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(yàn)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(yuǎn)距離控制，經(jīng)常運(yùn)用于電動機(jī)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(jī)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(yùn)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(jìn)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(yàn)，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(jìn)行此溫升試驗(yàn)時(shí)，需要采用多種設(shè)備組裝方式配合進(jìn)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(jìn)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(yàn)準(zhǔn)備調(diào)試工作難度。試驗(yàn)過程中的配合主要依靠檢驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)，缺少相關(guān)儀器設(shè)備對其進(jìn)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(jìn)行研究，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于交流接觸器溫升測試試驗(yàn)平臺，以滿足標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)要求。

2 試驗(yàn)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(shí)間與無載時(shí)間有一確定的比例值，此兩個(gè)時(shí)間都很短，不足以使電器達(dá)到熱平衡。斷續(xù)工作制是用電流值、通電時(shí)間和負(fù)載因數(shù)來表征其特性，負(fù)載因數(shù)是通電時(shí)間與整個(gè)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(shí)，線圈繞著在額定頻率（當(dāng)為交流時(shí)）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(jìn)行操作[2]。

表1 斷續(xù)周期工作制的試驗(yàn)循環(huán)數(shù)

按表1中若接觸器的級別為1，則每小時(shí)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(shí)間為1440s（1小時(shí)×0.4），斷電時(shí)間為2160s（1小時(shí)×0.6），其它的依次類推。

3 溫升試驗(yàn)平臺

3.1 試驗(yàn)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(gè)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(jìn)行監(jiān)測。

3.2 試驗(yàn)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(jī)系統(tǒng)PLC接收到來自工控機(jī)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(jìn)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(jìn)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(xì)調(diào)調(diào)壓器電機(jī)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(gè)實(shí)時(shí)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(shí)間，并能控制接觸器的線圈電壓的通斷。用這個(gè)平臺可以優(yōu)化試驗(yàn)程序，提高試驗(yàn)效率。

圖1 工作原理簡圖

3.3 人機(jī)交互模塊

人機(jī)交互界面采用液晶觸摸屏，主要是完成試驗(yàn)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(yàn)時(shí)，可在人機(jī)交互界面對電流和試驗(yàn)方法進(jìn)行設(shè)定，恒流源在工作時(shí)可在人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示采樣的電流[3]。接觸器線圈斷續(xù)試驗(yàn)可在圖2中循環(huán)工作時(shí)間與循環(huán)停止時(shí)間中根據(jù)負(fù)載因數(shù)設(shè)定要求值。試驗(yàn)平臺的界面如圖2所示，在界面中可設(shè)置電流大小、試驗(yàn)次數(shù)、通斷電時(shí)間以及循環(huán)次數(shù)。

圖2 人機(jī)交互界面

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證此試驗(yàn)平臺能否滿足接觸器斷續(xù)周期工作制溫升試驗(yàn)要求，故在現(xiàn)場試驗(yàn)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(gè)循環(huán)時(shí)間為120s，則通電時(shí)間為48s，斷電時(shí)間為72s。接觸器溫升試驗(yàn)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(yàn)工作原理如圖4所示。

圖3 接觸器溫升試驗(yàn)測試現(xiàn)場

圖4 接觸溫升試驗(yàn)工作原理

根據(jù)圖4工作原理要求試驗(yàn)，其測試結(jié)果輸出的電流精度都能達(dá)到±1.5%，且接觸器控制線圈通斷時(shí)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(yàn)涉及的參數(shù)較多，每個(gè)接觸器級別對應(yīng)的通、斷電時(shí)間都不一樣，如果采用平時(shí)所用的編程進(jìn)行控制，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，不夠智能、效率低。因此，利用此測試平臺進(jìn)行接觸器溫升試驗(yàn)?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(jìn)行監(jiān)控電流變化等情況。

參考文獻(xiàn)

[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(jī)起動器機(jī)電式接觸器和電動機(jī)起動器 [S].2010.

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