A系列接觸器電壽命檢測試驗(yàn)臺(tái)研發(fā)

皮小園　王建生　梁貴寶　艾龍輝

【摘 要】對(duì)于接觸器電壽命的檢測，傳統(tǒng)方案采用陪試品進(jìn)行電路切換，用單片機(jī)技術(shù)或PLC技術(shù)控制進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。因此，對(duì)于大電流接觸器（A750）電壽命檢測（AC-3），很難找到合適的陪試品，并且陪試品接通和分?jǐn)鄬?dǎo)致電路切換的時(shí)間很難控制，測試效率也不高，單片機(jī)技術(shù)和PLC技術(shù)采樣頻率不高導(dǎo)致得出的數(shù)據(jù)不夠精確。新方案采用可控硅技術(shù)進(jìn)行電路切換，測試效率高，實(shí)現(xiàn)了電路切換迅速、精確，IPC高頻率的采樣使得測試的波形和數(shù)據(jù)在人機(jī)界面清晰準(zhǔn)確的顯示。

【關(guān)鍵詞】接觸器；可控硅；工控機(jī)；電壽命檢測

0.引言

在低壓開關(guān)行業(yè)中，接觸器主要用于遠(yuǎn)距離控制接通和分?jǐn)囝l率不高的設(shè)備，為了保證接觸器有可靠的接通和分?jǐn)嗄芰Γ詫?duì)接觸器質(zhì)量的檢測是必不可少的，其中包括電壽命的檢測。接觸器電壽命的檢測就是在常溫（高溫）環(huán)境下對(duì)接觸器進(jìn)行通電（標(biāo)稱的額定電流），接觸器觸點(diǎn)通斷正常所能達(dá)到的次數(shù)。根據(jù)JB2455-85“低壓接觸器”中規(guī)定了不同使用類別時(shí)驗(yàn)證交流接觸器電壽命的試驗(yàn)條件，制定了本課題接觸器電壽命檢測系統(tǒng)的四種試驗(yàn)條件，如表一所示。

表1 不同使用類別驗(yàn)證電壽命的試驗(yàn)條件

在傳統(tǒng)的接觸器電壽命檢測設(shè)備中，采用陪試品進(jìn)行電路切換，這種方式存在很大的弊端。

（1）陪試品的觸點(diǎn)是機(jī)械動(dòng)作，因此觸點(diǎn)在接通和斷開的時(shí)候存在電弧問題，電弧的產(chǎn)生影響檢測電流電壓準(zhǔn)確度。并且隨著電腐蝕程度加大，電弧更大，燃弧時(shí)間更長，測量出的數(shù)據(jù)更不準(zhǔn)確。

（2）對(duì)于大電流交流接觸器的測試，傳統(tǒng)方案要檢測A750有兩種方法：一種是找到額定電流為750AX6=4500A的接觸器；另一種是用幾個(gè)接觸器并聯(lián)，使并聯(lián)的幾個(gè)接觸器總電流達(dá)到或大于4500A。第一種方法中的額定電流為4500A的接觸器，ABB公司生產(chǎn)了一種額定電流為5000A拍合式接觸器，這種接觸器體積很大，價(jià)格也很高，造出來的檢測設(shè)備成本會(huì)很高。第二種并聯(lián)接觸器的方法無法保證幾個(gè)接觸器觸點(diǎn)同時(shí)接通和分?jǐn)啵缘谝粋€(gè)接通和最后一個(gè)分?jǐn)嗟挠|點(diǎn)很容易燒壞，從而導(dǎo)致測試的中止。

單片機(jī)技術(shù)和PLC技術(shù)在數(shù)據(jù)采集方面采用循環(huán)掃描方式，所以當(dāng)主電路出現(xiàn)問題而需要掃描的程序很多時(shí)，主電路不能及時(shí)的受到保護(hù)。單片機(jī)和PLC處理任務(wù)單一，運(yùn)算速度慢，在復(fù)雜應(yīng)用和大量數(shù)據(jù)處理方面不適應(yīng)。

