半导体脱扣器设计

半导体脱扣器设计说明书         
摘要：半导体脱扣器是在热-电磁式脱扣器的基础上，随着半导体元件的发展而形成的一种新式脱扣器，半导体式脱扣器克服了热-电磁式脱扣器整定校正困难、精度低的缺点，它的精度高、耐恶劣环境能力强。可同时实现多种保护、控制为一体的新型电器。
Abstract: With the semiconductor component being devlopped,it is forming a new type of the Releases on the basis of calorifics and electromagnetism. It overtakes the disadvantages of the calorific-electromagnetic Release which it is difficulty to be adjusted and its precision is low. A semiconductor Release is provided with high precision, and be able to bear bad environments strongly, it is a new type of the integrative wiring which can combine safeguards and controls synchronously.
The Design of Semiconductor Release
关键词: DW15型万能式低压断路器、半导体脱扣器、三段保护、设计
Keyword: DW15 type of multipurpose low-voltage breaker、 semi-conductor to take off to button up the implement, three aegis, and designs.

 
前   言
随着半导体技术的发展，利用电子电路在检测、变换、处理、信号传输等方面的优越性能，改造原有的机械式有触点电器，以提高传统过电流脱扣器的性能或赋予新的功能，使半导体脱扣器克服了传统热-电磁式脱扣器的缺点，具有精度高、多功能化、动作速度快等优点，在各种断路器中得以广泛应用。
  随着电子、微电子技术和计算机的迅速发展，大规模集成电路和微处理器相继问世之后，出现了采用微处理器的可编程序控制器和微型电子计算机控制系统，使控制系统发生了根本的变革。近年来出现了以“微处理器”为核心的智能化脱扣器，半导体脱扣器采用运算放大器或采用专用集成电路。从最基本的过电流保护功能直至具有电量监控、故障保护及通信等多种功能的脱扣器。通信接口可以与现场总线连接，其通信功能模块一般嵌入于半导体脱扣器内部，需要通信时可选用带通信功能的半导体脱扣器。 未来低压电器产品的发展将主要有以下几个趋势：
1．智能化  智能化断路器的开发成功代表了我国低压电器的发展方向。在现代化电站和工矿企业中，已广泛采用电子计算机监控系统，对与之配套的低压断路器提出了高性能、智能化的要求，并要求产品具有四段选择性保护和电流表、电压表、显示、记忆、试验、自诊断、区域故障显示、报警和负载监控等智能功能外，还带计算机通讯接口与上位机连接可以实现遥控、遥调、遥讯，满足电力系统的微机控制和自动化的要求。 “八五”期间已开发的智能化断路器DW40、DZ40将进一步完善系列、实现产业化，并在国内重要电力系统中得到应用与推广。
2．产品电气控制化   采用PC控制系统来代替由电气—机械元件组成的系统，已是现代化企业中机械系统的主流。该系统要求电器产品具有高可靠性、高抗干扰性，还要求触点能可靠接通低电压、弱电流，触头断开时的电弧不能干扰电子电路的正常运行。中国已开始对各种控制电器元件进行相应的电子化改造，发展电子适应型电器，开发固态电器。
3．模块组合化    在接触器的本体上加装辅助触头组件、延时组件、自锁组件、接口组件、机械连锁组件及浪涌电压组件等，可以适应不同场合的要求，扩大产品适用范围，简化生产工艺，方便安装、使用与维修。
本次设计的半导体脱扣器是配电用DW15型万能式低压断路器的一个组成部件，设计的额定电流是630A,额定电源电压为380V,50Hz。可自检、具有三段保护特性，主要电器元件采用晶体管和晶闸管。设计主要思路是查阅资料与产品实际测绘，然后根据设计手册计算，确定最终的电路方案。

目  录
一、设计技术参数------------------------------------------------------------------6
二、半导体脱扣器的概论--------------------------------------------------------7
2 .1半导体脱扣器的分类---------------------------------------------------------7
2 .2半导体脱扣器的特殊名词术语----------------------------------------------7
2 .3半导体脱扣器的主要优缺点-------------------------------------------------7
三、半导体脱扣器的保护特性--------------------------------------------------8   
四、脱扣器的设计要求及基本原理----------------------------------9
4.1按保护种类不同列于下表----------------------------------------------------9
4.2半导体脱扣器的基本原理----------------------------------------------------10
4. 3半导体脱扣器的原理图及工作原理-----------------------------------------11
五、脱扣器的基本单元设计-------------------------------------------14
5. 1信号检测环节-------------------------------------------------------------------14
5. 2信号比较电路-------------------------------------------------------------------17
5.3 稳压管-触发器比较电路-----------------------------------------------------17
5.4电平检测比较电路-------------------------------------------------------------17
5.5延时电路-------------------------------------------------------------------------18
5.6触发电路-------------------------------------------------------------------------19
5 .7稳压电源设计-------------------------------------------------------------------19
5 .8执行元件设计-------------------------------------------------------------------20
5.9 直流电磁系统基本原理------------------------------------------------------21
5.10螺管式电磁系统设计步骤---------------------------------------------------24
六、印制电路的设计-----------------------------------------------------27
6.1印制导线设计原则-------------------------------------------------------------27
6 .2印制电路的绘制----------------------------------------------------------------27
七、电子元器件可靠性筛选与焊接--------------------------------------------28
7.1 电子元件可靠性筛选和老化试验-------------------------------------------28
7.2焊接要求------------------------------------------------------------------------28
八、半导体脱扣器的使用注意事项与外形、包装设计---------------29
8.1半导体脱扣器的使用注意事项-----------------------------------------------30
8.2  半导体脱扣器的插针功能说明------------------------------------30
8.3  外形、包装设计---------------------------------------------------30
九、半导体脱扣器的辅助功能-------------------------------------------30
9.1脱扣器的辅助功能及扩展功能------------------------------------------------30
9.2脱扣器的使用--------------------------------------------------------------------31
十、万能式断路器的总体概论------------------------------------------31
10.1万能式断路器的特点-----------------------------------------------------31
10.2断路器的相关图纸-------------------------------------------------32
十一、元件明细表--------------------------------------------------------34
11.1电容明细表---------------------------------------------------------------------35
11.2电阻名细表---------------------------------------------------------------------35
11.3可调电阻明细表---------------------------------------------------------------36
11.4晶体管名细表------------------------------------------------------36
十二、设计总结与致谢--------------------------------------------------37
十三、参考文献-----------------------------------------------------------38