一种电力电容小车用电动摇臂装置设计与实现

【摘 要】随着国家经济的快速发展、居民生活水平的迅速提高，用电需求持续增加，发电厂、变电站及配套线路被大量建设。变电站作为电网的核心环节，担负着所在区域的供电任务。在变电站的例行检修、更换时，需要通过摇臂将电力电容小车从机柜中拉出或推进，转动摇臂需要很大的力量，对于男性完成这个没有困难，但对于女性来说难以转动摇臂。本文设计了一种电力电容小车用电动摇臂装置，使用电机实现对电力电容小车摇臂的转动，有效解决了在女性员工转动所带来的问题。

【关键词】电力电容；电动摇臂装置；装置设计

前言

电力系统是国家建设的基础，是国民经济的命脉所在。随着国家经济的快速发展、居民生活水平的迅速提高，用电需求持续增加，发电厂、变电站及配套线路被大量建设。变电站作为电网的核心环节，担负着所在区域的供电任务。在变电站的例行检修、更换时，需要通过摇臂将电力电容小车从机柜中拉出或推进，转动摇臂需要很大的扭矩，对于男性完成这个没有困难，但对于女性来说比较难以转动摇臂，现在变电站的女性工作人员的比例在逐渐增加，这就需要一种装置或设备来帮助女性来转动摇臂。针对存在的问题，本文提出了一种电力机柜用智能摇臂装置，可以比较好的解决存在的问题，有效提高劳动效率

1 装置的设计

电力机柜用智能摇臂装置的设计框图如图1所示，整个装置采用24V锂电池供电，摇臂的转动通过24V大扭矩电机拖动，按键控制电机驱动器实现正转、反转以及低速转动以便对准电力机柜的转轴；由于不同型号的电力机柜的转轴的位置不一、相同型号的电力机柜也有高度差异，需要在一定的范围可以调整，装置中放置电动千斤顶实现在高度上的调整。

图1 装置的设计框图

2 具体实施方式

装置直流电机驱动器选择BL-0410无刷直流电机驱动器，驱动器工作电压范围DC24V～48V，最大功率240W具有起停及转向控制、过流、过压及堵转保护、测速信号输出、故障报警输出、外部模拟量调速、制动快速停机等功能。驱动器的示意图如图2所示，左边为端口示意图，右边为驱动器。

对于装置速度的调节本有二种调速方式：一种是调节内部电位器调速，逆时针旋转驱动器面板上的电位器，电机转速减小，顺时针则转速增大；另一种为外部输入调速，将外接电位器的两个固定端分别接于驱动器的“VCC”和“GND”端，将调节端接于“SPEED”端，即可使用外接电位器（10K）调速，也可以通过其他的控制单元（如PLC、单片机等）输入模拟电压到“SPEED”端，实现调速，“SPEED”的接受范围为直流0V～5V对应电机转速为0～3000转/分。

电机正反转通过控制“DR+”与“DR-”端的连接情况来决定，如果“DR+”与“DR-”相互不连接的，那么电机正转，否则电机反转。

图2 电机驱动示意图

系统的实际连接电路原理图如图3所示，直流电机的驱动模块为MODERN1，模块中的DR+”与“DR-”相互不连接的，那么电机正转，否则电机反转，SPEED是控制电机的转速，按键S1通过电阻分压降低SPEED管脚的电压使电机的转速变慢，实现当对准的时候使电机卡头卡主转轴，S3、S4实现电机的快速转动实现电容小车的进出，当小车进入到最后位置的时候，由于扭矩增加，导致的电机工作电流极具增加，控制器出于自身安全的考虑限流为3A，超出后直接导致电机停转；MODERN2是电动千斤顶的驱动模块，千斤顶的工作电压为12V，故需要一个24V转12V的DC-DC模块实现电压转换，按键S5、S6实现电机的上下运动，确保电机的卡口与电容小车的卡口在同一个平面中；图中绿色的Battery Display为电池电量监测模块，实时显示当前的电量状态。

图3 系统连线图

3 总结

通过电动千斤顶实现直流电机的上下运动，便于实现转轴的对准；通过24V直流电机拖动带动电力机柜的转轴转动，实现电力电容小车的进出；通过锂电池供电实现在没有检修没有电源的时候可以正常工作。可以有效的实现在变电站检修时，女员工实现对电力电容的推进与拉出。