高级电工技师论文浅谈变压器.docx

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高级电工技师论文浅谈变压器

高级电工技师论文——浅谈变压器

简介：

笔者早年于国企生产有线广播设备。

于变压器，不敢说有多大能耐仅熟练而已。

不久前刚学会上网，见有些朋友对变压器还存有陌生感、神秘感。

不觉技痒，将所知所能，拟成下文，抛砖引玉，与同好共享。

不足之处欢迎指正。

关键字：

变压器

电子管放大器所用的电源、输出牛，应归类于低技术．低技能的器件。

所谓低技术，是指牛的设计程式已经很成熟并已数据化。

随着人们知识水平的提高，越来越多的人认识和掌握了变压器的原理和设计。

所谓低技能是指，生产变压器均以手工绕制为主，加工工具主要是绕线机。

绕线工种是熟练工，不需学徒三年，有三月便可以充师傅了。

因此，于焊机派来说，DIY一套自用胆机牛不应该是件难事。

然而再简单也得一步一步来。

　　首先是铁芯，胆机牛通用EI形铁芯。

通称硅钢片。

（本文所叙铁芯均指EI形）。

硅钢片有冷轧片比如D31，有热轧片比如D42之分。

两者差异不很大，Bm值都在10000－14000之间。

前者略优于后者，一般讲薄一点，手感较硬是冷轧片。

旧货市场有很多，挑选较平整锈班少一点的。

当然尺寸要合适。

这里面有点道道。

国标EI硅钢片有标准窗口、窄窗口、非标窗口。

（当然还有杂旧洋货不在本文所例。

）选用哪一种以合用为准。

有朋友提出不同型号硅钢片能否混用，笔者以为是可以的，只要尺寸相同，外观一致，Bm值不会相差太多。

注意旧有铁芯片制成品只限本人使用或送给朋友，不可变现银，否则有违做人的基本道德。

切记！

　　其次是漆包线。

在国家计划经济时期，每一地区市起码有一家电线厂，现在如果这家工厂还在苟延残喘的维持生产。

就买它的产品。

因为它还在按国家原标准原工艺生产，用了放心。

否则，保不了上当受骗。

　　国标漆包线有油基（Q）型。

主要用于高频场合比如：

高频炉。

限于材料、生产技术。

油基型漆包线结缘层的附着力和密封度不是很好，漆包线存放时间过长或存放条件不好，在裸线与漆皮之间易产生氧化层。

影响线材的使用。

现在市场上常见的漆包线有ZQ1型和ZQ2型，通称高强度聚酯漆包线。

有很好的绝然强度，尽管放心使用。

万不可用拆机线，弄不好费了心血，花了时间，耽搁了功夫。

功亏一篑。

　　近年来胆界还谈论着进口硅钢片、几个九的无氧铜漆包线。

笔者对此不甚了解，不敢妄加评论。

就牛的功能：

变换电压、匹配阻抗。

目前的硅钢片、电解铜线的制成品足以胜任。

何必它求。

　　再后面是骨架。

有口字形、工字形之分。

口字形骨架制做简单，对初学绕制不太方便，工字形与其相反。

既是DIY方便一点好。

　　工字形骨架分口形板、工形板、内衬板三种六块。

基本计算如下：

口形板内空宽度＝铁芯舌宽＋内衬板厚度；内空长度＝铁芯迭厚＋工形板厚度；外边宽度＝铁芯舌宽＋两边窗口宽度；外边长度＝铁芯迭厚＋工形板厚＋二倍窗口宽度＋4毫米。

工形板中间的宽度＝铁芯舌宽＋内衬板厚度；工形板中间的高度＝铁芯舌长。

其它长宽就无所谓，可大可小。

内衬板长、宽分别＝铁芯迭厚与舌长。

骨架制作材料以玻纤树脂板为好，旧印制版都行，厚度要求1.5－2毫米。

做好了六块板，将其组合起来。

用铁芯插进去试试，适当修正即可。

此乃一般坐式安装骨架，如采用卧式，口形板外边长度应加长，请自行调整。

　　制做工具有：

