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开关电源保护电路
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空气压缩机是什么工作原理？为什么有的是间歇性运行，有的却是连续性工作？
容积型压缩机工作原理压缩气体体积
使单位体积内气体密度增加提高压缩空气压力；
速度型压缩机工作原理提高气体运速度
使气体具能转化气体压力能
提高压缩空气压力 空气压缩机定义　　空气压缩机（英文：air compressor）气源装置主体原机（通电机）机械能转换气体压力能装置压缩空气气压发装置　　机组组合压空压机空气压缩机种类　　空气压缩机种类按工作原理容积式压缩机往复式压缩机离式压缩机容积式压缩机工作原理压缩气体体积使单位体积内气体密度增加提高压缩空气压力；离式压缩机工作原理提高气体运速度使气体具能转化气体压力能提高压缩空气压力往复式压缩机(称塞式压缩机)工作原理直接压缩气体气体达定压力排空气压缩机　　现用空气压缩机塞式空气压缩机螺杆式空气压缩机(螺杆空气压缩机双螺杆空气压缩机单螺杆空气压缩机)离式压缩机及滑片式空气压缩机涡旋式空气压缩机面各种压缩机定义凸轮式膜片式扩散泵等压缩机没列入其用途特殊尺寸相较　　容积式压缩机--直接依靠改变气体容积提高气体压力压缩机　　往复式压缩机--容积式压缩机其压缩元件塞气缸内作往复运　　转式压缩机--容积式压缩机压缩由旋转元件强制运实现　　滑片式压缩机--转式变容压缩机其轴向滑片同圆柱缸体偏转作径向滑截留于滑片间空气压缩排　　液体-塞式压缩机--转容积式压缩机其水或其液体作塞压缩气体气体排　　罗茨双转式压缩机--属转容积式压缩机其两罗茨转互相啮合气体截住并其进气口送排气口没内部压缩　　螺杆压缩机--转容积式压缩机其两带螺旋型齿轮转相互啮合气体压缩并排　　速度型压缩机--转式连续气流压缩机其高速旋转叶片使通气体加速速度能转化压力种转化部发旋转叶片部发固定扩压器或流器挡板　　离式压缩机--属速度型压缩机其或旋转叶轮（叶片通侧面）使气体加速主气流径向　　轴流式压缩机--属速度型压缩机其气体由装叶片转加速主气流轴向　　混合流式压缩机--属速度型压缩机其转形状结合离式轴流式两者些特点　　喷射式压缩机--利用高速气体或蒸汽喷射流带走吸入气体扩压器混合气体速度转化压力空压机特点　　由电机直接驱压缩机使曲轴产旋转运带连杆使塞产往复运引起气缸容积变化由於气缸内压力变化通进气阀使空气经空气滤清器（消声器）进入气缸压缩行程由於气缸容积缩压缩空气经排气阀作用经排气管单向阀（止阀）进入储气罐排气压力达额定压力0.7MPa由压力关控制自停机储气罐压力降至0.5--0.6MPa压力关自联接启空气压缩机选择　　空气压缩机选择主要依据气系统工作压力流量　　气源工作压力应比气系统高工作压力高20%左右要考虑供气管道沿程损失局部损失系统某些工作压力要求较低采用减压阀供气空气压缩机额定排气压力低压（0.7~1.0MPa）、压（1.0~10MPa）、 高压（10~100MPa）超高压（100MPa）根据实际需求选择见使用压力般0.7-1.25结构示意　　首先按空压机特性要求选择空压机类型再根据气系统所需要工作压力流量两参数确定空压机输压力pc吸入流量qc终选取空压机型号　　（1）空压机输压力pc　　pc=p+∑△p　　pc：空压机输压力　　p：气执行元件高使用压力　　∑△p：气系统总压力损失　　般情况另∑△p=0.15~0.2MPa　　（2）空压机吸入流量qc　　设气罐qb=qmax　　设气罐qb=qsa　　qb：气系统提供流量　　qmax：气系统耗气量　　qsa：气系统平均耗气量　　空压机吸入流量qc=kqb　　qc：空压机吸入流量　　k：修系数主要考虑气元件、管接等处漏损、气系统耗气量估算误差、台气设备同使用利用率及增添新气设备能性等素般k=1.5~2.0.　　