多功能電工綜合試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案研究

牛雙國(guó)，劉玉賓

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004）

0 引言

目前，高校電工實(shí)驗(yàn)室各設(shè)備功能基本上都是專(zhuān)項(xiàng)、單一的，如要滿(mǎn)足多門(mén)課程進(jìn)行試驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的要求，就需要購(gòu)置大量的電氣設(shè)備、儀器、儀表，從而花掉大量的經(jīng)費(fèi)，并且試驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)消耗也較大。 多用途電工綜合試驗(yàn)臺(tái)是以輸入交流恒壓電源為基準(zhǔn)，通過(guò)調(diào)整電壓的變化，對(duì)有電壓信號(hào)、電流信號(hào)反映的電氣設(shè)備、儀器、儀表進(jìn)行多功能測(cè)試、檢修。 它不僅適用于10 kV 的高壓電氣設(shè)備， 也適用于500 V以下的低壓電氣設(shè)備， 還適用于一次系統(tǒng)的大電流電氣設(shè)備和二次系統(tǒng)的小電流電氣設(shè)備[1~2]。 該試驗(yàn)臺(tái)可以使電氣自動(dòng)化、 機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)的工廠(chǎng)供電、電機(jī)學(xué)、工廠(chǎng)電氣控制設(shè)備、電氣安裝施工技術(shù)、電工儀表等課程實(shí)現(xiàn)教學(xué)、試驗(yàn)課堂化，從而提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。 研究開(kāi)發(fā)適合高校教學(xué)特點(diǎn)的試驗(yàn)設(shè)備，是解決實(shí)訓(xùn)設(shè)備偏少問(wèn)題的最佳途徑。 本文擬對(duì)10 kV、500 V 的常用電氣設(shè)備、 儀表進(jìn)行多用途電工綜合試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行探討。

1 多功能電工綜合試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)方案

1.1 設(shè)計(jì)基本功能

1.1.1 檢測(cè)電壓、電流信號(hào)

反映電壓信號(hào)的電氣設(shè)備、儀器和儀表實(shí)驗(yàn)范圍是各種電壓互感器，時(shí)間繼電器，信號(hào)繼電器，欠電壓、過(guò)電壓繼電器，交流接觸器，中間繼電器和各類(lèi)電磁吸盤(pán)，電磁抱閘，制動(dòng)電磁鐵，電壓表，電度表，功率表等的始動(dòng)電壓值、動(dòng)作電壓值、返回電壓值的測(cè)試、校驗(yàn)。反映電流信號(hào)的電氣設(shè)備、儀器和儀表實(shí)驗(yàn)范圍是各種電流互感器、 電磁式電流繼電器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)、斷路器和熱繼電器、電流脫扣器、電流表、電度表、功率表等的分?jǐn)嚯娏?、始?dòng)電流值、動(dòng)作電流值、返回電流值的測(cè)試、校驗(yàn)。

1.1.2 檢測(cè)電氣設(shè)備的動(dòng)作值和返回值

以DL-10 系列電流繼電器為例，說(shuō)明檢驗(yàn)反映電流信號(hào)的電氣儀表的動(dòng)作值和返回值的原理。 其接線(xiàn)如圖1 所示。 首先調(diào)節(jié)變阻器R，均勻地增加電流，直到繼電器動(dòng)作，指示燈HL 發(fā)亮，此時(shí)電流表讀數(shù)即為動(dòng)作電流。然后逐步減小電流，使繼電器返回至原始位置，指示燈熄滅，此時(shí)的電流值為返回電流。

以DJ-100 系列電壓繼電器為例，檢驗(yàn)反映電壓信號(hào)的電氣儀表的動(dòng)作值和返回值的接線(xiàn)如圖2所示。 檢驗(yàn)方法及要求與電流繼電器的相同[3]。

圖1 DL-10 系列電流繼電器檢驗(yàn)電路Fig.1 DL-10 series current relay testing circuit

1.2 多功能電工綜合試驗(yàn)臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)

多功能電工綜合試驗(yàn)臺(tái)的電源采用三相感應(yīng)自動(dòng)調(diào)壓器，輸入交流恒壓電源。

（1）輸入電源。 AC380 V（三相四線(xiàn)），可調(diào)AC 24-500 V、50 HZ。

（2）額定電流為15 A。

圖2 DJ-100 系列電壓繼電器檢驗(yàn)電路Fig.2 DJ-100 series voltage relay testing circuit

1.3 多功能電工綜合試驗(yàn)臺(tái)的主要電路

多功能電工綜合試驗(yàn)臺(tái)的主要電路如圖3 所示[4]。

圖3 多功能電工綜合試驗(yàn)臺(tái)的主要電路Fig.3 Main circuit of multifunction electrical comprehensive test-bed

多功能電工綜合試驗(yàn)臺(tái)電路工作過(guò)程如下。

（1）試驗(yàn)臺(tái)啟動(dòng)過(guò)程。 合上電源刀開(kāi)關(guān)QS，LD綠色指示燈亮，將自耦調(diào)壓器手柄置于“0”電壓位，并按啟動(dòng)按鈕SB1后，交流接觸器KM 線(xiàn)圈得電，使KM 輔助常開(kāi)觸頭閉合，HD 紅色指示燈亮；KM 輔助常開(kāi)觸頭閉合自鎖、自耦變壓器電源得電。

