黃煒

摘 要：眾多科研院所用的某些儀器設(shè)備，一方面由于相關(guān)工作的需要，需24小時不間斷地運行;另一方面，受限于實際情況，相關(guān)設(shè)備只能在散熱條件相對簡陋的環(huán)境下使用。因此，一旦運行環(huán)境過溫，則設(shè)備不僅會因過熱而損壞，同時可能誘發(fā)火災(zāi)。為此，研制一種能對運行環(huán)境溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，當(dāng)環(huán)境溫度超過設(shè)定閾值即切斷供電的保護(hù)開關(guān)，對于簡陋條件下大功率科研設(shè)備的安全使用具有一定的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：大功率;大功率

一、研究方案

“溫度控制”是與“過溫斷電保護(hù)”相近的概念。目前，市售的相關(guān)溫度控制器如普彩PC-PW2、星河XH-W2102及品益PS-SM5等產(chǎn)品的基本原理如圖1所示：

在供電電源及功率設(shè)備之間安裝電磁開關(guān)，溫度傳感器實時感知運行環(huán)境溫度并傳輸?shù)娇刂破?控制器用于判斷環(huán)境溫度是否處于設(shè)定的區(qū)間并向電磁開關(guān)輸出控制信號，其供電電源的輸入端接駁到電磁開關(guān)的進(jìn)線;溫控設(shè)備用于調(diào)節(jié)運行環(huán)境溫度。則當(dāng)運行環(huán)境溫度不在設(shè)定的范圍時，電磁開關(guān)切斷功率設(shè)備供電[1]。當(dāng)環(huán)境溫度恢復(fù)到設(shè)定的范圍時，電磁開關(guān)閉合，功率設(shè)備繼續(xù)運行。上述產(chǎn)品具有環(huán)境溫度恢復(fù)即重新供電的特點，因此，當(dāng)溫控設(shè)備不能有效工作時，可能使功率設(shè)備因運行環(huán)境的溫度波動而反復(fù)處于開機/關(guān)機的震蕩狀態(tài)，嚴(yán)重時不僅造成了設(shè)備的損壞，同時可能誘發(fā)電氣火災(zāi)。因此，當(dāng)運行環(huán)境過溫時，徹底關(guān)閉電源供電，待故障排除后重新供電，才能確保功率設(shè)備的運行安全。過溫斷電保護(hù)的原理如圖2所示：

基本原理如下：

第一，在供電電源和功率設(shè)備之間用分勵脫扣開關(guān)代替普通的電磁開關(guān)。分勵脫扣開關(guān)具有合閘、關(guān)斷、脫扣三種狀態(tài)，可通過外部激勵信號，使處于合閘狀態(tài)的開關(guān)脫扣，達(dá)到切斷電源供電的目的。再次供電，需人工手動復(fù)位并合閘;

第二，控制器通過溫度傳感器實時監(jiān)測運行環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度大于給定閾值時，向分勵脫扣開關(guān)輸出脫扣激勵信號;

第三，為有效避免功率設(shè)備進(jìn)入開機/關(guān)機的震蕩工作模式，控制器直流電源的輸入端接駁到分勵脫扣開關(guān)的輸出端。當(dāng)脫扣開關(guān)脫扣后，同時切斷了控制器的供電，人工復(fù)位合閘后，控制器重新啟動工作。

二、研制過程

根據(jù)圖2，選擇主要器件如圖3所示：

第一，德力西CDM3 3340分勵脫扣開關(guān)。額定電流100A，帶分勵脫扣器，可在外部24V脫扣信號的激勵下脫扣，脫扣激勵信號不得超過2秒。脫扣后合閘需手動復(fù)位;

第二，河XH-W3001溫度控制器?？販胤秶?50～110℃，標(biāo)配1米防水溫度探頭，控溫范圍可設(shè)置。帶繼電器24V控制輸出，可直接驅(qū)動24V分勵脫扣器工作;

第三，芯W(wǎng)X-DC2416AC/DC電源。交流220V輸入，直流24V6A輸出，用于溫度控制器及分勵脫扣器的直流供電;

除上述主要部件外，尚需導(dǎo)線若干用于部件之間的電氣連接;24V直流散熱風(fēng)扇及撥動開關(guān)各一個。組裝過程如圖4所示：

圖4中，（1）是開關(guān)內(nèi)部接線示意圖：24V電源的交流端接分勵脫扣開關(guān)的Load輸出端，直流輸出分別為散熱風(fēng)扇及溫度控制器供電;溫度控制器的繼電器控制輸出端連接到分勵脫扣器;分勵脫扣開關(guān)的Line輸入端接入到供電回路，Load輸出端為功率負(fù)載供電。（2）是開關(guān)外觀，其中的波動開關(guān)串接在分勵脫扣器與溫度控制器的輸出回路上，用于消除相互間的影響。

部件組裝完畢且確認(rèn)無誤后，關(guān)閉撥動開關(guān)，將分勵脫扣開關(guān)的Line輸入端接入供電回路，輸出端接功率負(fù)載同時合閘。此時，溫度控制器的屏幕顯示溫度傳感探頭感知的當(dāng)前溫度。根據(jù)說明書設(shè)置溫度控制器為制冷模式，并分別設(shè)置溫度上下限，設(shè)置完畢后打開撥動開關(guān)，過溫斷電保護(hù)開關(guān)進(jìn)入溫度檢測及保護(hù)模式。

三、應(yīng)用案例

某校某實驗室的小型密封機柜，內(nèi)部安裝了非自動空調(diào)，由不間斷電源UPS為交換機、路由器、服務(wù)器等若干設(shè)備供電，因研究需要這些設(shè)備需24小時運行。某次經(jīng)歷了停電并恢復(fù)供電過程后，其它設(shè)備繼續(xù)工作而空調(diào)停工，導(dǎo)致密封機柜內(nèi)部溫度升高，燒毀了部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。為此，在設(shè)備與UPS供電回路之間安裝了本文提及的大功率過溫斷電保護(hù)開關(guān)，雖然在后繼的幾個月中經(jīng)歷的數(shù)次停電，但斷電保護(hù)開關(guān)都在溫度過高時及時切斷了設(shè)備供電，有效避免了設(shè)備燒毀，確保了財產(chǎn)安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 藍(lán)偉.煤礦高壓防爆開關(guān)保護(hù)裝置設(shè)計與研究[J].機械管理開發(fā)，2018（10）：30-31