(3)空压机功率P　　p=（n+1）*k*p1*qc*(pc/p1)^{[(k-1)/[(n+1)*k]-1}/(k-1)*0.06空气压缩机用途　　a 、传统空气力：风工具凿岩机、风镐、气扳手气喷砂　　b 、仪表控制及自化装置加工刀具更换等c、车辆制门窗启闭　　d 、喷气织机用压缩空气吹送纬纱代替梭油空气压缩机　　e 、食品、制药工业利用压缩空气搅拌浆液　　f 、型船用柴油机起g 、风洞实验、通道换气、金属冶炼　　h 、油井压裂　　i、 高压空气爆破采煤　　j 、武器系统导弹发射、鱼雷发射　　k、潜艇沉浮、沉船打捞、海底石油勘探、气垫船　　l、 轮胎充气　　m、喷漆,　　n、 吹瓶机空气压缩机维护　　、各主要部件定期保养维护　　　使空压机能够靠运行保证机组使用寿命须制定详细维护计划执行定操作、定期维护、定期检查保养使空压机组保持清洁、油、污垢　　主要部件维护保养参照表进行：　　清洁周期　注意：　　A．按表维修及更换各部件必须确定：空压机系统内压力都已释放与其压力源已隔主电路关已经断且已做准合闸安全标识　　B．压缩机冷却润滑油更换间取决于使用环境、湿度、尘埃空气否酸碱性气体新购置空压机首运行500须更换新油按换油周期每4000更换运行足4000机器应每更换　　C．油滤器第机运行300-500必须更换第二使用2000更换则按间每2000更换　　D．维修及更换空气滤器或进气阀切记防止任何杂物落入压缩机主机腔内操作主机入口封闭操作完毕要用手按主机转向旋转数圈确定任何阻碍才能机　　E．机器每运行2000左右须检查皮带松紧度皮带偏松须调整,直至皮带张紧止；保护皮带整程需防止皮带受油污染报废　　F．每换油须同更换油滤器　　G．更换部件尽量采用原装公司部件否则现匹配问题供应商负责　　二、清洁冷却器　　空压机每运行2000h左右清除散热表面灰尘需风扇支架冷却器吹扫孔盖打用吹尘气枪冷却器进行吹扫直至散热表面灰尘吹扫干净尚若散热表面污垢严重难吹扫干净冷却器卸倒冷却器内油并四进口封闭防止污物进入用压缩空气吹除两面灰尘或用水冲洗吹干表面水渍装原位　　切记勿用铁刷等硬物刮除污物免损坏散热器表面　　三、排放冷凝水　　　空气水能油气离罐凝结特别潮湿气排气温度低于空气压力露点或停机冷却更冷凝水析油含水份造润滑油乳化影响机器安全运行：　　---造压缩机主机润滑良；　　---油气离效变差,油气离器压差变；　　---引起机件锈蚀　　应根据湿度情况制定冷凝水排放间表　　冷凝水排放　　应机器停机、油气离罐内压力、充冷却、冷凝水充沉淀进行早机前　　①拧油气离罐底部球阀前螺堵　　②缓慢打球阀排水直油流关闭球阀　　③拧球阀前螺堵工作原理　　四、安全阀　　安全阀整机厂前已调定供应商提倡用户私自调整安全阀确需调整则应劳安全部门或供应商维修员指导进行免造良　　五、维护工作建议　　　般用户提供些压缩机维护建议用户参考实行　　①每周：　　a.检查机组异声响泄漏；　　b检查仪表读数否确；　　c.检查温度显示否显示　　②每月：　　a.检查机内否锈蚀、松处锈蚀则锈油或涂漆松处紧；　　b.排放冷凝水　　③每三月：　　a.清除冷却器外表面及风扇罩、扇叶处灰尘；　　b.加注润滑油于电机轴承；　　c.检查软管化、破裂现象；　　d.检查电器元件清洁电控箱　　六、压缩机补油　　　运行状态压缩机油位应保持低与高油位间油影响离效油少影响机器润滑及冷却性能换油周期内油面低于低油位应及补充润滑油：　　①停机等内压释放完毕(确认系统压力)拉电源总关　　②打油气离罐加油口补充适量冷却润滑油　　③空气压缩机运行换油间参见定期维护保养表
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般用空压机都容积式通工作容积改变吸入空气升压 空压机都控制阀门压力达定能再增加压缩机用气量或停止用气减少必要浪费压缩机自停止用气压力低于设定压力压缩机自启-----像说停现象 用气量等于压缩机产气量压缩机停止直运转
空气机分为：1、速度式；2、容积式；容积式又分为回转式和往复式；回转式：（1）转子式；（2）螺杆式；（3）滑片式。往复式：（1）活塞式；（2）膜式。 　　空气压缩机按工作原理可分为速度式和容积式两大类。 　　速度式：是靠气体在高速旋转叶轮的作用，得到较大的动能，随后在扩压装置中急剧降速，使气体的动能转变成势能，从而提高气体压力。速度式主要有离心式和轴流式两种基本型式。 　　容积式：是通过直接压缩气体，使气体容积缩小而达到提高气体压力的目的、容积式根据气缸测活塞的特点又分为回转式和往复式两类。氧舱配制的空压机多数采用容积式。 　　回转式：活塞作旋转运动，活塞又称为转干，转子数量不等，气缸形状不一。回转式包括有转子式、螺杆式、滑片式等。 　　往复式：活塞做往复运动，气...
