低压电器制造业智能检测装备技术2

低压电器制造业智能检测装备技术探讨汇报人：吴桂初单位：温州大学浙江省温州低压电器技术创新服务平台浙江省低压电器智能技术重点实验室温州大学电器研究所2013年11月02日Ⅰ、概述Ⅱ、低压电器制造业智能检测装备关键技术Ⅲ、低压电器制造过程中的检测装备及其应用Ⅳ、温州大学相关科研机构、研究方向简介提纲Ⅰ、概述上半年两会的《政府工作报告》中提到“中国制造业规模跃居全球首位，高技术制造业增加值年均增长13.4%，成为国民经济重要先导性、支柱性产业”。中国已成为全球“制造大国”。

浙江省2012年全年生产总值34606亿元，比上年增长8.0%，其中工业生产比重最大，占到所有生产总值的一半。中国制造丝绸、陶瓷、茶叶80年代前新的内涵？Ⅰ、概述传统制造模式招工难工资成本上升质量和效率制造业劳动密集制约制造业发展现代化制造模式中国制造业由大变强，其中装备制造业很重要。

装备制造业：是指投资类产品的制造，是为普通制造业生产“工作母机”，是制造业的核心，是制造业现代化的龙头。Ⅰ、概述1.

2009年5月12日国务院颁布了《装备制造业调整和振兴规划》2.2012年5月7日《智能制造装备产业“十二五”发展规划》正式发布。3.

稳步向自动化、数字化、集成化、网络化和智能化发展。4.目的：提升和改造传统制造业，提高我国制造业和装备的自动化与智能化水平，实现我国从制造大国向制造强国转变。Ⅰ、概述1

在制造业发展中，美、日、德、英均以装

备制造业作为主要支柱，重点发展。2韩国、东盟各国与我国的台湾地区，也都在把装备制造作为制造业的重中之重来发展。Ⅰ、概述美国福特公司早期装配生产线(1913年)二战期间Ⅰ、概述5个莫托曼机器人组成的自动化装配中心德国阿舒坦自动控制系统技术公司开发的5机器人水阀配件自动装配线。Ⅰ、概述美国波音公司的自动化装配车间一、背景设计是是灵魂魂1材料是是基础础2工艺是是保障障3测试是是关键键4制造业业保证证产品品质量量的20字方针针：测试——检测试试验或者测量试试验低压电电器制制造业业中保护电电器的检测技技术及及装备备Ⅰ、概述述保护特特性当供电电线路路发生生过载或或短路路等故故障时，在在供电电线路路起保保护作作用的的电器器（如如断路路器、、热继继电器器等））就会会动作作，使使电路路切断断以保保护供供电线线路、、用电电设备备等不不因过过载或或短路路等故故障而而烧毁毁。Ⅰ、概述述瞬时过过电流流脱扣扣器电路发发生短短路时时，为为了减减少短短路电电流造造成的的危害害，要要求断断路器器除了了在过过载时时能延延时动动作，，还要要在短短路时时瞬时时动作作。即即要求求断路路器有有两段保保护特特性。两段保保护特特性Ⅰ、概述述选择性性保护护：是指电电器中中多级级保护护元件件之间间的适适当分分工。。低压供供电线线路保护特特性配配合不不佳保护特特性配配合良良好Ⅰ、概述述tio过载长延时短路短延时短路瞬动i利用三段保护特性实现选择性保护。依靠短路电流大小和动作时间整定。三段保保护特特性实实现局局部选选择性性保护护Ⅰ、概述述试验样机出厂维护低压电电器试试验的的目的的Ⅰ、概述述试验的的分类类型式试试验常规试试验特殊试试验抽样试试验Ⅰ、概述述断路器器是保护电电器：过载保保护短路保保护漏电保保护保护电电机过过热保护线线路短短路保护人人体触触电保护电电器在在出厂厂前要要进行行保护护特性性的校校验和和测试试1.05In/2小时10In/0.2S30mA/即断Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术◆1.13/1.45In◆1小时快速等效◆