台钻或手钻、台虎钳、钢锯、锉刀就行。

　　垫纸和引出线。

电源牛用纸比较简单，组间用聚酯薄膜。

层间用电容纸或其它手边能得到的。

电容纸薄，很难侍候。

笔者欢喜用描图纸，质地较硬，易于使用，线包也较平整。

输出牛组间垫纸一般要求用有机材料。

如：

黄蜡绸。

层间可不垫纸。

最外层用青壳纸，没有青壳纸，牛皮纸也行要多裹几层。

引出线则不可掉以轻心。

线径较粗可用本线直接引出。

线径较细可用本线二三股绞合引出。

非得用引出线一定要用多股纱包焊接线，个中原由请自己思索。

数字化智能充电器的设计

　　摘　要：

设计了基于单片机的智能充电器,介绍了其硬件和软件实现。

该充电器可以实时采集和计算电池的参数,并进行智能控制,还可以通过串口和上位机进行通讯并进行实时

　　关键词：

智能充电器单片机开关电源锂离子电池

　　现代通讯设备、便携式电子产品、笔记本电脑、电动汽车、小卫星等普遍使用蓄电池作为电源,应用非常广泛。

然而大多数设备中的蓄电池,只能使用专用的充电器,而且普通的充电器大多充电时间长,无法判断其充电参数和剩余的充电时间。

　　本文介绍一种基于单片机的通用智能充电器的设计。

充电器可以实时采集电池的电压、电流,对充电过程进行智能控制,计算电池已充的电量和剩余的充电时间;还可以通过串口和上位机进行通讯并给用户显示必要的信息,有虚拟仪表的作用;另外,它也可以改变参数,适应各种不同电池的充电。

这里列举几种不同的电池充电试验,来说明智能充电器的实用价值。

1智能充电器的硬件设计

　　智能充电器如图1所示。

主要包括电源变换电路、采样电路、处理器、脉宽调制控制器和电池组等,形成了一个闭环系统[4]。

下面对系统的工作原理分几个部分进行简述。

图1智能充电器电路模块图

1．1处理器

　　处理器采用51系列单片机89C51。

单片机内部有两个定时器、两个外恐卸虾鸵桓龃谥卸稀⑷霭寺返腎/O口,采用11.0592MHz的晶振。

单片机的任务是通过采样电路实时采集电池的充电状态,通过计算决定下一阶段的充电电流,然后发送命令给控制器控制电流的大小。

单片机通过串口RS232和上位机相连,用于存储数据和虚拟显示。

1．2采样部分

　　电压和电流采样采用模/数转换器AD574。

AD574为±15V双电源供电,12位输出,最大误差为±4bit,合计电压0.01V。

　　充电电流通过电流传感器MAX471转换为电压值。

电流采样的电压值和电池组的端电压值两者经过模拟开关CD4051,再经过电压跟随器输入到AD574,分别进行转换,其结果由单片机读取,并进行存储和处理。

主要的电路连接如图2所示。

图2采样电路

1．3控制器

　　控制器采用脉宽调制（PWM）方式控制供电电流的大小。

PWM发生器由另一个20MHz的单片机构成,主控制器和它采用中断的方式进行通讯,控制其增大或减小脉宽。

PWM信号通过光电隔离驱动主回路上的MOSFET。

开关管、二极管、LC电路构成开关稳压电源。

用PWM方式控制的开关电源可以减小功耗,同时便于进行数字化控制,但母线的纹波系数相对较大。

PWM控制电路如图3所示。

图3PWM控制电路

2智能充电器的软件设计

2．1数据测量

　　在单片机的测量中,电池电压值和电流测量值经过多路选择器进行选择,然后通过A/D转换器转换为16进制数,直接存入单片机。

电池电容量C则需要间接计算,由于每个循环周期检测电流一次,故可以利用电流值的积分求出电容量C。

考虑电池内阻r的影响,可以得到计算电容量的计算公式为:

