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研究生:莊凱翔
研究生(外文):Kai-Shiang Juang
論文名稱:用於低壓直流應用之形狀記憶合金電熱式電斷路器之研發
論文名稱(外文):Development of Shape Memory Alloy Electrothermal Circuit Breakers for DC Low Voltage Application
指導教授:潘吉祥潘吉祥引用關係
指導教授(外文):Chi-Hsiang Pan
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:形狀記憶合金電熱雙穩態結構斷路器
外文關鍵詞:Shape Memory AlloyElectrothermalBistable StructureCircuit Breaker
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隨著科技發展3C產品的種類越來越多也越精密,在電源供應方面皆使用低壓直流電,因此本研究製作一個適用於低壓直流且體積小、可感應小電流變化進行過載保護的形狀記憶合金電熱式電斷路器,對3C產品提供多一層保護。
本研究之電斷路器主要元件有形狀記憶合金致動器與雙穩態結構,此種設計方式可免除為了使形狀記憶合金致動器能夠精準定位的複雜性控制分析,且有利於縮小電斷路器的體積。針對形狀記憶合金和雙穩態結構進行實驗量測,設計出可承受不同過載電流的電斷路器,以用於不同條件下的過載保護。經實驗證明當系統迴路發生故障,該電斷路器能在電流達到過載設定值時跳脫,有效保護負載元件並可迅速回復供電。

DC low voltages are applied to the precise 3C products more and more. Therefore, an electrothermal circuit breaker using shape memory alloy is developed to protect over power or short circuit of 3C products. The main components of the novel electrothermal circuit breaker to function at a predetermined current threshold are shape memory alloy actuators and a bistable structure. The construction of the circuit breaker is compact and can be miniaturized easily. By altering the design parameters of the solenoid or bistable structure or contact latch, an array of circuit breakers are available to detect a variety of current thresholds. The circuit breaker can be reset automatically and immediately to restore power without delay.
摘 要....................................i
ABSTRACT..................................ii
致 謝..................................iii
目 錄...................................iv
表 目 錄...................................vi
圖 目 錄..................................vii
第一章 緒論.................................1
1.1 前言...................................1
1.2 文獻回顧................................1
1.3 研究動機與目的...........................3
1.4 論文架構................................4
第二章 電熱式電斷路器作動原理..................5
2.1 前言....................................5
2.2 形狀記憶合金致動器作動原理.................7
2.2.1 形狀記憶合金起源.......................11
2.2.2 形狀記憶合金的組成與製造................13
2.2.3 形狀記憶合金的變形原理..................15
2.2.4 形狀記憶效應及擬彈性效應................18
2.3 雙穩態結構作動原理.......................19
2.3.1 柔性連結系統...........................22
2.3.2 雙穩態機制介紹.........................22
第三章 電熱式電斷路器之設計與製造..............24
3.1 構想設計................................24
3.2 形狀記憶合金致動器之設計分析與製造.........26
3.2.1 實驗材料與設備介紹.....................27
3.2.2 形狀記憶合金製造與量測..................29
3.2.3 量測結果與討論.........................35
3.2.4 致動器的選用及性能測試..................48
3.3 雙穩態結構之設計分析與製造.................50
3.3.1 雙平行彎曲梁設計與量測..................50
3.3.2 量測結果與討論.........................52
3.3.3 雙穩態結構的選用.......................58
3.3.4 雙穩態結構製造.........................59
3.4 移動式接觸開關之設計分析與製造.............60
3.5 電熱式電斷路器組裝........................62
第四章 電熱式電斷路器之測試與討論...............64
4.1 過載電流測試與模擬實驗.....................64
4.2 短路測試.................................66
4.3 環境溫度測試..............................67
第五章 結論與未來展望..........................68
參考文獻.....................................70
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