2.55In◆

10多秒◆合闸相相位随随机◆电流±20%新型瞬动源◆过零合闸◆≤3%一、新新型恒恒流源源技术术要解决决的关键技技术：稳定定、快快速、、可控控的恒恒流技技术Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术1、过载（（延时时）检检测恒恒流源源整流市电直流逆变脉冲滤波交流恒流输出脉宽调制Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术（1）单相过过载恒恒流源源原理理Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术主要技技术指指标电流稳稳定时时间不不大于于0.2S；精度高高：1%；波形失失真度度低：：THD≤3%；电能转转换效效率高高：≥≥90%；Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术真有效值测量负载特性检测恒流算法电流锁相控制PWM合成PWM合成PWM合成功率输出模块功率输出模块功率输出模块电流互感器电流互感器电流互感器（2）三相相恒流流源原原理ABCⅡ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术智能恒恒流源源系列列程控恒恒流源源600W~恒流源源20KW恒流模模块Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术传统（电工式）断路器瞬时特性测试系统原理10In±±20%2、短路（（瞬时时）保保护特特性测测试原原理12In动作8In不动作作Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术2、短路（（瞬时时）保保护特特性测测试原原理新型瞬动源◆过零合闸◆≤3%上限电流（≤3%）过零启动合格判定脱扣电流瞬时源上限电流（≤3%）脱扣时间Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术IGBT模块电流互感器核心控制模块模块智能正弦波调制模块上位机设置输出电流设置输出时间升流变压器整流滤波电压输出电流输出电流采样485通讯试品380V±10%三相四线直流输出（1）瞬时电电流源源原理理框图图Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术（2）特点:1:可在第第一个个输出出周波波达到到预设设的电电流;2:输出电电流误误差±±3%;3:可设置置输出出电流流,高倍电电流,低倍电电流,以及对对应的的周波波数;4:输出功功率可可达15KW或更高高;5:欠压,过热,过流等等保护护.Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术3、漏电保保护特特性测测试原原理

