专利名称：一种防高温节能环保型低压开关柜的制作方法
技术领域：
本实用新型属于低压开关柜技术领域，尤其涉及一种新型的防高温节能环保型低 压开关柜。
背景技术：
低压开关柜对配电线路进行调节和控制，对柱上开关进行监控，完成遥测、遥控、 遥信，故障检测功能，执行配电主站下发的命令，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快 速恢复供电等功能，广泛应用于各种工业控制系统。传统的低压开关柜(图1)采用隔间式的箱体，而这种一体化的箱体结构复杂、制 造工艺困难、成本高、布局固定，不利于内部电气元件的查看、更换。而且传统的低压开关柜 箱体通常采用金属材料，室外开关柜白天受到太阳的直射，金属材料受热升温快，对内部电 气元件的工作正常性造成了一定影响。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对传统开关柜的不足，提供一种防高温节能环保型低压 开关柜。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的一种防高温节能环保型低压开关 柜，它主要由内外两厢式箱体部分和防高温控制系统部分组成。所述内外两厢式箱体部分 主要由一个外厢和若干个内厢组成，内厢置于外厢的承托板上，并通过悬挂环和承重环的 配合相连接；所述防高温控制系统部分由测温模块、控制模块和制冷模块依次相连组成。进一步地，所述测温模块主要由热电偶TE、电压放大器Z1、电阻R1、电阻&和电阻 R3组成。所述控制模块控制模块主要由A/D转换器U1、单片机U2、D/A转换器U3、电阻R4、电 阻&、可变电阻Rf、电容C1、电容C2,电容C3、电解电容C4、晶振E1、二极管D1、电压放大器Z2、 开关K、六反相斯密特触发器H组成。所述制冷模块主要由三极管VT、继电器J、二极管D2、 太阳能电池板S和若干个半导体制冷片T组成。本实用新型的有益效果是(1)内外两厢式的箱体结构，具有双重隔热的效果。(2)内外两厢通过可拆式的连接方式进行连接，使得内外厢制造工艺简单、布局灵 活、容易分离拆卸，利于内部电气元件的查看和更换。(3)内外两厢采用不同的材料，外厢采用SMC非金属复合材料，加强隔热效果，减 少热量的传递；内厢采用冷轧钢金属材料，达到防电磁干扰效果，并有利于内部半导体制冷 片的热量传出。(4)防高温控制系统，对内部进行温度监测、智能降温，达到防高温效果。(5)太阳能电池板的使用，既达到了隔热效果，又为防高温控制系统提供辅助能 量，起到节能环保作用。
图1为传统开关柜结构图；图2为半导体制冷原理图；图3为半导体制冷片结构图；图4为开关柜结构框图，其中，(a)是箱体结构示意图，(b)是防高温控制系统；图5为开关柜箱体和防高温控制系统位置关系图；图6为内外厢连接图；图7为防高温控制系统电路图；图8为防高温控制系统的工作流程；图中，陶瓷片1、金属片2、外厢3、内厢4、半导体制冷片5、测温热电偶6、太阳能电 池板7、铆钉8、承托板9、悬挂环10、承重环11。
具体实施方式
半导体制冷又称热电制冷或温差电制冷，是五十年代末发展起来的一种制冷技 术。半导体制冷的基本元件是热电偶，利用两种不同半导体材料(P型和η型)组成热电偶。 如图2所示。当直流电源接通时，两种材料中的电子和空穴在跨越P-N结的过程中吸热和 放热，因此上面吸热，温度降低，形成冷端，下面放热，温度升高，形成热端。防高温控制系统 就是利用半导体的热电制冷效应，达到防高温效果。利用热电制冷原理，将无数对ρ-η半导 体交错连接起来，就可以组成一个半导体制冷片(如图3所示)。其中半导体材料采用ρ型 及η型Bi2Te3Ib2Te3-Sb2Sii3的准三元合金材料，ρ-η半导体的连接片为金属片2，金属片2 外表面各加一层陶瓷片1，组成半导体制冷片。如图4所示，本实用新型新型防高温节能环保型开关柜由内外两厢式箱体部分和 防高温控制系统部分组成。内外两厢式箱体部分主要由一个外厢和置于外厢内的若干个内 厢组成。防高温控制系统部分由测温模块、控制模块、制冷模块依次相连组成。外厢采用非 金属复合材料，内厢采用金属材料。如图5所示，所述箱体部分和防高温控制系统的位置关系。防高温控制系统中，测 温模块的测温热电偶6和制冷模块的半导体制冷片5放置在内厢4，制冷模块的太阳能电池 板7覆盖在外厢3上表面。