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1、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,、概 述 、低压电器制造业智能检测装备关键技术 、低压电器制造过程中的检测装备及其应用 、温州大学相关科研机构、研究方向简介,提 纲,、概 述,上半年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。
2、,新的内涵,？,、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,、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,、概 述,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。,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。,、概 述,美国福特公司早期装配生产线,(1913年),二战期间,、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。,、概 述,美国波音公司的自动化装配车间,一、背 景,设计是灵魂,材料是基础,工艺是保障,测试是关键,制造业
3、保证产品质量的20字方针：,测试检测试验或者测量试验,低压电器制造业中保护电器的检测技术及装备,、概 述,保护特性 当供电线路发生过载或短路等故障时，在供电线路起保护作用的电器（如断路器、热继电器等）就会动作，使电路切断以保护供电线路、用电设备等不因过载或短路等故障而烧毁。,、概 述,瞬时过电流脱扣器 电路发生短路时，为了减少短路电流造成的危害，要求断路器除了在过载时能延时动作，还要在短路时瞬时动作。即要求断路器有两段保护特性。,两段保护特性,、概 述,选择性保护：是指电器中多级保护元件之间的适当分工。,低压供电线路,保护特性配合不佳,保护特性配合良好,、概 述,三段保护特性实现局部选择性保护
4、,、概 述,低压电器试验的目的,、概 述,试验的分类,型式试验 常规试验 特殊试验 抽样试验,、概 述,断路器是保护电器： 过载保护 短路保护 漏电保护,保护电机过热,保护线路短路,保护人体触电,保护电器在出厂前要进行保护特性的校验和测试,1.05In/2小时,10In/0.2S,30mA/即断,、低压电器制造业智能检测装备关键技术, 1.13/1.45In 1小时,合闸相位随机 电流20%,一、新型恒流源技术,要解决的关键技术：稳定、快速、可控的恒流技术,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,1、过载（延时）检测恒流源,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,（1）单相过载恒流源原理,、低压电
5、器制造业智能检测装备关键技术,主要技术指标 电流稳定时间不大于0.2S； 精度高：1%； 波形失真度低：THD3%； 电能转换效率高：90%；,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,（2）三相恒流源原理,A,B,C,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,智能恒流源系列,程控恒流源,600W恒流源20KW,恒流模块,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,传统（电工式）断路器瞬时特性测试系统原理,10In20%,2、短路（瞬时）保护特性测试原理,12In动作,8In不动作,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,2、短路（瞬时）保护特性测试原理,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,（1）瞬时电流源
6、原理框图,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,（2）特点: 1: 可在第一个输出周波达到预设的电流; 2: 输出电流误差3%; 3: 可设置输出电流,高倍电流,低倍电流,以及对应的周波数; 4: 输出功率可达15KW或更高; 5: 欠压,过热,过流等保护.,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,3、漏电保护特性测试原理,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,二、智能装备通信技术,通信技术,通信：有线、无线、因特网,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,1、Modbus：1978年由Modicon公司（施耐德电气一个品牌）提出，是全球第一个用于工业现场的总线协议。物理层采用RS485、RS42
7、2接口，采用请求/应答的主/从（单主机）方式。,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,单播模式,广播模式,Modbus帧,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,2、Profibus-DP:是德国国家标准DIN19245现场总线。国际公认的现场总线标准，用于分散外设的高速数据传送。RS-485接口。允许组成单主站和多主站系统。,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,国际互联网-以太网（802.3）,以太网（商用以太网）：,应用广泛 遍布全球 技术成熟,能否引入到工业控制系统？,工业以太网,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,工业以太网与商用以太网的区别,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,工
8、业以太网有许多种类，国际电工委员会的IEC61158标准定义了多种工业以太网，如EPA实时以太网、ProfiNet实时以太网等。,1998年施耐德公司提出Modbus TCP，是第一家采用TCP/IP以太网用于工业自动化领域的标准协议，施耐德公司已经为Modbus TCP注册了502端口，是至今唯一获得IANA(互联网数字分配机构)赋予TCP端口的自动化通信协议。,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,Modbus TCP在以太网上传输 ModbusModbus TCP 其它现场总路线Modbus TCP,3、Modbus TCP,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,将Modbus帧嵌入到T
