電阻法線圈繞組溫升測試的數據補償實驗

錢書文 葉呂斌 張軍強

摘要：電器產品的溫升試驗是最基礎的試驗項目，溫升試驗通常包括產品表面溫升和繞組整體溫升，表面溫升采用表面布點的熱電偶法，但對于線圈繞組的溫升不能用表面熱電偶法，必須采用電阻法來測量整個繞組的電阻變化值來換算成繞組的溫升。但是電阻法在測量繞組電阻值時需要斷電后測量，這就導致由于斷電后繞組電阻值的變化。如何補償因斷電后電阻值變化而引起的測量誤差是必須考慮的一個問題。本文闡述在參加大學生社會實踐過程中通過搭建PLC控制定時間間隔測量得出的電阻數據擬合曲線方程，為電阻測量的補償數據提供實驗依據。

關鍵詞：線圈繞組；溫升試驗；電阻測量；擬合曲線

1.引言

電器產品的溫升試驗是最基礎的試驗項目，溫升試驗通常包括產品表面或接線端子的溫升和以及線圈繞組的溫升，表面或接線端子的溫升測量采用表面布點的熱電偶法，但對于線圈繞組的溫升不能用表面熱電偶法，必須采用電阻法來測量整個繞組的電阻變化值來換算成繞組的溫升。本文闡述參加大學生社會實踐活動以一次實驗經歷為背景，介紹通過搭建PLC控制器的實驗線路并采用電阻法測量線圈繞組溫升的實驗數據以及利用數據擬合曲線對實驗數據補償。

2.電阻法測量線圈繞組溫升的原理

但是在實驗中熱態電阻R2值的測量是需要在實驗結束時先斷開施加在線圈繞組上的實驗電源之后才能用儀表測得，理論上必須是斷電瞬時的熱態電阻R2值，而在實際操作中不可能在斷電的瞬間就能實現對R2值的精確測量，因此我們設計了一種實驗方案，預期計劃在斷電后0.1s內就能開始測量R2電阻值，并繼續定時10 S循環多次測量斷電后的電阻，測得斷電后一段時間內R2電阻值數據與其對應時間點，并擬合斷電后時間間隔與電阻的變化曲線，為數據補償計算提供實驗依據。

3.實驗過程：

1）被試樣品：交流接觸器CJ20-100A，線圈繞組材料為銅，工作電壓AC380V，斷續周期工作制，（3秒/次，通電率40%）

2）實驗測量儀器與輔助設備：交流精密穩壓電源；智能電參數測量儀；高精度電阻測試儀

0.1級標準電阻10Ω；環境溫度測量儀34970A； PLC控制器；銅導線1.0mm2 若干。

3）實驗開始階段被試線圈繞組處于室溫中先進行溫度平衡2小時，環境要求+10C°～ +40C°。

A.其中PCL控制器的輸出點Y01/常開觸點Y01NO與 Y02/常開觸點Y02NO為1組，與實驗電源E1相連，控制線圈繞組接通與斷開實驗電源。

B.輸出點Y03/常開觸點Y03NO與Y04/常開觸點Y04NO為1組，與高精度電阻測試儀測試線連接，實現對電阻的測量。

C.Y01與Y03并聯；Y02與Y04并聯；Y01與Y02接被實驗的線圈繞組KM1。

D.輸出點Y05/常開觸點Y05NO 與輔助電源以及聲光指示器D1相連，構成實驗指示回路。

E.輸出點Y06/常開觸點Y06NO與輔助電源以及聲光警示器D2相連，構成實驗即將完成指示回路。

5）實驗控制邏輯：依據接觸器試驗標準GB/T14048.4-2010中8.2.2.7.2條款：斷續周期工作制繞組的溫升試驗要求，我們設置實驗過程PLC控制程序邏輯步驟為：

1.當PLC輸入點X001閉合 2. 延時5s 3. Y01/常開觸點Y01NO與 Y02/常開觸點Y02NO以及Y05/常開觸點Y05NO 同時閉合，被試線圈繞組KM1得電，開始實驗，實驗指示燈D1亮，提示實驗進行中 4. 延時1.2S 5. Y01/常開觸點Y01NO與 Y02/常開觸點Y02NO同時斷開 6. 延時1.8S 7.循環第3步，4800次（4小時）8. 輸出點Y06/常開觸點Y06NO閉合，實驗通電時間即將完成，報警指示D2蜂鳴，提示實驗人員注意 9.Y01/常開觸點Y01NO與 Y02/常開觸點Y02NO以及Y05/常開觸點Y05NO同時斷開（通電熱穩定周期結束）10.延時0.1s，（消除觸點斷開瞬時過電壓）11. 輸出點Y03/常開觸點Y03NO與Y04/常開觸點Y04NO同時閉合，接通電阻測量儀MR（開始測量電阻R2）12.延時3s，讀取記錄R2值13.輸出點Y03/常開觸點Y03NO與Y04/常開觸點Y04NO同時斷開 14.延時7s 15.循環第11步，10次 16.輸出點Y03/Y03NO與Y04/常開觸點Y04NO，以及輸出點Y06/常開觸點Y06NO同時斷開（實驗結束）。

6）實驗線路核查與系統誤差消除：為消除PLC觸點以及連接導線等引入接觸電阻的系統誤差，在正式啟動實驗前將0.1級標準電阻10Ω接入輸出點Y01與Y02代替被試的線圈繞組KM1；Y01NO與Y02NO不接入實驗電源，設定PLC控制器程序第7步的循環次數為1次：啟動程序第1步，模擬運行實驗過程，觀察程序控制運行是否正常；以及將標準電阻的測量值與標準電阻實際值的差值作為PLC觸點接觸電阻的附加系統誤差予以修整。

4.結束語

1）本實驗方案符合實驗標準規范要求，并能通過數據方程求得斷電瞬時的電阻值。

2）根據溫升實驗最大允差要求小于1K，那么斷電后必須在60S內完成電阻值的測量。

感謝浙江省高低壓電器產品質量檢驗中心 葉呂斌老師與張軍強老師，在實驗過程與實驗總結論文中的指導。通過本次實驗學會了很多實驗知識與操作流程規范：

1）實驗方案的制定2）實驗線路的搭建與PLC控制邏輯核驗3）測量儀器的使用與計量校準要求4）如何消除系統測量誤差5）實驗數據的獲取以及數據處理基礎。

參考文獻：

[1]鄭強.電連接器溫升測試淺析.機電元件，2013，vol：33-No.5

[2]GB14048.1-2012《低壓開關設備和控制設備 第1部分：總則》

作者簡介：

錢書文（1996年7月-），男，漢族，山東大學機電與信息工程學院本科在讀，專業方向機械制造與自動化。指導老師：葉呂斌、張軍強。