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出门在外也不愁开关电源常用的几种保护电路
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摘要: 评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压 ...
评价的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。开关电源常用的几种保护电路如下：1、防浪涌软启动电路开关电源的输入电路大都采用滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间，输入电压经整流桥（D1～D4）和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80％额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，开关电源处于正常运行状态。图1 采用晶闸管和限流电阻组成的软启动电路图2是采用K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。电源接通瞬间，输入电压经整流（D1～D4）和限流电阻R1对滤波电容器C1充电，防止接通瞬间的浪涌电流，同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时，K1动作，其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1，电源进入正常运行状态。限流的延迟时间取决于时间常（R2C2），通常选取为0.3～0.5s。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡，延迟电路可采用图3所示电路替代RC延迟电路。图2 采用继电器K1和限流电阻构成的软启动电路图3 替代RC的延迟电路2、过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明，温度每升高2℃，可靠性下降10％，温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6，为了避免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。图4 过压、欠压、过热保护电路图4是仅用一个4比较器LM339及几个分立元器件构成的过压、欠压、过热保护电路。取样电压可以直接从辅助控制电源整流滤波后取得，它反映输入电源电压的变化，比较器共用一个基准电压，N1.1为欠压比较器，N1.2为过压比较器，调整R1可以调节过、欠压的动作阈值。N1.3为过热比较器，RT为负温度系数的热敏电阻，它与R7构成分压器，紧贴于功率开关器件IGBT的表面，温度升高时，RT阻值下降，适当选取R7的阻值，使N1.3在设定的温度阈值动作。N1.4用于外部故障应急关机，当其正向端输入低电平时，比较器输出低电平封锁PWM驱动信号。由于4个比较器的输出端是并联的，无论是过压、欠压、过热任何一种故障发生，比较器输出低电平，封锁驱动信号使电源停止工作，实现保护。如将电路稍加变动，亦可使比较器输出高电平封锁驱动信号。3、缺相保护电路由于电网自身原因或电源输入接线不可靠，开关电源有时会出现缺相运行的情况，且掉相运行不易被及时发现。当电源处于缺相运行时，整流桥某一臂无电流，而其它臂会严重过流造成损坏，同时使逆变器工作出现异常，因此必须对缺相进行保护。检测电网缺相通常采用电流或电子缺相检测电路。由于检测成本高、体积大，故开关电源中一般采用电子缺相保护电路。图5是一个简单的电子缺相保护电路。三相平衡时，R1～R3结点H电位很低，光耦合输出近似为零电平。当缺相时，H点电位抬高，光耦输出高电平，经比较器进行比较，输出低电平，封锁驱动信号。比较器的基准可调，以便调节缺相动作阈值。该缺相保护适用于三相四线制，而不适用于三相三线制。电路稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。图5 三相四线制的缺相保护电路图6是一种用于三相三线制电源缺相保护电路，A、B、C缺任何一相，光耦器输出电平低于比较器的反相输入端的基准电压，比较器输出低电平，封锁PWM驱动信号，关闭电源。比较器输入极性稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。这种缺相保护电路采用光耦隔离强电，安全可靠，RP1、RP2用于调节缺相保护动作阈值。图6 三相三线制的缺相保护电路4、短路保护开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电子开关器件。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率di/dt过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可在器件内部产生擎住效应使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。在短路电流出现时，为了避免关断电流的di/dt过大形成过电压，导致IGBT锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。在检测到过流信号后首先是进入降栅保护程序，以降低故障电流的幅值，延长IGBT的短路承受时间。在降栅动作后，设定一个固定延迟时间用以判断故障电流的真实性，如在延迟时间内故障消失则栅压自动恢复，如故障仍然存在则进行软关断程序，使栅压降至0V以下，关断IGBT的驱动信号。