一種新的交流接觸器溫升測試控制平臺研制

張業(yè)真，陳金汕，林承志

（福建省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院，福建 福州 350002）

1 引言

接觸器因可快速切斷交直流主回路以及可頻繁地操作和遠距離控制，經(jīng)常運用于電動機做為控制對象，也可用作控制工廠設(shè)備、電熱器和各樣電力機組等電力負(fù)載，是自動控制系統(tǒng)中的重要元件之一。因此，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，甚至關(guān)系到人身和設(shè)備的操作安全，對其進行性能檢測顯得相當(dāng)重要。

GB 14048.4-2010《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》第8.2.2條要求對斷續(xù)周期工作制繞組的交流接觸器溫升試驗，其交流接觸器的主電路、輔助電路均要通以回路的額定電流。而目前進行此溫升試驗時，需要采用多種設(shè)備組裝方式配合進行，電流需手動調(diào)節(jié)到預(yù)期電流，且需要在回路中接入電流互感器，接線麻煩；外接程控設(shè)備進行接觸器的通、斷電控制，而現(xiàn)有的程控設(shè)備編程復(fù)雜，加大了試驗準(zhǔn)備調(diào)試工作難度。試驗過程中的配合主要依靠檢驗人員的經(jīng)驗，缺少相關(guān)儀器設(shè)備對其進行快速便捷測量，效率較低。因此，文中主要對交流接觸斷續(xù)工作制溫升測試要求進行研究，設(shè)計并實現(xiàn)了一套基于交流接觸器溫升測試試驗平臺，以滿足標(biāo)準(zhǔn)的試驗要求。

2 試驗要求

GB 14048.1-2012《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》8.3.4.3條規(guī)定斷續(xù)周期工作制或斷續(xù)工作制定義是：此工作制指電器的主觸頭保持閉合的有載時間與無載時間有一確定的比例值，此兩個時間都很短，不足以使電器達到熱平衡。斷續(xù)工作制是用電流值、通電時間和負(fù)載因數(shù)來表征其特性，負(fù)載因數(shù)是通電時間與整個通斷操作周期之比，通常用百分?jǐn)?shù)表示[1]。

負(fù)載因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為：15%，25%，40%，60%。

當(dāng)主電路無電流流過時，線圈繞著在額定頻率（當(dāng)為交流時）及最高額定控制電源電壓下，根據(jù)表1給出的斷續(xù)周期工作制進行操作[2]。

表1 斷續(xù)周期工作制的試驗循環(huán)數(shù)

按表1中若接觸器的級別為1，則每小時操作循環(huán)為1次。當(dāng)負(fù)載因素設(shè)置為40%，則該接觸器的通電時間為1440s（1小時×0.4），斷電時間為2160s（1小時×0.6），其它的依次類推。

3 溫升試驗平臺

3.1 試驗平臺組成

平臺主要由交流恒流源設(shè)備、無紙記錄儀、電阻箱、調(diào)壓器組成。交流恒流源設(shè)備主要作用是輸出電流，將其輸出端與交流接觸器的主電路連接，并且從交流恒流源設(shè)備的PLC輸出端引出一個控制信號，用于控制交流接觸器的吸合。電阻箱和調(diào)壓器與交流接觸器的輔助二次回路連接。溫升值測量由無紙記錄儀設(shè)備進行監(jiān)測。

3.2 試驗平臺工作原理

平臺中交流恒流源設(shè)備電流發(fā)生裝置原理簡圖如圖1所示：微機系統(tǒng)PLC接收到來自工控機的數(shù)據(jù)指令，并通過控制繼電器開始調(diào)節(jié)電動調(diào)壓器，電動調(diào)壓器通過兩段式的調(diào)壓系統(tǒng)來不斷接近目標(biāo)值，在調(diào)節(jié)過程中升流變壓器輸出端負(fù)載電流通過電流互感器進行采集反饋，接著反饋模擬量電流信號傳輸給電量隔離傳感器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)字量信號傳輸?shù)絇LC從而讀取輸出電流值，PLC根據(jù)輸出電流值大小與給定值大小的對比，從而控制粗調(diào)調(diào)壓器或者細調(diào)調(diào)壓器電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，不斷使輸出值逼近給定值，最后使輸出電流穩(wěn)定在給定值的允差范圍內(nèi)，從而形成一個實時的閉環(huán)系統(tǒng)[3]。該電流發(fā)生裝置輸出電流為：0A～2500A，可設(shè)置通、斷電時間，并能控制接觸器的線圈電壓的通斷。用這個平臺可以優(yōu)化試驗程序，提高試驗效率。

圖1 工作原理簡圖

3.3 人機交互模塊

人機交互界面采用液晶觸摸屏，主要是完成試驗參數(shù)的設(shè)置和系統(tǒng)狀態(tài)以及控制信息的顯示。試驗時，可在人機交互界面對電流和試驗方法進行設(shè)定，恒流源在工作時可在人機交互界面實時顯示采樣的電流[3]。接觸器線圈斷續(xù)試驗可在圖2中循環(huán)工作時間與循環(huán)停止時間中根據(jù)負(fù)載因數(shù)設(shè)定要求值。試驗平臺的界面如圖2所示，在界面中可設(shè)置電流大小、試驗次數(shù)、通斷電時間以及循環(huán)次數(shù)。

圖2 人機交互界面

4 試驗驗證

為了驗證此試驗平臺能否滿足接觸器斷續(xù)周期工作制溫升試驗要求，故在現(xiàn)場試驗采用一臺型號為CJ20-160的交流接觸器，額定電流為160A，輔助電路電流為5A，接觸器級別為30，負(fù)載因素為40%。根據(jù)表1所示，一個循環(huán)時間為120s，則通電時間為48s，斷電時間為72s。接觸器溫升試驗測試現(xiàn)場如圖3所示。主電路的電流輸出由交流恒流源裝置輸出，輔助電流由電阻箱調(diào)解輸出，接觸器控制線圈由交流恒流源裝置中的PLC控制通斷。其接觸器溫升試驗工作原理如圖4所示。

圖3 接觸器溫升試驗測試現(xiàn)場

圖4 接觸溫升試驗工作原理

根據(jù)圖4工作原理要求試驗，其測試結(jié)果輸出的電流精度都能達到±1.5%，且接觸器控制線圈通斷時間也能滿足表1要求，均可以符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

5 結(jié)語

接觸器斷續(xù)工作制溫升試驗涉及的參數(shù)較多，每個接觸器級別對應(yīng)的通、斷電時間都不一樣，如果采用平時所用的編程進行控制，需要花費大量的時間，不夠智能、效率低。因此，利用此測試平臺進行接觸器溫升試驗?zāi)苡行Ы鉀Q此類問題以及之前的接線復(fù)雜、測試設(shè)備多、電流精度不高以及需要人員在現(xiàn)場進行監(jiān)控電流變化等情況。

參考文獻

[1]GB 14048.1-2012低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分:總則 [S].2012.

[2]GB 14048.4-2010低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第4-1部分:接觸器和電動機起動器機電式接觸器和電動機起動器 [S].2010.

[3]張帆.一種交流恒流電源的設(shè)計[J].電工電氣,2016(7):19-22.