低壓電器電壽命計數及觸頭熔焊保護電路的改進

董紀圣 祝文婷 張彥 王國忠

（浙江方圓電氣設備檢測有限公司）

0 引言

低壓電器的電壽命試驗，主要是考核低壓電器觸頭系統、滅弧系統及操作機構的可靠性，如接觸器的電壽命試驗。在電壽命的試驗過程中，不僅需要記錄電壽命的試驗次數，還需要當試品出現故障時，如觸頭熔焊（也有稱觸頭粘連），需要由保護電路切斷電源，避免負載阻抗因通電過長而燒壞。

原有的電壽命計數和觸頭熔焊保護電路，采用繼電器保護，單相電路如圖1所示。其工作原理是：將繼電器線圈KA并聯在阻抗Z兩端，試品觸頭閉合一次，繼電器線圈得電一次，繼電器一組常開觸頭閉合一次，將這組常開信號輸入至控制單元，實現電壽命試驗次數計數。另外，當試品出現觸頭熔焊時，這組常開觸頭閉合時間過長，控制單元通過設定這組常開觸頭的最大閉合時間，若超過這個時間，控制單元發出總控斷電信號，斷開總控接觸器KM的控制線圈，實現自動切斷電源，起到試驗安全保護作用。三相保護電路為獨立的三個單相電路。

常規保護電路存在問題：①不同試驗電壓，需要采用不同控制線圈電壓的繼電器，線圈損壞時會發生阻抗燒壞現象。②繼電器觸頭本身具有一定的壽命，當進行長時間的電壽命的試驗時，需要經常更換繼電器。

1 改進電路

改進思路從原有保護電路（見圖1）存在問題出發，利用光電耦合器具有隔離功能、應用電壓范圍寬、無觸點壽命長的優勢，設計一個簡易電路。將光電耦合器的輸出信號，輸入至控制單元，實現電壽命試驗計數和阻抗保護功能。

圖1 原有的單相保護電路

一種低壓電器電壽命計數及觸頭熔焊保護控制電路。由保護總控接觸器KM、限流電阻R1、整流二極管D1、穩壓管D2、濾波電容器C、保護電阻R2、光電耦合器OC1組成。單相保護電路見圖2。三相保護電路為獨立的三個單相電路圖。

圖2 改進后的單相保護電路

其中，OC1為光電耦合器；R1、R2為電阻；D1為二極管；D2為穩壓管；Z為負載阻抗；KM為總控接觸器觸器觸頭。

其工作原理為：由保護總控接觸器KM、限流電阻R1、整流二極管D1、穩壓管D2、濾波電容器C組成一個簡單的直流電源，通過限流電阻R2，向光電耦合器OC1的①和②供電。光電耦合器OC1的③和④是一個常開狀態，③和④輸入至控制單元程序控制器。實現以下功能：

電壽命計數。當電壽命試驗時，隨著試品觸頭的接通與分斷，負載阻抗斷續通電（例如1s通電，29s斷電），光電耦合器OC1的③和④在通電1s內，由常開狀態變為常閉狀態，狀態變化1次，控制單元控制器增加1次計數，實現電壽命的計數。

觸頭熔焊保護。若試驗過程中，當試品觸頭發生熔焊（或稱觸頭粘連）時，光電耦合器OC1的①和②長時間獲電，③和④變為連續的常閉狀態?？刂茊卧刂破魍ㄟ^設定③和④閉合時間限制時間，例如設定1.2s，實際試品因觸點熔焊，造成通電時間至1.2s時，控制單元發出總控斷電信號，斷開總控接觸器KM的控制線圈，實現自動切斷電源，由總控制接觸器KM切斷電源，實現觸頭熔焊時試驗電路的保護。

2 控制程序框圖

控制程序框圖見圖3。時序控制通過控制試品操作機構，控制樣品合閘和分閘，當觸點熔焊或其他非正常情況發生時，輸出告警信號；正常情況下，進行試驗次數的計數。

圖3 控制程序框圖

3 實際應用效果

項目經過實際應用，取得了良好的保護效果。而且，改進后有保護電路，具有以下特點和優勢：

試驗電壓范圍覆蓋常規電壓范圍AC120～1500V。低壓電器電壽命的試驗電壓，線電壓試驗范圍包括了120～1500V。對應的相電壓為69.3～866V。本試驗控制電路，基本上可以滿足低壓電器電壽命的所有電壓范圍。

具有超長壽命特點。光電耦合器屬無觸點信號，改變了原有繼電器控制結構受繼電器觸點壽命的影響。

主電路與控制電路通過光電耦合器隔離，有利于數據采集與數據應用單元的隔離和保護，保護系統可靠性高。

4 結束語

本文介紹了一種應用于低壓電器電壽命試驗的簡易保護電路。改進后的電路，通過光電耦合器，解決了原有繼電器保護存在的不足。實際使用結果表明，改進后的保護電路，極大提高了電壽命試驗系統的可靠性和安全性。