　　Cn+1=Cn+I·t-I2·r·t

　　充电时间和剩余充电时间由上位机进行计算,剩余充电时间等于预设的充电时间与已充电时间的差值。

其中,预设时间可根据电池的型号预先得到。

2．2单片机控制程序设计

　　对于不同的电池和不同的参数,单片机需要设定不同的充电参数,选择不同的充电策略。

另外,程序需要在电池过电流、过电压等异常情况下强制终止充电。

以锂离子电池为例,一般采用恒流-恒压充电方式,其充电过程包括小电流预充电、大电流充电、恒压充电等几部分。

其充电控制程序流程图如图4所示。

图4充电控制策略程序

　　在控制恒定电流和恒定电压的过程中,采用比例控制,即如果充电电流I大于设定电流Is,就按照比例减小脉宽;反之按照比例增大脉宽。

单片机还需要接收和处理上位机的命令,并根据上位机的要求将数据实时回送给上位机。

两者的通讯协议要在程序中预先设定。

2．3上位机处理程序设计

　　上位机程序由VisualC++编写。

其任务是每隔1秒钟向串口发送一个查询命令,并读取单片机回送的信息,提取充电电流、充电电压、工作状态等参数。

参数经过数制转换和计算后进行显示。

软件有着良好的用户界面,可以方便地观测电池目前的工作状态以及剩余充电时间等信息。

上位机程序会同时把读到的数据存储到文件中,这些数据可以利用其它数学软件（如Matlab）进行处理。

　　另外,程序在初始化时要把充电电池的型号参数发送给智能充电器,参数一般包括充电电池的种类（锂离子电池、镍镉电池）、充电电池的容量（单位为mAh）等。

根据不同的电池型号,单片机可以设定不同的充电参数,程序可以直接控制单片机的运行与停止。

3智能充电器的应用试验

3．1充电性能试验

　　这里选用型号为US18650的SONY锂离子电池,其额定容量为1800mAh;经过测量,电池在4.2V左右时的内阻约为0.3Ω。

取恒流充电电流为1/3C=0.6A,截止电压为4.2V,充电结束标志电流为0.06A,进行充电试验。

图5为充电过程的电压、电流和电容量的曲线。

图5锂离子电池充电性能试验

图6NOKIA商用电池充电试验

充电时间约为240分钟,如果需要进一步缩短充电时间,只需在初始化时设定更大的充电电流即可。

因为采用PWM控制器,所以电源供电的效率高,从供电电源到充电电池的工作效率,最低时在85%左右。

充电电流波动较大,波动系数约为5%。

3．2智能充电器通用性试验

　　选用NOKIA6100锂离子电池（额定容量为550mAh）,用恒流-恒压充电方式进行充电,取恒流充电电流为0.15A,截止电压为4.2V,充电曲线如图6所示。

　　从充电曲线来看,电池电压达到3.96V时就不再上升了,充电电流也不再下降了。

可以判断商用电池内部有保护电路,将多余的电流旁路了,这样的保护电路使充电过程中能量损耗很大。

试验曲线显示在四小时时电池电量已经达到550mAh,但实际上并没有达到满充。

此实验证明,此充电器可以作为一般的商用电池的通用充电器,充电速度快,效果良好。

不足的是它与实际的充电电池在机械接口上还不能匹配,需要进一步改进。

制冷技师论文|制冷技术论文

DDC自控令空调系统节能方法

简介：

空调的用量愈大，消耗电力也愈多，直接造成城市供电不足和夏季限电问题的出现。

所以实有必要发展一种有效的空调系统节能方法。

本文整合了DDC自动控制系统，提出了利用DDC对建筑物空调系统自动控制的思路，既可以让空调系统更有效率的运转，又可以提供舒适的环境和达到节能的目的。

关键字：

DDC自控空调系统节能方法

　　1．引言

　　节能可以说是楼字自动控制系统的出发点和归宿。

众所周知，在智能建筑中，HVAC（采暖、通风和空调）系统所耗费的能量要占到大楼消耗的总能量的极大部分比例，大致在50％~60％左右。

特别是冷：

东机组、冷却塔、循环水泵和空调机组、新风机组，都是耗能大户。

