引言

溫升試驗(yàn)主要考察低壓開關(guān)電器的4 個(gè)方面:檢驗(yàn)電器是否能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求;研究電器材料或部件是否受熱污染的影響;根據(jù)溫升試驗(yàn)結(jié)果*估其所產(chǎn)生的影響;對(duì)于低壓開關(guān)電器周邊設(shè)備的熱影響。為了考察電器觸頭的電性能，溫升試驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)室常用的試驗(yàn)。

過去，實(shí)驗(yàn)室溫升試驗(yàn)通常采用熱電偶與MX-100 數(shù)據(jù)采集設(shè)備相結(jié)合的方法。由于每次溫升試驗(yàn)測(cè)試的次數(shù)較多，通斷電完全通過人工操作，耗時(shí)且低效。為此，引入TRS-1000 溫升試驗(yàn)系統(tǒng)，提高了溫升試驗(yàn)的測(cè)試效率和檢測(cè)精度。

1 溫升系統(tǒng)功能及其結(jié)構(gòu)

1. 1 系統(tǒng)功能

通過觸摸屏設(shè)定試驗(yàn)電流值、線圈電壓等參數(shù)，然后將接觸器接通，試驗(yàn)即可自動(dòng)按照設(shè)定的模式運(yùn)行。試驗(yàn)過程監(jiān)視可視化，可以直觀地查看各種波形和回路狀態(tài);故障時(shí)自動(dòng)切除電源，停止試驗(yàn)，并發(fā)出報(bào)警，記錄故障形式;自動(dòng)記錄波形，并可形成固定格式的試驗(yàn)報(bào)告;試驗(yàn)波形以數(shù)據(jù)庫的方式存放，方便調(diào)閱。

1. 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫升系統(tǒng)由小電流(5 ～ 120 A) 試品柜、大電流(100 ～ 1 000 A) 試品柜和控制柜3 部分組成，電源柜示意圖如圖1 所示。

圖1 電源柜示意圖。

測(cè)控系統(tǒng)安裝在控制柜內(nèi)，采用PXI 主機(jī)，工控機(jī)顯示器作為人機(jī)界面，可設(shè)定試驗(yàn)電流、通電時(shí)間、試驗(yàn)周期等參數(shù)，可顯示試驗(yàn)狀態(tài)信息、故障信息以及進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。界面采用中、英雙語菜單。控制面板具有必要的上電按鈕、選擇開關(guān)、急停按鈕。測(cè)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)采用LabView 開發(fā)平臺(tái)開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)波形的采集、分析。測(cè)控系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 測(cè)控系統(tǒng)架構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流功能，該系統(tǒng)采用伺服電機(jī)配合NI 主機(jī)來完成，通過伺服電機(jī)調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，從而調(diào)節(jié)輸出電流。伺服電機(jī)能夠準(zhǔn)確調(diào)節(jié)調(diào)壓器的位置，并與控制命令比較，不斷地修正誤差，達(dá)到快速、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)電流的目的。穩(wěn)流系統(tǒng)示意圖如圖3 所示。

圖3 穩(wěn)流系統(tǒng)示意圖。

2 觸頭溫升檢測(cè)方法

2. 1 電器安裝與接線

首先，被試電器應(yīng)如正常使用情況時(shí)一樣，接線和完整安裝在其固有支架或等效的支架上，施加到電器接線端子螺釘上的擰緊力矩應(yīng)按照SEAL 產(chǎn)品說明書的規(guī)定，預(yù)期使用在單獨(dú)外殼中的電器，應(yīng)在SEAL 規(guī)定的最小外殼中進(jìn)行試驗(yàn);然后，將熱電偶與接線端子相連，其連接方法主要有3 種:對(duì)于多股導(dǎo)線，將熱電偶插入導(dǎo)線終端后用螺絲緊固;對(duì)于單股導(dǎo)線，將熱電偶焊接在導(dǎo)線終端;而對(duì)于橫截面積較粗的導(dǎo)線，可在導(dǎo)線接線片上鉆孔，隨后將熱電偶纏繞在鉆孔中固定;最后，將中性極與鄰近極串聯(lián)起來通以單相電流進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)值按照中性極的約定發(fā)熱電流來確定。該電流分為約定封閉發(fā)熱電流和約定自由空氣發(fā)熱電流:約定封閉發(fā)熱電流值應(yīng)至少等于封閉電器在8 h 工作制下最大額定工作電流值。