由于在降栅压程序阶段集电极电流已减小，故软关断时不会出现过大的短路电流下降率和过高的过电压。采用软降栅压及软关断栅极驱动保护，使故障电流的幅值和下降率都能受到限制，过电压降低，IGBT的电流、电压运行轨迹能保证在安全区内。在设计降栅压保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如7.5V），降栅压速度不要太快，一般可采用2μs下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如5V以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇“打嗝”的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。下面介绍几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。图7是利用IGBT过流时Vce增大的原理进行保护的电路，用于专用驱动器EXB841。EXB841内部电路能很好地完成降栅及软关断，并具有内部延迟功能，以消除干扰产生的误动作。含有IGBT过流信息的Vce不直接送至EXB841的集电极电压监视脚6，而是经快速恢复VD1，通过比较器IC1输出接至EXB841的脚6，其目的是为了消除VD1正向压降随电流不同而异，采用阈值比较器，提高电流检测的准确性。如果发生过流，驱动器EXB841的低速切断电路慢速关断IGBT，以避免集电极电流尖峰脉冲损坏IGBT器件。图7 采用IGBT过流时Vce增大的原理进行保护图8是利用电流传感器进行过流检测的IGBT保护电路，电流传感器（SC）初级（1匝）串接在IGBT的集电极电路中，次级感应的过流信号经整流后送至比较器IC1的同相输入端，与反相端的基准电压进行比较，IC1的输出送至具有正反馈的比较器IC2，其输出接至PWM控制器UC3525的输出控制脚10。不过流时，VA&Vref，VB=0.2V，VC&Vref，IC2输出低电平，PWM控制器正常工作。(a) 电路原理图&(b) PWM控制电路的输出驱动波形图图8 利用电流传感器进行过流检测的IGBT保护电路当出现过流时，电流传感器检测的整流电压升高，VA&Vref，VB为高电平，C3充电使VC&Vref，IC2输出高电平（大于1.4V），关闭PWM控制电路。因无驱动信号，IGBT关闭，而电源停止工作，电流传感器无电流流过，使VA&Vref，VB=0.2V，C3经R1放电，当C3放电到使VC&Vref时，IC2又输出低电平，电源重新进入工作状态，如果过流继续存在，保护电路又回复到原来的限流保护工作状态，反复循环使PWM控制电路的输出驱动波形处于间隔输出状态，如图8(b)所示波形。电位器RP1调整比较器过流动作阈值。电容器C3经D5快速充电，经R1慢速放电，只要合理地选择R1，C3的参数，使PWM驱动信号关闭时间t2&&t1，可保证电源进入睡眠状态。正反馈电阻R7保证IC2只有高、低电平两种状态，D5，R1，C3充放电电路，保证IC2输出不致在高、低电平之间频繁变化，即IGBT不致频繁开通、关断而损坏。图8 利用电流传感器进行过流检测的IGBT保护9是利用IGBT（V1）过流集电极电压检测和电流传感器检测的综合保护电路，电路工作原理是：负载短路（或IGBT因其它故障过流）时，V1的Vce增大，V3门极驱动电流经R2，R3分压器使V3导通，IGBT栅极电压由VD3所限制而降压，限制IGBT峰值电流幅度，同时经R5C3延迟使V2导通，送去软关断信号。另一方面，在短路时经电流传感器检测短路电流，经比较器IC1输出的高电平使V3导通进行降栅压，V2导通进行软关断。图9 综合过流保护电路图10是应用检测IGBT集电极电压的过流保护原理，采用软降栅压、软关断及降低工作频率保护技术的短路保护电路。图10正常工作状态，驱动输入信号为低电平时，光耦IC4不导通，V1，V3导通，输出负驱动电压。驱动输入信号为高电平时，光耦IC4导通，V1截止而V2导通，输出正驱动电压，功率开关管V4工作在正常开关状态。发生短路故障时，IGBT集电极电压增大，由于Vce增大，比较器IC1输出高电平，V5导通，IGBT实现软降栅压，降栅压幅度由稳压管VD2决定，软降栅压时间由R6C1形成2μs。（/版权所有）同时IC1输出的高电平经R7对C2进行充电，当C2上电压达到稳压管VD4的击穿电压时，V6导通并由R9C3形成约3μs的软关断栅压，软降栅压至软关断栅压的延迟时间由时间常数R7C2决定，通常选取在5～15μs。V5导通时，V7经C4R10电路流过基极电流而导通约20μs，在降栅压保护后将输入驱动信号闭锁一段时间，不再响应输入端的关断信号，以避免在故障状态下形成硬关断过电压，使驱动电路在故障存在的情况下能执行一个完整的降栅压和软关断保护过程。V7导通时，光耦IC5导通，时基电路IC2的触发脚2获得负触发信号，555输出脚3输出高电平，V9导通，IC3被封锁，封锁时间由定时元件R15C5决定（约1.2s），使工作频率降至1Hz以下，驱动器的输出信号将工作在所谓的“打嗝”状态，避免了发生短路故障后仍工作在原来的频率下，连续进行短路保护导致热积累而造成IGBT损坏。只要故障消失，电路又能恢复到正常工作状态。开关电源保护功能虽属电源装置电气性能要求的附加功能，但在恶劣环境及意外事故条件下，保护电路是否完善并按预定设置工作，对电源装置的安全性和可靠性至关重要。验收技术指标时，应对保护功能进行验证。开关电源的保护方案和电路结构具有多样性，但对具体电源装置而言，应选择合理的保护方案和电路结构，以使得在故障条件下真正有效地实现保护。文中所述的保护电路可以灵活组合使用，以简化电路结构和降低成本。
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