所以实有必要发展一种有效的空调系统节能方法，尤其用是在改善现有大楼空调系统自动化上方面。

DDC（Directdigitalcontr01）直接数字化控制，是一项构造简单操作容易的控制设备，它可借由接口转接设备随负荷变化作系统控制，如空调冷水循环系统、空调箱变频自动风量调整及冷却水塔散热风扇的变频操控等，可以让空调系统更有效率的运转，这样，不仅为物业管理带来很大的经济效益，而且还可使系统在较佳的工况下运行，从而延长设备的使用寿命以及达到提供舒适的空调环境和节能之目的。

　　2.DDC自动控制系统介绍

　　DDC直接数字化控制是一种简易的微电脑设备，它须与其它组件，如变频器、温度湿度传感器、焓差控制器、两通阀等组件整合搭配才能发挥功效。

这些组件的输入输出以模拟信号DC0~10V或低电流4-20mA作信号传送，送至DDC控制器。

经DDC内置软件作判别后反向输出信号来控制阀部件或变频器来调节空调。

DDC自动控制系统各周边设备及控制功能。

　　2．1直接数字控制（DDC）

　　系指一台数字电脑直接操作一个状态，或者一套程序予以自动控制的作业。

所配用的数字电脑，可以采用小型微处理机，亦可配用于中央型的微电脑上去连线作业。

空调系统常用的控制元件，例如风闸开关、阀开关、阶动继电器等的操作，不论其原为气动式还是电动式的，亦不论其作用原为调整大小的动作或仅为开或关的动作，均可改用DDC方式作自动的操作。

　　DDC系统利用硬件和软件来调整控制变数或依据操作人员的需要来控制制造程序。

其中控制变数包括温度、压力、相对湿度、流量等。

控制程序和设定点可利用软件输入电脑内，并能够在操作人员的键盘上进行修正，如此可以取代过去对硬件控制器的校正。

DDC系统亦可将检测到的温度、压力等控制变数，与预先储存在电脑内的希望数值相比较，如果测试的数值小于或大于所希望的数值，系统将会送出一系列的数字脉冲，这些脉冲则借助电动对气动的转换器（electrtC-to-pneUmatiCtransducer）或电动对电动的转换器（electric-to-electrlctransducer）转变成控制装置的调整信号，然后通过电脑的调整，其所输出的信号，再操作其转换器，使原来系气动或电动的组件按指示信号操作。

若空调的控制器件，原系气动式，则需要另加一套将气动动作变为电器信号的装置，将电器信号输入电脑操作。

原系电动操作元件者亦相同。

至于输入DDC系统后，则不需另加任何硬件设备，即可作任何性能控制的操作。

　　2．2变频器

　　变频器驱动电动机是利用二极管等整流器件将电源予以整流后，再经由电容器等平滑，使之由交流转换成直流。

利用PowerTransister、SCR（Thynstor）等将直流换成任一频率，然后以交流电方式输出。

用变频器驱动感应电动机，除可避免电动机磁气饱和外，同时亦可压制起动电流，且由于驱动电动机而产生必要的扭力矩，故必须控制变频器的输出电压，好呼应频率的变化。

变频器可分为电压形变频器和电流形变频器。

电压形变频器利用SCR或二极管整流后，可再用平滑电容器使其成为电压源。

另一方面，电流形变频器利用SCR整流后，打开电抗器，便可因SCR而具有电流源的作用。

其控制方式有电压控制和电流控制两种。

　　2．3焓差控制器

　　焓差控制是指在送风系统中，当室外的温度低于室内温度时，利用室外的低温空气调节室内温度。

焓差控制器是由控制器比较室外温度及回风温度高低而将各风门关大、关小或全开、全关的。

风量控制，可采取自动和手动双重方式，由温（湿）度的感测，经过风门和变频双重调节，以达到室内设定的温度和湿度。

　　2．4冷却水塔散热风扇温控器

　　冷却水塔风扇在不同的冷却负载下其耗电维持在一定值，造成电力的浪费。

故在冷却水塔风扇使用变频马达，并利用冷却水出口温度控制风扇马达起停及高低转速，不但主机能在较低的冷却水进水温度下做高效率的运转，并且可有效的减少冷却水塔风扇的耗电。