9、CP帧中，使其成为工业以太网应用层协议，在以太网上传输。,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,ModbusModbus TCP,其它Modbus TCP,货物运输,货物运输,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,ModbusModbus TCP,海关,网关 （适配器）,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,4、ZigBee和WiFy无线协议： ZigBee技术是一种短距离无线通信技术，使用频段2.4GHz，数据传输速率最高为250Kb/s。,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,多协议融合通信系统,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,、低压电器制造业智
10、能检测装备关键技术,二、开关电器动态冲击力检测新方法,1、冲击力检测的意义,接触器电磁系统,电器电接触系统,冲击力是影响工业开关电器动态闭合性能的重要参数，对其在频繁闭合过程中的稳定性、可靠性和使用寿命影响重大。,开关电器闭合过程中冲击力大小的测量，面临两个方面的难点问题：a) 空间狭小；b) 高耐冲击能力。,动能法是一种以运动速度为基准的间接测量法，只能以速度大小间接反映电器碰撞冲击程度，无法直接给出冲击值。,该方法严重依赖运动部件速度的测量精度,目前在工业开关电器碰撞冲击检测中，通常采用两种方法对其冲击程度进行测量,动能法和冲击力传感器。,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,需要假设冲击
11、波在被测介质中的传播损耗忽略不计。,传感器体积限制，无法测量狭窄空间内触头碰撞产生的冲击力，也无法测量触头或者铁心界面处吸持力的大小。,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,第二种是基于冲击力传感器的间接测量法。将普通冲击力传感器置于被碰撞铁芯的底部，当动铁芯撞击静铁芯时，冲击力通过钢体直接传递给底部，进而通过底部的冲击力传感器对冲击效果进行测量。,2、Galfenol合金智能材料,外部冲击力,电信号,传感检测,Galfenol合金是美国海军在2000年左右研制成功的一种既有良好机械性能，又有优良磁致伸缩传感效应的新型磁致伸缩材料，其脆性小，抗拉强度高，能承受转矩、拉伸和冲击等机械载荷；,合金
12、在工作时将外部机械负载信号转换成电信号，从而实现力的检测与传递。,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,Galfenol磁致伸缩正效应：外加磁场改变材料尺寸与形状，可以应用于驱动领域，H表示磁场，L表示长度尺寸，i表示电流,Galfenol磁致伸缩逆效应：外加应力改变材料磁化率，引起感应电动势，从而可以应用于传感领域，T表示外加应力,Galfenol合金材料测力原理,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,Galfenol磁化强度（Y轴）与外加应力的关系 不同曲线族代表不同偏置磁场,将不同外加应力下的磁化强度换算磁化率(Y轴)，从而可以得到不同应力条件下磁化率的对于关系， 通过磁化率引起的感应电
13、动势对外加应力(冲击力)进行表征,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,励磁线圈电压 在L2端产生感应电动势 ；当Galfenol合金承受外加负载时，由于Galfenol合金磁化率的改变，线圈L2两端产生磁-机耦合感应电动势，对该信号进行解调，即可得到与冲击力对应的感应电压信号。,数学原理：依据磁化率的变化，得到感应电动势，并进行解调,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,增材制造技术，将保护材料与Galfenol材料进行增材加工，制造出具有抗冲击性能的传感薄片；,旋转驱动器,超声波发生器,材料加工面,单层材料加工,多层材料加工,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,超声增材制造加工中心（美国
14、合作方）,、低压电器制造业智能检测装备关键技术,1、智能电源系列,程控恒流源,变频电源,600W恒流源20KW,恒流模块,、低压电器制造过程中的检测装备及其应用,2、智能检测设备系列,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,、低压电器制造过程中的检测装备及其应用,恒流源,3、小型断路器制造检测自动化装备,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,、低压电器制造过程中的检测装备及其应用,自动生产线适用量大的生产，为适应量小品种多的订单，行业内在推广U形精益生产线。,10人一组，空间占用小，换产品快。,、低压电器制造过程中
15、的检测装备及其应用,中国人民电器应用场景,、低压电器制造过程中的检测装备及其应用,正泰电器应用场景,、低压电器制造过程中的检测装备及其应用,浙江电器开关应用场景,、低压电器制造过程中的检测装备及其应用,2、触点连接技术,3、模拟工作条件、在线检测技术,4、多MCU协调工作技术,5、网络、数据库技术,1、集中式多点温度控制技术,4、电子组件板高温带电老化智能检测系统,、低压电器制造过程中的检测装备及其应用,正泰电器应用现场,德力西电器应用现场,天正电器应用现场,线路板,老化检测箱,、低压电器制造过程中的检测装备及其应用,、温州大学相关科研机构、研究方向,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 浙江省智能电网用低压电器技术重点科技创新团队 浙江省低压电器产业技术创新战略联盟 温州市智能电子电器行业研究中心 温州大学电器研究所,研究方向：,、温州大学相关科研机构、研究方向,温升、电寿命、特性试验（32KA,0-15V）,接通和分断、短时耐受 电流试验室（20KA，0.2S）,、温州大学相关科研机构、研究方向,电弧特性试验 （180KA，5个衰减波）,2万帧/秒高速摄像机,、温州大学相关科研机构、研究方向,积分球,磁特性测量实验室,、温州大学相关科研机构、研究方向,EMC试验室,、温州大学相关科研机构、研究方向,谢谢！,