线性递增模式

恒流输出模式精密恒流电源动作时间动作电流电流：2mA-2A系统误差≤2%Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术二、智智能装装备通通信技技术监控设备1设备2设备3设备4通信技技术通信：：有线、、无线线、因因特网网Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术1、Modbus：1978年由Modicon公司（（施耐耐德电电气一一个品品牌））提出出，是是全球球第一一个用用于工工业现现场的的总线线协议议。物物理层层采用用RS－485、RS－422接口，，采用用请求求/应答的的主/从（单单主机机）方方式。。主站从站从站从站Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术单播模模式广播模模式Modbus帧Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术主站1主站2主站3从站1从站2从站3从站4从站5从站6令牌环2、Profibus-DP:是德国国国家家标准准DIN19245现场总总线。。国际际公认认的现现场总总线标标准，，用于于分散散外设设的高高速数数据传传送。。RS-485接口。。允许许组成成单主主站和和多主主站系系统。。Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术国际互互联网网-以太网网（802.3）以太网网（商商用以以太网网）：：应用广广泛遍布全全球技术成成熟能否引引入到到工业业控制制系统统？工业以以太网网Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术工业以以太网网与商商用以以太网网的区区别商用以太网工业以太网措施环境常温、少尘、少干扰温度、湿度、灰尘、干扰等环境恶劣布线、设备按工业要求性能数据量大、实时性低数据量小、实时性高、高可靠性冗余（双备份）、宽带、交换机、控制流量（<35%）Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术工业以以太网网有许许多种种类，，国际电电工委委员会会的IEC61158标准定定义了了多种种工业业以太太网，，如EPA实时以以太网网、ProfiNet实时以以太网网等。。1998年施耐德德公司司提出ModbusTCP，，是第一一家采采用TCP/IP以太网网用于于工业业自动动化领领域的的标准准协议议，施施耐德德公司司已经经为ModbusTCP注册了了502端口，，是至至今唯唯一获获得IANA(互联网网数字字分配配机构构)赋予TCP端口的的自动动化通通信协协议。。Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术ModbusTCP在以太太网上上传输输Modbus→ModbusTCP其它现现场总总路线线→ModbusTCP3、ModbusTCPⅡ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术将Modbus帧嵌入入到TCP帧中，，使其其成为为工业业以太太网应应用层层协议议，在以以太网网上传传输。Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术国内北京国内北京国内国际国际美国国内国际美国国际国内北京国际美国Modbus→ModbusTCP其它→ModbusTCP货物运运输货物运运输Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术Modbus→ModbusTCP国内北京国内北京国内国际国际美国海关网关（适配配器））ARM芯片ModbusModbusTCPIEEE802.3适配器Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术4、ZigBee和WiFy无线协协议：：ZigBee技术是是一种种短距距离无无线通通信技技术，，使用用频段段2.4GHz，数据据传输输速率率最高高为250Kb/s。星型网络树型网络网状网络协调器(Coordinator)路由器(Router)终端节点(EndDevice)Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术多协议议融合合通信信系统统Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术二、开开关电电器动动态冲冲击力力检测测新方方法1、冲击力力检测测的意意义接触器器电磁磁系统统电器电电接触触系统统冲击力力是影响响工业业开关关电器器动态闭闭合性性能的重要要参数数，对对其在在频繁繁闭合合过程程中的的稳定性性、可靠性性和使用寿寿命影响重重大。。开关电电器闭闭合过过程中中冲击击力大大小的的测量量，面面临两两个方方面的的难点点问题题：a)空间狭狭小；b)高耐冲冲击能能力。动能法法是一一种以运动动速度度为基基准的间接接测量量法，，只能能以速速度大大小间间接反反映电电器碰碰撞冲冲击程程度，，无法直直接给给出冲冲击值值。该方法法严重重依赖赖运动动部件件速度度的测量精精度目前在在工业业开关关电器器碰撞撞冲击击检测测中，，通常常采用用两种种方法法对其其冲击击程度度进行行测量量,动能法法和冲击力力传感感器。Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术需要假设冲击波波在被被测介介质中中的传传播损损耗忽略不不计。。传感器器体积积限制制，无无法测测量狭狭窄空空间内内触头碰碰撞产生的的冲击击力，，也无无法测测量触触头或或者铁铁心界面处处吸持力力的大小小。Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术第二种种是基于于冲击击力传传感器器的间接测测量法法。将普普通冲冲击力力传感感器置置于被被碰撞铁铁芯的的底部部，当动动铁芯芯撞击击静铁铁芯时时，冲冲击力力通过过钢体体直接接传递递给底底部，，进而而通过过底部部的冲冲击力力传感感器对对冲击击效果果进行行测量量。2、Galfenol合金智智能材材料外部冲冲击力力电信号号传感检检测Galfenol合金是是美国国海军军在2000年左右右研制制成功功的一一种既既有良良好机械性性能，又有有优良良磁致伸伸缩传传感效效应的新型型磁致致伸缩缩材料料，其其脆性性小，，抗拉强强度高高，能承承受转转矩、、拉伸和冲击等机械械载荷荷；合金在在工作作时将将外部部机械负负载信信号转换成成电信号号，从而而实现现力的的检测测与传传递。。Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术Galfenol磁致伸伸缩正正效应应：外加磁磁场改改变材材料尺尺寸与与形状状，可可以应应用于于驱动动领域域，H表示磁磁场，，L表示长长度尺尺寸，，i表示电电流Galfenol磁致伸伸缩逆逆效应应：外加应应力改改变材材料磁磁化率率，引引起感感应电电动势势，从从而可可以应应用于于传感感领域域，T表示外外加应应力Galfenol合金材材料测测力原原理Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术Galfenol磁化强强度（（Y轴）与与外加加应力力的关关系不同曲曲线族族代表表不同同偏置置磁场场将不同同外加加应力力下的的磁化化强度度换算算磁化化率(Y轴)，从而而可以以得到到不同同应力力条件件下磁磁化率率的对对于关关系，，通过磁磁化率率引起起的感感应电电动势势对外外加应应力(冲击力力)进行表表征Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术励磁线线圈电电压在L2端产生生感应电电动势势；当Galfenol合金承承受外外加负负载时时，由由于Galfenol合金磁化率率的改变变，线线圈L2两端产产生磁-机耦合合感应电电动势势，对该该信号号进行行解调，即可可得到到与冲冲击力力对应应的感应电电压信信号。数学原原理：：依据据磁化化率的的变化化，得得到感感应电电动势势，并并进行行解调调Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术增材制制造技技术，，将保保护材材料与与Galfenol材料进进行增增材加加工，，制造造出具具有抗抗冲击击性能能的传传感薄薄片；；旋转驱驱动器器超声波波发生生器材料加加工面面单层材材料加加工多层材材料加加工Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术超声增增材制制造加加工中中心（（美国国合作作方））Ⅱ、低压压电器器制造造业智智能检检测装装备关关键技技术1、智能电电源系系列程控恒恒流源源变频电电源600W~恒流源源20KW恒流模模块Ⅲ、低压电电器制制造过过程中中的检检测装装备及及其应应用2、智能检检测设设备系系列漏电特性台塑壳延时台塑壳瞬时台标准延时台半自动延时台Ⅲ、低压电电器制制造过过程中中的检检测装装备及及其应应用恒流源源3、小型断断路器器制造造检测测自动动化装装备装配铆合喷码延时校验瞬时校验移印耐压检测包装小型断路器生产工序小型断路器乐清600多万只(极)/天生产速度：1只/秒，2.8万只/天Ⅲ、低压电电器制制造过过程中中的检检测装装备及及其应应用自动生生产线线适用用量大大的生生产，，为适适应量量小品品种多多的订订单，，行业业内在在推广广U形精益生生产线。。10人一组，，空间占占用小，，换产品品快。Ⅲ、低压电器器制造过过程中的的检测装装备及其其应用中国人民民电器应应用场景景Ⅲ、低压电器器制造过过程中的的检测装装备及其其应用正泰电器器应用场场景