如果電器一般不用于規(guī)定的外殼中且約定自由空氣發(fā)熱電流(Ith) 試驗(yàn)已通過，則約定封閉發(fā)熱電流試驗(yàn)可以不必進(jìn)行。

2. 2 參數(shù)設(shè)定

在人機(jī)界面(軟件) 輸入試驗(yàn)設(shè)定，包括試驗(yàn)電流值，通電時(shí)間，斷電時(shí)間，循環(huán)次數(shù)，配置電流、電壓、溫度測(cè)量通道。通常情況下，如果是新試品，循環(huán)次數(shù)設(shè)為10 次;如果試品做過電壽命試驗(yàn)或者短路試驗(yàn)，則循環(huán)次數(shù)應(yīng)設(shè)為15 次。通電時(shí)間第一次要達(dá)到熱平衡狀態(tài)，通常設(shè)為3 h，以后每次設(shè)為1 h。參數(shù)設(shè)定界面如圖4 所示。

圖4 參數(shù)設(shè)定界面。

2. 3 數(shù)據(jù)檢測(cè)及處理

參數(shù)設(shè)定后先接通試品，然后接通主回路，目的是防止電弧的產(chǎn)生。

系統(tǒng)開始記錄溫升( 包括觸頭溫升、觸橋溫升、環(huán)境溫度等)、電流、觸頭電壓的數(shù)據(jù)。測(cè)量觸頭電壓目的在于考察觸頭的接觸電阻，如果系統(tǒng)顯示溫升過高，而該觸頭的壓降正常，則可判斷是系統(tǒng)的問題，從而達(dá)到系統(tǒng)糾錯(cuò)的目的。系統(tǒng)將數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集卡顯示在人機(jī)界面上。數(shù)據(jù)測(cè)量框圖如圖5 所示。

圖5 數(shù)據(jù)測(cè)量框圖。

系統(tǒng)能夠自動(dòng)生成試品的Excel 報(bào)告，在窗口右邊是數(shù)據(jù)觀測(cè)區(qū)域，所有數(shù)據(jù)在此顯示，它包含一個(gè)通道選擇、一個(gè)圖表數(shù)據(jù)顯示和一個(gè)表格顯示。

(1) 通道選擇。包含21 個(gè)選擇框，每一個(gè)對(duì)應(yīng)圖表上一條曲線及表格上一行數(shù)據(jù)。當(dāng)選中或者取消選中時(shí)，圖表或者表格對(duì)應(yīng)地顯示或隱藏該行數(shù)據(jù)/曲線;選中或取消選中All Select 將所有曲線數(shù)據(jù)顯示或者隱藏。

(2) 圖表數(shù)據(jù)顯示。曲線方式顯示通道選擇中選中的通道數(shù)據(jù)，不同顏色對(duì)應(yīng)不同通道，通過右邊的通道顏色表查詢。

(3) 表格數(shù)據(jù)顯示。以表格方式顯示通道選擇中選中的通道數(shù)據(jù)，并且利用圖表上Start 和Stop 2 個(gè)光標(biāo)選中有效區(qū)域，將該段區(qū)域內(nèi)的平均值、最大值、最小值、方差等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)算出并顯示。系統(tǒng)生成溫升曲線圖如圖6 所示。

圖6 溫升曲線圖。

3 結(jié)語

TRS-1000 溫升試驗(yàn)系統(tǒng)大大提高了實(shí)驗(yàn)室人員的檢測(cè)效率，結(jié)合內(nèi)部的溫升測(cè)試方法及其企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，提高了溫升試驗(yàn)的檢測(cè)精度。通過內(nèi)部的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，使得試驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠反應(yīng)溫升的實(shí)際情況，且更加有說服力。