多功能电工综合试验台设计方案研究

牛双国，刘玉宾

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004）

0 引言

目前，高校电工实验室各设备功能基本上都是专项、单一的，如要满足多门课程进行试验、实训的要求，就需要购置大量的电气设备、仪器、仪表，从而花掉大量的经费，并且试验、实训消耗也较大。 多用途电工综合试验台是以输入交流恒压电源为基准，通过调整电压的变化，对有电压信号、电流信号反映的电气设备、仪器、仪表进行多功能测试、检修。 它不仅适用于10 kV 的高压电气设备， 也适用于500 V以下的低压电气设备， 还适用于一次系统的大电流电气设备和二次系统的小电流电气设备[1~2]。 该试验台可以使电气自动化、 机电一体化等专业的工厂供电、电机学、工厂电气控制设备、电气安装施工技术、电工仪表等课程实现教学、试验课堂化，从而提高实训教学质量。 研究开发适合高校教学特点的试验设备，是解决实训设备偏少问题的最佳途径。 本文拟对10 kV、500 V 的常用电气设备、 仪表进行多用途电工综合试验台的设计方案进行探讨。

1 多功能电工综合试验台的设计方案

1.1 设计基本功能

1.1.1 检测电压、电流信号

反映电压信号的电气设备、仪器和仪表实验范围是各种电压互感器，时间继电器，信号继电器，欠电压、过电压继电器，交流接触器，中间继电器和各类电磁吸盘，电磁抱闸，制动电磁铁，电压表，电度表，功率表等的始动电压值、动作电压值、返回电压值的测试、校验。反映电流信号的电气设备、仪器和仪表实验范围是各种电流互感器、 电磁式电流继电器、自动开关、断路器和热继电器、电流脱扣器、电流表、电度表、功率表等的分断电流、始动电流值、动作电流值、返回电流值的测试、校验。

1.1.2 检测电气设备的动作值和返回值

以DL-10 系列电流继电器为例，说明检验反映电流信号的电气仪表的动作值和返回值的原理。 其接线如图1 所示。 首先调节变阻器R，均匀地增加电流，直到继电器动作，指示灯HL 发亮，此时电流表读数即为动作电流。然后逐步减小电流，使继电器返回至原始位置，指示灯熄灭，此时的电流值为返回电流。

以DJ-100 系列电压继电器为例，检验反映电压信号的电气仪表的动作值和返回值的接线如图2所示。 检验方法及要求与电流继电器的相同[3]。

图1 DL-10 系列电流继电器检验电路Fig.1 DL-10 series current relay testing circuit

1.2 多功能电工综合试验台的主要技术参数

多功能电工综合试验台的电源采用三相感应自动调压器，输入交流恒压电源。

（1）输入电源。 AC380 V（三相四线），可调AC 24-500 V、50 HZ。

（2）额定电流为15 A。

图2 DJ-100 系列电压继电器检验电路Fig.2 DJ-100 series voltage relay testing circuit

1.3 多功能电工综合试验台的主要电路

多功能电工综合试验台的主要电路如图3 所示[4]。

图3 多功能电工综合试验台的主要电路Fig.3 Main circuit of multifunction electrical comprehensive test-bed

多功能电工综合试验台电路工作过程如下。

（1）试验台启动过程。 合上电源刀开关QS，LD绿色指示灯亮，将自耦调压器手柄置于“0”电压位，并按启动按钮SB1后，交流接触器KM 线圈得电，使KM 辅助常开触头闭合，HD 红色指示灯亮；KM 辅助常开触头闭合自锁、自耦变压器电源得电。

（2）试验台电路试验过程。 顺时针方向操作自耦调压器手柄，可得到多用途电工综合试验台的试验输出电压。

如果被试电器或电路在试验中出现击穿，会造成自耦调压器二次侧对地短接。 此短接电流大于电流继电器线圈动作整定值，串接于交流接触器线圈电路的电流继电器的常闭触头动作（断开），交流接触器KM 线圈失电，使KM 常开触头复位，HD 红色指示灯熄灭；KM 常闭触头复位，LD 绿色指示灯灯亮；给予电源指示；KM 自锁触头复位；KM 主触头断开，自耦调压器失电，试验停止。

2 实验方法分析

2.1 CJ10-20 交流接触器各测定方法

测定的CJ10-20 交流接触器电压值包括： 始动电压值、吸合电压值、释放电压值。

2.1.1 测定电路

测定电路如图4 所示。

图4 CJ10-20 交流接触器测定电路Fig.4 CJ10-20 alternating current contactor testing circuit

2.1.2 测定方法

（1）选好电流表、电压表量程并校零，调压器输出置于零位置。

（2）合上开关QS1和QS2，均匀调节调压变压器T，使电压上升到接触器的铁心吸合值。 此时电压表指示值即为接触器的动作值。 保持此电压值，分合开关QS2作两次冲击合闸试验， 以校验动作的可靠性。

（3）均匀地降低调压变压器的电压，直至铁心分离。 此时电压表指示值为接触器的释放电压值。

（4）调升电压到接触器线圈额定值，注意铁心振动及噪声是否正常。 从指示灯亮灭现象，判断触头接触情况[5]。

2.2 JR16-20/3 热继电器的整定电流值测定方法

2.2.1 测定电路

测定电路如图5 所示。

2.2.2 测定方法

（1）将调压器输出置于零位置，合上开关，指示灯亮。

（2）调节调压变压器，使电流升至额定值，应停留相当时间不动作，且指示灯不灭。

（3）继续调升至1.2 倍额定电流，应在20 min 内动作，且指示灯灭。

（4）将电流降到零，等热继电器复位后，再调升电流至1.5 倍额定值，应在2 min 以内动作。 再降电流至零，待复位并冷却后，快速调升电流至6 倍额定值，分断开关后随即合上，并同时用秒表计时，其动作时间应大于5s[6]。

图5 JR16-20/3 热继电器整定电流值测定电路Fig.5 JR16-20/3 thermal relay current setting testing circuit

3 结语

多用途电工综合试验台集电器设备数量少、线路简单，实验项目灵活、操作方法简便、使用安全可靠，适用于开展多用途常用电气设备综合试验、实训，是巩固大学生所学基础理论知识、培养专业技能的有效载体，还能直接应用于生产实际。建议各高校根据所开专业的实验、实训特点，开发适合自己特色的实验、实训装置，提高教学质量和设备使用效率[7]。

[1] 杨光臣. 电气安装施工与管理[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1999：204-218.

[2] 刘介才. 工厂供电[M]. 北京：机械工业出版社，2000：89-108.

[3] 牛双国. T68 镗床模拟仿真实训教学探讨[J]. 黄河水利职业技术学院学报，2007（1）：82-83，88

[4] 吴丽. 电气控制与PLC 应用技术[M]. 北京：机械工业出版社，2008：42-60.

[5] 许翏. 工厂电气控制设备[M]. 北京： 机械工业出版社，2001：292-302.

[6] 韩永学. 建筑电气施工技术[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2004：90-95.

[7] 牛双国. T68 镗床教学模拟设备电路PLC 控制方法研究[J]. 黄河水利职业技术学院学报，2005（2）：36-38.