工作原理等) 的理论知识, 同时着眼于机械润滑、零 部件所使用的材料性能、不同零部件配 合以及公差等各类因素,综合考虑并精 确计算机械整体数据,然后确定最优设 计方案。 从机械设计目的、用途两个方面来 看,机械设计包括三种类型:继承设计、 创新设计以及改进式设计。其中继承设 计是通过创新或者改进原有机械品质, 以有效提高生产效率、控制生产成本, 加强企业竞争力;而创新设计则是研究 行业前沿技术,深入分析其可行性,并 基于此类技术开展设计加工;而改进型 设计则基于已有机械设计方案,结合不 同客户需求从局部上变更机械设计,但 并未改变其基本原理。 2.机械设计与/]n-r中存在的问题 (1)机械产品性价比较低。对于机 械产品质量而言,其影响因素涉及多个 不同因素,此类因素复杂多样且互相影 响,在实际作业过程中有可能出现遗漏, 因此对机械产品设计造成不良影响。例 如设计过程中对选材因素做了充分考虑, 而在后续原材料加工操作时却未予以重 视,机械整体的生产效率受到影响,其 中存在的误差极易引发机械故障。而企 业在频频出现的机械故障下,其维修成 本进一步升高,整体生产成本支出加大, 因此机械产品性价比就相对较低,这样 的产品缺乏强势的市场竞争力,也难以 为企业创造满意的经济效益。 (2)机械零部件表面质量问题。对 于机械零件而言,其表面质量直接影响 其使用寿命。倘若其表面质量不高,则 会导致零件使用寿命大幅缩短,同时还 会影响其使用性能,对生产造成不良影 响。通常来说,材料性质以及切削用量 是零件表面质量的两个主要影响因素, 当零部件材料具有较高的韧性时,其塑 性变形则会相应增强,表面经过加工处 理后就显得较为粗糙; 同时刀具切削与 零件分裂等因素也同样会造成表面粗糙 问题。所以设计人员应针对机械零部件 表面质量相关因素展开深入分析,严把 产品设计质量关,采取有效措施提高产 品设计与加工质量,推动企业实现精细 化发展。 3.机械设计与/ln"r问题的改进措施 (1)合理选材。①从产品使用寿命 和周期成本出发来选择原材料。原料花 销对于产品使用时间具有很大的影响, 同时又与产品零部件之间存在密切联系。 在设计过程中,设计人员在保证产品设 计与生产质量的前提下选取相对廉价的 生产原料,那么产品使用寿命则会受到 直接影响;而所选原材料性能优越而且 成本较高,那么在合理设计的基础上该 产品则会受到材质影响而延长使用寿命。 ② 从产品使用性能出发来选择原材料。 在机械选材工作中,材料使用性能是首 要考虑因素。材料使用性能因零部件的 不同而表现出较大差异,一部分零件对 材料耐磨性能有较高要求;一部分则对 材料抗压性能有严格要求;而还有一部 分则要求所选材料具有高强度,此外还 有零部件单纯要求具备美观性能即可。 ③ 从生产工艺性能出发来选择原材料。 材料工艺性能体现了材料对于各类加工 工艺是否适宜, 这意味着所选材料既要 满足质量要求,同时又要满足制造要求。 例如切削加工性能以及热加工性能等等, 零部件类型不同, 则具有不同的工艺性 能要求。④ 从生产成本与经济效益出发 来选择原材料。生产经济性能也同样是 衡量机械产品设计的一项重要指标,企 业应合理控制材料价格、生产加工支出 以及维护费用,并善于通过组合结构来 加大材料利用率。若某一零部件生产批 量相对较大,则可统一购入经济实惠型 材料, 以有效控制生产成本。 (2)合理选取加工工具、科学设定 切削参数。若材料表面具有较强韧性, 那么在切割作业时则会导致材料塑性变 形;而切割干脆性材料时若未合理选取 刀具,则容易出现材料碎屑,造成材料 表面粗糙,在整体上对产品效果造成不 良影响。所以应根据原材料材质,合理 选取加工刀具。同时还应重视切削用量 对零件质量的影响,合理设定切削深度 与速度,充分考虑材料性质,并视具体 情况采用切削液, 以有效保证切削质量 以及切削温度。 在机械加工中,切削用量是其中一 项重要参数,其对于零件质量有直接影 响。而合理的切削深度以及切削速度则 中国机械Machine China 163
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