如图6所示，内外两厢式箱体部分，承重环11和承托板9通过铆钉8固定在外厢3 上，内厢4置于承托板9上，内厢4的悬挂环10与承重环11相配合，从而构成双重结构连接。图7示出本实用新型新型防高温节能环保型开关柜的防高温控制系统，防高温控 制系统由测温模块(图7a)、控制模块(图7b)、制冷模块(图7c)组成。测温模块、制冷模 块分别连接到控制模块。图7 (a)中，测温模块主要由热电偶TE、电压放大器\、电阻R1、电阻R2、电阻R3组 成，其中热电偶的TE —端连接到电阻队的一端，电阻队的另一端分别连接到电压放大器Z 的反相输入端和电阻&的一端，电阻&的另一端连接到电压放大器&的输出端，电阻R3的 一端连接到电压放大器\的同相输入端，电压放大器\的输出端连接到图7 (b)的A/D转 换器U1,热电偶TE的另一端、电压放大器的负电源端和电阻R3的另一端接地。[0028]图7 (b)中，控制模块主要由A/D转换器U1、单片机U2、D/A转换器U3、电阻R4、电阻 &、可变电阻Rf、电容C1、电容C2,电容C3、电解电容C4、晶振E1、二极管D1、电压放大器Z2、开 关K、六反相斯密特触发器H组成，其中，A/D转换器仏可以采用深圳市讯腾科技有限公司 ADC0801型号的产品、单片机队可以采用北京显周科技有限公司AT80C51型号的产品、D/A 转换器U3可以采用深圳市联微兴科技有限公司DAC0832型号的产品，六反相斯密特触发器 H可以采用浙江省温岭市红旗山电子工艺品厂的⑶40106型号的产品，但均不限于此。A/D转换器U1和D/A转换器U3分别通过并行口总线和单片机U2连接。测温模块 中的电压放大器\的输出端和A/D转换器U1中的UIN(+)端(10脚)相连，A/D转换器U1的 D。 叫端(13 20脚)通过8位并行口总线和单片机U2WPatl ~7端(1 8脚)相 连，A/D转换器U1中的云万端03脚)连接到单片机U2的RD端(14脚)、D/A转换器U3的
端O脚)，A/D转换器U1中的而端02脚)连接到单片机U2的WR端(14脚)，A/D转 换器U1的巧端04脚)连接到单片机U2的P2.4端05脚)，A/D转换器U1的J^端(21 脚)连接到单片机U2的P2.3端(24脚)，电容C1的一端连接到A/D转换器U1的CLK端(9 脚)和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接到A/D转换器U1的CLKR端(8脚)，A/D转换 器U1的Uinh端(11脚)、AGND端(12脚)、DGND端(13脚)和电容C1的另一端连接到地 端。单片机队中的RST端(9脚)连接到六反相斯密特触发器H的输出端，六反相斯密特触 发器H的输入端分别连接到二极管D1的正极端、电解电容C4的正极端、开关K的一端和电 阻&的一端，二极管D1的负极端、电阻&的另一端连接到电源，开关K的另一端和电解电 容C4的负极端接地，单片机U2 WXTALl端(19脚)分别连接到晶振E1的一端和电容C2的 一端，单片机U2的XTAL2端(18脚)连接到晶振E1的另一端、电容C3的一端，单片机U2的 GND端(20脚)、电容C2的另一端和电容C3的另一端接地，单片机U2的P0.7 Pao端(32 39脚)连接到D/A转换器U1的D7 D0,单片机U2的P2.2端(23脚)连接到图7 (c)的三极 管基极，D/A转换器U3的Vcc端(20脚)和Veef端(8脚)分别连接到12V和5V的电源，D/ A转换器仏的^端(11脚)连接到电压放大器&的负极输入端，电压放大器&的输出端 Vott连接到可变电阻&的一端和图7(c)的继电器J的常开端，可变电阻&的另一端连接到 D/A转换器U3的Rfb端(9脚)，电压放大器\的正电源端连接到12V的电源，D/A转换器U3 的5端(1 脚)、AGND 端(3 脚)、DGND 端(10 脚)、I02 端(12 脚)、J^端(17 脚)、^；端 (18脚)和电压放大器&的正极端、电源负电源端分别连接到地端。