　　3．大楼空调系统的架构

　　一般大楼常用的空调系统有CAV、VAV、VWV等，各有不同操控方式，都可以用DDC控制。

　　3．1定风量系统（ConstantAirVolume，简称CAV）。

　　定风量系统为空调机吹出的风量一定，以提供空调区域所需要的冷（暖）气。

当空调区域负荷变动时，则以改变送风温度应付室内负荷，并达到维持室内温度于舒适区的要求。

常用的中央空调系统为AHU（空调机）与冷水管系统（FCU系统）。

这两者一般均以定风量（CAV）来供应空调区，为了应付室内部分负荷的变动，在AHU定风量系统以空调机的变温送风来处理，在一般FCU系统则以冷水阀ON／OFF控制来调节送风温度。

　　3．2变风量系统（VAV）

　　变风量系统（VarlableAirVolume，简称VAV）即是空调机（AHU或FCU）可以调变风量。

常用的中央空调系统为AHU（空调机）与冷水管系统FCU系统。

这两者一般均以定风量（CAV）来供应空调区，为了应付室内部分负荷的变动，在AHU定风量系统以空调机的变温送风来处理，在一般FCU系统则以冷水阀ON／OFF控制来调节送风温度。

然而这两者在送风系统上浪费了大量能源。

因为在长期低负荷时送风机亦均执行全风量运转而耗电，这不但不易维持稳定的室内温湿条件，也浪费大量的送风运转能源。

变风量系统就是针对送风系统耗电缺点的节能对策。

变风量系统可分为两种：

一种为AHU风管系统中的空调机变风量系统（AHU—VAV系统）；一种为FCU系统中的室内风机变风量系统（FCU-VAV系统）。

AHU-VAV系统是在全风管系统中将送风温度固定，而以调节送风机送风量的方式来应付室内空调负荷的变动。

FCU-VAV系统则是将冷水供应量固定，而在室内FCU加装无段变功率控制器改变送风量，亦即改变FCU的热交换率来调节室内负荷变动。

这两种方式透过风量的调整来减少送风机的耗电量，同时也可增加热源机器的运转效率而节约热源耗电，因此可在送风及热源两方面同时获得节能效果。

　　3．3变流量系统（VWV）

　　所谓变流量系统（VariableWaterVolume，简称VWV），是以一定的水温供应空调机以提高热源机器的效率，而以特殊的水泵来改变送水量，顺便达成节约水泵用电的功效。