1.總體方案設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)目前接觸器電壽命測試臺(tái)存在的缺陷的改進(jìn)，圖1為新方案的規(guī)劃。調(diào)節(jié)負(fù)載的可調(diào)電阻，可調(diào)電容以及可調(diào)電感，使之適應(yīng)AC-3類測試。外接電源通過變壓器，把U變成1/6U。過控制部分，接通變壓器下端的三個(gè)可控硅，同時(shí)測量相電壓。待相電壓正常，接通測試品K1的線圈測試100ms后，通過控制部分切斷變壓器下端的三個(gè)可控硅，同時(shí)接通右側(cè)三個(gè)可控硅進(jìn)行測試80ms，這樣一次測試結(jié)束。在這個(gè)過程中，采集了3個(gè)相間電壓，1個(gè)測試品兩端的電壓以及3個(gè)線電流。采集3個(gè)相電壓數(shù)據(jù)主要考慮電壓從U到1/6U切換電路造成短路，從而對(duì)變壓器造成損壞。采集測試品兩端的電壓由兩個(gè)作用，一是檢測測試品觸點(diǎn)是否完全接通和斷開；二是為了計(jì)算測試品的功率因素。采集3個(gè)線電流數(shù)據(jù)也有兩個(gè)功能，一是檢測線電流是否符合理論計(jì)算結(jié)果，對(duì)電路起保護(hù)作用；二是為了計(jì)算功率因素。

圖1 新方案的規(guī)劃

2.新方案關(guān)鍵技術(shù)確定

2.1 測試效率

根據(jù)AC-3類測試要求，接通時(shí)間和斷時(shí)間比為1：9。根據(jù)接觸器電壽命檢測要求，測試時(shí)間為100ms，所以分?jǐn)鄷r(shí)間為900ms。

傳統(tǒng)方案采用陪試品，陪試品是觸點(diǎn)接通和分?jǐn)啵油ê头謹(jǐn)鄷r(shí)間相對(duì)較長且時(shí)間難以控制，為了保護(hù)主回路，傳統(tǒng)方案一般測試的測試品循環(huán)不超過3個(gè)。

采用可控硅代替陪試品，可控硅的切換時(shí)間相對(duì)于陪試品小得多，可以控制在5～20ms內(nèi)。設(shè)循環(huán)測試n個(gè)測試品，所以測試時(shí)間為100n，分?jǐn)鄷r(shí)間為1000-100n，每兩個(gè)測試品測試的時(shí)間間隔為（1000-100n）/（n-1），因?yàn)闀r(shí)間間隔至少要為可控硅切換時(shí)間的兩倍，所以（1000-100n）/（n-1）≥40，即n=6或7，為了對(duì)主電路的保護(hù)，取n=6，因此大大提高了測試的效率。

2.2大電流接觸器的測試

額定電流大的可控硅在市場上很普遍，臺(tái)基峴峰品牌可控硅，有KK、KP、KA、KS、ZK和ZK系列，電流200A～5000A，電壓400V～7000V。在通過電流方面完全滿足檢測要求，而且價(jià)格很實(shí)惠。所以不存在陪試品第一種方法的缺陷。而且可控硅是無觸點(diǎn)的接通和斷開，所以不會(huì)存在陪試品第二種方法中燒壞的情況。

2.3采集的波形處理和對(duì)主回路的保護(hù)

工控機(jī)數(shù)據(jù)采集是終端處理方式，所以檢測到對(duì)主回路有危害的信號(hào)，可以快速的做出保護(hù)動(dòng)作，避免主回路受到危害。同時(shí)工控機(jī)作為控制核心，人機(jī)界面可視性強(qiáng)，易于操作；設(shè)計(jì)平臺(tái)多，程序語言多，可移植性好；可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，組態(tài)及遠(yuǎn)程控制和訪問；具有同時(shí)處理多任務(wù)，運(yùn)行速度快，所以適合處理大量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。

3.結(jié)語

本設(shè)計(jì)采用可控硅代替陪試品，避免了陪試品由于觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作而造成循環(huán)測試效率不高和觸點(diǎn)斷開造成的電弧問題。同時(shí)運(yùn)用工控機(jī)，加強(qiáng)了對(duì)主回路的保護(hù)和處理大量數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)具有試驗(yàn)功能綜合的特點(diǎn)， 能高效地實(shí)現(xiàn)針對(duì)交流接觸器的AC3 /AC4試驗(yàn)。它集試驗(yàn)、保護(hù)、測量、通信和控制于一體，成本較低，便于產(chǎn)業(yè)化，具有較高的工業(yè)價(jià)值。

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