图7(c)中，制冷模块主要由三极管VT、继电器J、二极管D2、太阳能电池板S和若 干个半导体制冷片Τ( \、Τ2……)组成，其中，三极管VT的集电极连接到电源，三极管VT的 发射极连接到继电器J的线圈一端，继电器J的常闭端连接到二极管D2的负极端，继电器 J的公共端连接到半导体制冷片T的一端，二极管D2的正极端连接到太阳能电池板S的正 极端，继电器J的线圈另一端、太阳能电池板S的负极端和半导体制冷片T的另一端分别接 地。本实用新型的防高温控制系统的工作流程如图8所示，可分为以下步骤1.对系统的硬件参数进行初始化。2.测温模块测量温度，输出信号。3.控制模块比较信号值和初始化设定的阀值，判断信号值是否大于阀值，选择制 冷模块的工作模式。若是，步骤4;若否，步骤5。[0035]4.进入智能制冷模式，开启制冷模块停止太阳能电池板供能，根据信号值的大 小，调节提供给制冷模块的电压能大小，控制制冷强度。5.进入节能制冷模式，关闭制冷模块直接利用太阳能电池板提供制冷能量。
权利要求1.一种防高温节能环保型低压开关柜，其特征在于，它主要由内外两厢式箱体部分和 防高温控制系统部分组成；所述内外两厢式箱体部分主要由一个外厢和若干个内厢组成， 内厢置于外厢的承托板上，并通过悬挂环和承重环的配合相连接；所述防高温控制系统部 分由测温模块、控制模块和制冷模块依次相连组成。
2.根据权利要求1所述的防高温节能环保型低压开关柜，其特征在于，所述测温模块 主要由热电偶TE、电压放大器Zp电阻R1、电阻&和电阻R3组成；其中，所述热电偶TE —端 连接到电阻R1 —端，电阻R1的另一端分别连接到电压放大器Z的反相输入端和电阻&的 一端，电阻&的另一端连接到电压放大器\的输出端，电阻R3的一端连接到电压放大器Z1 的同相输入端，热电偶TE的另一端、电压放大器\的负电源端和电阻R3的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的防高温节能环保型低压开关柜，其特征在于，所述控制模块 控制模块主要由A/D转换器U1、单片机U2、D/A转换器U3、电阻R4、电阻&、可变电阻Rf、电容 C1^电容C2、电容C3、电解电容C4、晶振E1、二极管Dp电压放大器Z2、开关K、六反相斯密特触 发器H组成；其中，所述A/D转换器U1和D/A转换器U3分别通过并行口总线和单片机U2连 接；电容C1的一端连接到A/D转换器U1和电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接到A/D转换 器U1,电容C1的另一端接地；六反相斯密特触发器H的输出端接单片机U2，六反相斯密特触 发器H的输入端分别连接到二极管D1的正极、电解电容C4的正极、开关K的一端和电阻& 的一端，二极管D1的负极、电阻&的另一端连接电源，开关K的另一端和电解电容C4的负 极端接地，晶振E1的两端分别接电容C1和电容C2的一端，电容C1和电容C2的另一端接地， 电压放大器\的输出端接可变电阻&的一端。
4.根据权利要求1所述的防高温节能环保型低压开关柜，其特征在于，所述制冷模块 主要由三极管VT、继电器J、二极管D2、太阳能电池板S和若干个半导体制冷片T组成；其 中，所述三极管VT的集电极连接到电源，三极管VT的发射极连接到继电器J的线圈一端， 继电器J的常闭端连接到二极管込的负极端，继电器J的公共端连接到半导体制冷片T的 一端，二极管D2的正极端连接到太阳能电池板S的正极端，继电器J的线圈另一端、太阳能 电池板S的负极端和半导体制冷片T的另一端分别接地。
专利摘要本实用新型公开了一种防高温节能环保型低压开关柜，它由内外两厢式的箱体部分和防高温控制系统部分组成；所述内外两厢式箱体部分主要由一个外厢和若干个内厢组成，外厢和内厢通过悬挂环和承托板的双重结构连接；所述防高温控制系统部分由测温模块、控制模块、制冷模块依次相连组成；内外两厢式的箱体结构，具有双重隔热的效果，内外两厢通过可拆式的连接方式进行连接，使得内外厢制造工艺简单、布局灵活、容易分离拆卸，利于内部电气元件的查看和更换，防高温控制系统对内部进行温度监测、智能降温，达到防高温效果；太阳能电池板的使用，既达到了隔热效果，又为防高温控制系统提供辅助能量，起到节能环保作用。
文档编号F25B21/00GK201860051SQ20102059061
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者王贝, 王进, 衣建刚, 陆国栋 申请人:浙江大学