限流器国产化设计

王鹏

摘  要  本文简要介绍了某型号产品的主要电气部件（限流器）的国产化研制。

关键词  限流器;国产化

中图分类号：TM471      文献标识码：A      文章编号：1671-7597（2014）22-0029-01

某型号产品是用户某系统中的重要电气设备，目前用户使用的此产品是由国外引进，国内尚属空白，因使用年久，又缺乏备件，致使部分设备不能正常工作。针对这种形势，我厂主动承担了该产品的维修及零部件的国产化攻关工作，满足用户的需求。

1  产品用途

某型号产品具有完善的监控、显示、保护等功能，使用方便、操作简单，具有国内先进水平，该产品具有起动时间短、控制先进、电源稳定、结构紧凑、体积小、功率大、防护措施合理等优点，广泛应用于国防及石油勘探等领域。

该产品电控系统中的限流器是它的主要部件，适用于在启动状态下限制启动电机的启动电流。

2  组成及结构特点

限流器采用盒式壳体，安装在机组舱体中前部支架上方。

限流器由壳体、直流接触器、直流时间继电器、限流电阻、接线柱、圆形电连接器等组成，通过圆形电连接器和接线柱与外部电路相连接。

3  国产化方案

1）国产化原则。根据我们对国内现有的电气元器件功能、质量情况的了解，所选用的电子元器件都是通过国家质保体系认证和国际IECQISO9000质量认证，其国内现有的电气元器件完全可以达到样机的技术标准。因此国产化的原则，确定为用国产元器件设计电路，实现电气功能与样机相同，外形尺寸与样机相同，安装方式及信号定义相同，电平输入、输出的技术指标、传输方式不变，元器件的技术参数符合技术要求，接插件的输出输入端同原样机一致，使其与某型号产品电控系统相配套，又是国产化机组电气控制系统的一个组成单元。

2）工作原理分析。限流器的工作原理是：机组启动指令下达2s后，限流器接到“短接限流器”指令，接到指令后，限流器内部延时电路延时3.5s后，将限流电阻短接。

4  仿制过程

1）确立设计思想。在已有技术资料情况下，我们通过对原样机进行测绘和分析，弄清楚了其电气原理。根据我们对国内现有的电气元器件功能、质量情况的了解，我们确定为用国产元器件设计电路，实现电气功能与样机相同。原样机中，其内部的延时驱动电路由电阻、电容、二极管、三极管、稳压管等组成，元器件使用较多，线路连接也较为复杂。我们用一个时间继电器替代这部分电路，因为时间继电器既有延时功能，又有一定的驱动能力，完全符合各项技术要求，同时这样还可以简化电路的复杂程度，使电路的故障点减少，检查和维护也变得方便。

2）元器件选择原则。确定了设计思想后，查阅产品样本，查找符合设计要求的电气元器件，以此来检验设计思想的可行性。经过查阅，找到了所有符合设计要求的电气元器件，其结构方式、性能参数都等同于或优于原样机同类元器件，并执行国家标准，由此确立了国产化方案。

3）电路图纸的绘制。根据国产化方案合理准确绘出原理图，图中的电器符号采用国标，原理图力求清晰、准确，各个元器件有序布置，并根据电气原理图绘制电气接线图。

4）机械结构测绘与设计。测绘原样机机械尺寸，外形、内部结构、安装定位孔等尺寸，根据国产化方案所选元器件重新设计内部机械布局，由于限流器内部空间不大，各个器件位置相对紧凑，合理布局显得尤为重要，为此我们用Pro-E软件模拟限流器内部结构，将各个电气元器件和机加件在计算机中实现模拟安装，最后用CAD软件完成机械图纸的绘制。机械图纸的绘制均采用国标。

5）组装样机。按绘制的机加图纸外委生产厂家加工制作各机械部件，制作好的机加产品须经过严格检验后方能进行装配。电气元器件需先经过性能检验，然后才能使用。限流器产品的组装，按照国家标准执行。

6）仿制后功能的实现。

①性能试验。

经测试，国产化的限流器各电气指标均正常。

②对接试验。

将性能试验正常的限流器安装在功能正常的机组中，在机组原位置安装，限流器机械尺寸合适，各固定孔位准确，电缆与电连接器插头对接顺畅、接触良好，机组启动运行，各项技术指标均正常。

5  解决技术难点

1）限流电阻的设计。限流电阻的设计是限流器国产化的重要内容，在启动状态下，限制启动电机СТГ-3-2启动电流值是通过限流电阻实现的。

限流电阻的设计要考虑到以下几方面：

在启动状态下，通过限流电阻的电流平均值为（500±50）安培。

限流电阻的阻值为0.014×（1±10%）Ω。

限流电阻安装在限流器内部时，采用绝缘支撑，以防止限流电阻与壳体及其他部件接触。

考虑到限流电阻在工作状态下的温升，机械结构上应做散热设计。

2）时间继电器的选取。国产化的限流器中，我们用一个时间继电器替代俄制样件中延时驱动电路，时间继电器的选取需满足以下技术要求：

延时时间在（3.5±1）秒范围内，所选的时间继电器延时时间为3.5秒，定时准确度≤±10%，符合要求;

在启动状态下，时间继电器的实际工作电压为18～24V，所选的时间继电器的工作电压为21V±15%，符合要求;

时间继电器触点负载特性：0.1～2A;1～30Vd.c.;驱动能力符合要求，触点的工作电压符合要求。

3）用Pro-E软件协助完成机械设计。限流器由于体积小，所以内部电气元件和机加件安装的较为紧凑，同时得考虑限流电阻的散热问题和机电分离问题，所以限流器内部如何合理布局显得尤为重要，为此借助Pro-E软件对限流器内部进行合理布局，在计算机中用虚拟元件和模块进行虚拟装配，得到最佳效果后，用CAD软件绘制机械图纸，外委加工机加件，并完成最终的装配。

6  结束语

限流器国产化的成功为我们积累了一定的经验，在今后的工作中，我们要继续务实求干、谦虚谨慎、为企业和国家做更大的贡献。endprint