A系列接触器电寿命检测试验台研发

皮小园　王建生　梁贵宝　艾龙辉

【摘 要】对于接触器电寿命的检测，传统方案采用陪试品进行电路切换，用单片机技术或PLC技术控制进行数据采集。因此，对于大电流接触器（A750）电寿命检测（AC-3），很难找到合适的陪试品，并且陪试品接通和分断导致电路切换的时间很难控制，测试效率也不高，单片机技术和PLC技术采样频率不高导致得出的数据不够精确。新方案采用可控硅技术进行电路切换，测试效率高，实现了电路切换迅速、精确，IPC高频率的采样使得测试的波形和数据在人机界面清晰准确的显示。

【关键词】接触器；可控硅；工控机；电寿命检测

0.引言

在低压开关行业中，接触器主要用于远距离控制接通和分断频率不高的设备，为了保证接触器有可靠的接通和分断能力，所以对接触器质量的检测是必不可少的，其中包括电寿命的检测。接触器电寿命的检测就是在常温（高温）环境下对接触器进行通电（标称的额定电流），接触器触点通断正常所能达到的次数。根据JB2455-85“低压接触器”中规定了不同使用类别时验证交流接触器电寿命的试验条件，制定了本课题接触器电寿命检测系统的四种试验条件，如表一所示。

表1 不同使用类别验证电寿命的试验条件

在传统的接触器电寿命检测设备中，采用陪试品进行电路切换，这种方式存在很大的弊端。

（1）陪试品的触点是机械动作，因此触点在接通和断开的时候存在电弧问题，电弧的产生影响检测电流电压准确度。并且随着电腐蚀程度加大，电弧更大，燃弧时间更长，测量出的数据更不准确。

（2）对于大电流交流接触器的测试，传统方案要检测A750有两种方法：一种是找到额定电流为750AX6=4500A的接触器；另一种是用几个接触器并联，使并联的几个接触器总电流达到或大于4500A。第一种方法中的额定电流为4500A的接触器，ABB公司生产了一种额定电流为5000A拍合式接触器，这种接触器体积很大，价格也很高，造出来的检测设备成本会很高。第二种并联接触器的方法无法保证几个接触器触点同时接通和分断，所以第一个接通和最后一个分断的触点很容易烧坏，从而导致测试的中止。

单片机技术和PLC技术在数据采集方面采用循环扫描方式，所以当主电路出现问题而需要扫描的程序很多时，主电路不能及时的受到保护。单片机和PLC处理任务单一，运算速度慢，在复杂应用和大量数据处理方面不适应。

1.总体方案设计

根据对目前接触器电寿命测试台存在的缺陷的改进，图1为新方案的规划。调节负载的可调电阻，可调电容以及可调电感，使之适应AC-3类测试。外接电源通过变压器，把U变成1/6U。过控制部分，接通变压器下端的三个可控硅，同时测量相电压。待相电压正常，接通测试品K1的线圈测试100ms后，通过控制部分切断变压器下端的三个可控硅，同时接通右侧三个可控硅进行测试80ms，这样一次测试结束。在这个过程中，采集了3个相间电压，1个测试品两端的电压以及3个线电流。采集3个相电压数据主要考虑电压从U到1/6U切换电路造成短路，从而对变压器造成损坏。采集测试品两端的电压由两个作用，一是检测测试品触点是否完全接通和断开；二是为了计算测试品的功率因素。采集3个线电流数据也有两个功能，一是检测线电流是否符合理论计算结果，对电路起保护作用；二是为了计算功率因素。

图1 新方案的规划

2.新方案关键技术确定

2.1 测试效率

根据AC-3类测试要求，接通时间和断时间比为1：9。根据接触器电寿命检测要求，测试时间为100ms，所以分断时间为900ms。

传统方案采用陪试品，陪试品是触点接通和分断，接通和分断时间相对较长且时间难以控制，为了保护主回路，传统方案一般测试的测试品循环不超过3个。

采用可控硅代替陪试品，可控硅的切换时间相对于陪试品小得多，可以控制在5～20ms内。设循环测试n个测试品，所以测试时间为100n，分断时间为1000-100n，每两个测试品测试的时间间隔为（1000-100n）/（n-1），因为时间间隔至少要为可控硅切换时间的两倍，所以（1000-100n）/（n-1）≥40，即n=6或7，为了对主电路的保护，取n=6，因此大大提高了测试的效率。

2.2大电流接触器的测试

额定电流大的可控硅在市场上很普遍，台基岘峰品牌可控硅，有KK、KP、KA、KS、ZK和ZK系列，电流200A～5000A，电压400V～7000V。在通过电流方面完全满足检测要求，而且价格很实惠。所以不存在陪试品第一种方法的缺陷。而且可控硅是无触点的接通和断开，所以不会存在陪试品第二种方法中烧坏的情况。

2.3采集的波形处理和对主回路的保护

工控机数据采集是终端处理方式，所以检测到对主回路有危害的信号，可以快速的做出保护动作，避免主回路受到危害。同时工控机作为控制核心，人机界面可视性强，易于操作；设计平台多，程序语言多，可移植性好；可以实现联网，组态及远程控制和访问；具有同时处理多任务，运行速度快，所以适合处理大量数据的特点。

3.结语

本设计采用可控硅代替陪试品，避免了陪试品由于触点的机械动作而造成循环测试效率不高和触点断开造成的电弧问题。同时运用工控机，加强了对主回路的保护和处理大量数据等优点。该系统具有试验功能综合的特点， 能高效地实现针对交流接触器的AC3 /AC4试验。它集试验、保护、测量、通信和控制于一体，成本较低，便于产业化，具有较高的工业价值。

【参考文献】

[1]王兆安.电力电子变流技术[M].北京： 机械工业出版社，2004.

[2]李菊叶.工控机数据采集系统开发[J].现代经济信息，2008.

[3]宁贻瑞.基于VB的工控机数据采集系统的设计[J].电脑编程技巧与维护，2012.