（2）試驗(yàn)臺(tái)電路試驗(yàn)過(guò)程。 順時(shí)針?lè)较虿僮髯择钫{(diào)壓器手柄，可得到多用途電工綜合試驗(yàn)臺(tái)的試驗(yàn)輸出電壓。

如果被試電器或電路在試驗(yàn)中出現(xiàn)擊穿，會(huì)造成自耦調(diào)壓器二次側(cè)對(duì)地短接。 此短接電流大于電流繼電器線(xiàn)圈動(dòng)作整定值，串接于交流接觸器線(xiàn)圈電路的電流繼電器的常閉觸頭動(dòng)作（斷開(kāi)），交流接觸器KM 線(xiàn)圈失電，使KM 常開(kāi)觸頭復(fù)位，HD 紅色指示燈熄滅；KM 常閉觸頭復(fù)位，LD 綠色指示燈燈亮；給予電源指示；KM 自鎖觸頭復(fù)位；KM 主觸頭斷開(kāi)，自耦調(diào)壓器失電，試驗(yàn)停止。

2 實(shí)驗(yàn)方法分析

2.1 CJ10-20 交流接觸器各測(cè)定方法

測(cè)定的CJ10-20 交流接觸器電壓值包括： 始動(dòng)電壓值、吸合電壓值、釋放電壓值。

2.1.1 測(cè)定電路

測(cè)定電路如圖4 所示。

圖4 CJ10-20 交流接觸器測(cè)定電路Fig.4 CJ10-20 alternating current contactor testing circuit

2.1.2 測(cè)定方法

（1）選好電流表、電壓表量程并校零，調(diào)壓器輸出置于零位置。

（2）合上開(kāi)關(guān)QS1和QS2，均勻調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器T，使電壓上升到接觸器的鐵心吸合值。 此時(shí)電壓表指示值即為接觸器的動(dòng)作值。 保持此電壓值，分合開(kāi)關(guān)QS2作兩次沖擊合閘試驗(yàn)， 以校驗(yàn)動(dòng)作的可靠性。

（3）均勻地降低調(diào)壓變壓器的電壓，直至鐵心分離。 此時(shí)電壓表指示值為接觸器的釋放電壓值。

（4）調(diào)升電壓到接觸器線(xiàn)圈額定值，注意鐵心振動(dòng)及噪聲是否正常。 從指示燈亮滅現(xiàn)象，判斷觸頭接觸情況[5]。

2.2 JR16-20/3 熱繼電器的整定電流值測(cè)定方法

2.2.1 測(cè)定電路

測(cè)定電路如圖5 所示。

2.2.2 測(cè)定方法

（1）將調(diào)壓器輸出置于零位置，合上開(kāi)關(guān)，指示燈亮。

（2）調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓器，使電流升至額定值，應(yīng)停留相當(dāng)時(shí)間不動(dòng)作，且指示燈不滅。

（3）繼續(xù)調(diào)升至1.2 倍額定電流，應(yīng)在20 min 內(nèi)動(dòng)作，且指示燈滅。

（4）將電流降到零，等熱繼電器復(fù)位后，再調(diào)升電流至1.5 倍額定值，應(yīng)在2 min 以?xún)?nèi)動(dòng)作。 再降電流至零，待復(fù)位并冷卻后，快速調(diào)升電流至6 倍額定值，分?jǐn)嚅_(kāi)關(guān)后隨即合上，并同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，其動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于5s[6]。

圖5 JR16-20/3 熱繼電器整定電流值測(cè)定電路Fig.5 JR16-20/3 thermal relay current setting testing circuit

3 結(jié)語(yǔ)

多用途電工綜合試驗(yàn)臺(tái)集電器設(shè)備數(shù)量少、線(xiàn)路簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目靈活、操作方法簡(jiǎn)便、使用安全可靠，適用于開(kāi)展多用途常用電氣設(shè)備綜合試驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)，是鞏固大學(xué)生所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)、培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技能的有效載體，還能直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。建議各高校根據(jù)所開(kāi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)適合自己特色的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)裝置，提高教學(xué)質(zhì)量和設(shè)備使用效率[7]。

[1] 楊光臣. 電氣安裝施工與管理[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999：204-218.

[2] 劉介才. 工廠(chǎng)供電[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：89-108.

[3] 牛雙國(guó). T68 鏜床模擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)探討[J]. 黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（1）：82-83，88

[4] 吳麗. 電氣控制與PLC 應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：42-60.

[5] 許翏. 工廠(chǎng)電氣控制設(shè)備[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2001：292-302.

[6] 韓永學(xué). 建筑電氣施工技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004：90-95.

[7] 牛雙國(guó). T68 鏜床教學(xué)模擬設(shè)備電路PLC 控制方法研究[J]. 黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（2）：36-38.