变水量系统对水泵系统的节能效率依水泵的控制方式和VWV使用比例而异，一般VWV的控制方式有无段变速（SP）与双向阀控制方式。

以上三种空调系统是目前大楼空调最常被设计的系统。

中央空调控制也就是把管路、管件、阀体或阀门集中设定控制流体提供冷气。

所以有效组合中央空调控制即能有效控制耗能，设计合乎节能的空调系统。

　　4．不同自调设备方式运用DDC的方法

　　DDC设备在市面上的产品，各厂家的型号、套件都有所不同，但系统大同小异。

只要将类比讯号经数位化处理输入电脑，就能作控制与设定。

当这些数位控制运用在空调设备时，整合方式有下列几种：

　　4．1FCU用在定风量系统（CAV）区域空调

　　因为是定风量系统，所以我们控制冷水系统上的两通阀。

当室温升高，室内感温器送出信号给控制器，控制器接到信号与设定的温度比较，输出信号给冷水管上的两通阀。

控制两通阀打开，使循环风变冷送入室内。

如室内温度下降过多，盘管风机作卸载。

室内温度感温器送信号至控制器为模拟输入，控制器与设定温度比较，输出模拟信号至冷水管上的两通阀关闭。

两通阀也有比例式型式，这种比例式两通阀控制冷水大小进入冷排使空调更有弹性控制，维持室温在设定值上下。

　　4．2AHU用在变风量系统（VAV）区域空调

　　大楼常用的空调系统，以出风温度及预设定的比值为控制方式。

靠着送、回风及外气温度SENSOR来控制马达转速。

控制程序如下：

（1）出风温度感应到感温器（设定在12℃），DDC控制两通阀打开。

（2）送冷气时，冷水感温器测得冷水离开冷排温度，调整出风温度状况，陆续利用DDC控制AHU变频器改变马达转速送出理想出风温度。

（3）当冷水阀门关小至12℃，DDC控制器打开外气及回风风门，综合送风温度，直到外气风门关至最小开度以维持12℃送风风温，可兼外气空调利用。

（4）低温限制感应混合温度控制以保护冷排不结冰。

　　4．3做冷水主机开关机及状况记录

　　一般大楼空调系统每天的冷水主机开关机，大都靠人工来操控。

最主要开机加载的程序由人来监视比较有弹性。

所以操作人员很重要，但人要休息会轮班，也因此冷水主机的操作没有一套有效管理。

DDC可以设定所有开关机程序并且标准一致，不怠班。

主机控制系统加装模拟信号适配卡转换传讯，再加一台列表机，就能把一天中所有运转情形显示出来。

遇有跳机又能即时通知技术人员前往查看。

　　5．结束语

　　利用DDCSystem来控制空调系统，最主要是把不理想的控制方式作改善。

这些年来国产空调主机设备，在业者依政府所订的高EER或COP标准加以改良后已经有不错的产品。

目前所需要的配套措施就是整合DDC自动控制系统，利用其随负荷快速有效调整风机马达转速达到节能的目标。

电机技师论文

步进电机的选用

步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。

每输入一个脉冲电机转轴步进一个步距角增量。

电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲频率。

 步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。

步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。

广泛应用于机电一体化产品中，如：

数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。

 选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。

而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。

在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。

一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。

 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。

在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。

但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。

精度是由电机的固有特性所决定。

  选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。

   选择步进电机需要进行以下计算：

（1）计算齿轮的减速比

    根据所要求脉冲当量，齿轮减速比i计算如下:

            i=（φ.S）/（360.Δ）              （1-1）   式中φ---步进电机的步距角（º/脉冲）     

     S---丝杆螺距（mm）

     Δ---（mm/脉冲）

（2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。

        Jt=J1+（1/i²）[（J2+Js）+W/g（S/2π）²]   （1-2）

    式中Jt---折算至电机轴上的惯量（Kg.cm.s²）

     J1、J2---齿轮惯量（Kg.cm.s²）

       Js----丝杆惯量（Kg.cm.s²）       W---工作台重量（N）

      S---丝杆螺距（cm）

 （3）计算电机输出的总力矩M 

       M=Ma+Mf+Mt                          （1-3）

        Ma=（Jm+Jt）.n/T×1.02×10¯²                     （1-4）

    式中Ma---电机启动加速力矩（N.m）

        Jm、Jt---电机自身惯量与负载惯量（Kg.cm.s²）

        n---电机所需达到的转速（r/min）

       T---电机升速时间（s）

       Mf=（u.W.s）/（2πηi）×10¯²                           （1-5）

      Mf---导轨摩擦折算至电机的转矩（N.m）

     u---摩擦系数

      η---传递效率

      Mt=（Pt.s）/（2πηi）×10¯²                             （1-6）    

      Mt---切削力折算至电机力矩（N.m）

      Pt---最大切削力（N）

 （4）负载起动频率估算。

数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系，其估算公式为

      fq=fq0[（1-（Mf+Mt））/Ml）÷（1+Jt/Jm）] 1/2                （1-7）

    式中fq---带载起动频率（Hz）

    fq0---空载起动频率

    Ml---起动频率下由矩频特性决定的电机输出力矩（N.m）

    若负载参数无法精确确定,则可按f