大学物理实验创新研究报

大学物理实验创新研究报告

项目名称：可调式过载保护开关

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大学物理实验室

可调式过载保护开关

姓名：学号：

摘要：市场上漏电开关的工作原理是：在一个铁芯上有两个组：一个输入电流绕组和一个输出电流绕组，当无漏电时，输入电流和输出电流相等，在铁芯上二磁通的矢量和为零，就不会在第三个绕组上感应出电势，否则第三绕组上就会感应电压形成，经放大去推动执行机构，使开关跳闸。我们的设计优势在于定额可以调节，如果所需电流比较大，可以进行调节，不至于断电。同时如果电流大于所调节的限定电流，同样也会断路保护。并且配有电流显示装置，可以随时观察到通过电流的大小，以便校准工作电路的工作状况，避免造成不必要的损失。

在用电器前面加漏电保护开关，用电器无漏电现象，但由于各次谐波在铁芯中形成的磁通矢量和由于铁芯的磁滞作用而不能为零，于是就出现了类似漏电的假象，使漏电保护器频繁跳闸。

过载保护开关用途与漏电开关一样，都是通过检测电流的大小来控制电路的通断。采用我们设计的这个可调式过载保护开关，可以随时调节电路中电流的大小，以满足用电器的要求，保护电路不被损坏。

我们这个装置设计的主要创新点在于，这个过载保护开关的过载标准是可以调节的，可以根据需要随时改变过载标准值的大小，与传统的保护开关不同，工作原理下面会介绍到。

作品构件说明：

上图为电路的设计图：A、B为两个铜管，以套丝连接，A外面包裹有适量的铜线圈，铜丝直径为3毫米，铜丝外有绝缘漆，只可沿线导电。C为长塑料管，安装在B管内，可以内外滑动，但不能与B相对转动，可以带动B一起转动，并可向里推直到可以将D推回原位，即图示位置。A为固定管，D为双簧片，可左右拨动，有一定弹性，下图为其制作方式。E为小钢

块，可以被A、B吸引。铜管上方的小方块为传感器，上方连接显示器和小单片机，可通过传感器处的电磁强度转换成电信号，通过单片机传输到显示上显示的电流数。

此图为双簧片的制作示意图，制作思路主要来源于女生的发卡，可以左右拨动。

设计原理:

线路接通电源，电流通过保护器到达双簧片，到达用电器。我们这个可调式保护器，就是一个可以调节电磁场大小的装置，但是当磁场过大时可以立刻使电流断开。首先，我们假设可调式保护器线圈匝数一定，磁场的大小可以通过线圈内有无磁介质控制，同时受电流大小影响，这时我们调节线圈内铜管的位置，并将其固定不动，那么所产生磁场的大小便有电流决定。当可调式保护器通过电流时，它周围就可以产生磁场，这样就会通过铜管上方的感应器，感应出磁场的大小，通过单片机的转换，换算成

电流大小，显示在显示器上，我们就可以知道通过电流的大小。这样我们就可以观察电流的大小，来调节两个铜管的相对位置，从而设定好用电器所需的电流。当意外发生时，通过线路的电流就突然增大，这样线圈产生的磁场会瞬间增大，线圈对左端小铁块的吸引力也就增大。达到一定程度时会使双簧片向右突然弯过来并自动固定，这时就切断了电路，保护了用电器的安全。

可行性分析：

通过的电流大小可以自己调节，不会由于用电器过多或过少而导致无法正常用电。并且使用方便，易操作。有保护装置，对用户而言，没有什么危险。无论是增加还是减少大功率用电器，只要改动调节设置，总会有一个位置适应电流的变化。但是如果将限制电流调节的过高，如果真的发生意外，如果通过电流没有达到设定大小，就不会断电保护，有可能会烧坏用电器。总体来说，有其使用的地方。

适用范围：

适合于工作电流比较大、但是相对稳定的用电保护。

电路中可调式保护装置，应该是以安全性、可靠性为第一的原则。我觉得我们的设计既满足安全性，又满足可靠性。而且成本低，比较好。

参考文献：

/article/11-05/2287011305612552_4.html?sort=19 29_1931_1932_0

/html/s135/2010-11/515813.htm

/view/2909015.htm