基于LabVIEW的SIZE3直流接触器性能检测系统

2015-06-09苏景贤王建生谢惠琴林木峰

计量技术 2015年2期

关键词：接触器功耗线圈

苏景贤王建生谢惠琴林木峰

(1.新美亚科技(深圳)有限公司，深圳 518038；2.五邑大学机电工程学院，江门 529020；3.中山职业技术学院电子信息工程系，中山 528404)

基于LabVIEW的SIZE3直流接触器性能检测系统

苏景贤1王建生2谢惠琴1林木峰3

(1.新美亚科技(深圳)有限公司，深圳 518038；2.五邑大学机电工程学院，江门 529020；3.中山职业技术学院电子信息工程系，中山 528404)

基于虚拟仪器LabVIEW平台，选用某公司SIZE3型号直流接触器作为试验对象，开发了基于LabVIEW软件的接触器性能测试系统。功耗瞬间采集波形表明，本文所开发的直流接触器的性能测试系统是可行的；两处尖峰检测结果表明，接触器内部电路性能稳定；高低电平电压转换，表明接触器可以及时接通和释放电压，保护电路安全。测试系统可通过上位机进行控制并记录相关试验数据，可实现批量、自动和精准的检测，有较高的实用价值。

LabVIEW；SIZE3直流接触器；性能测试

0 引言

接触器具有接通与分断交直流主电路的保护功能，并且与电力、配电等配合应用，常用于供电系统的开关器件。其中SIZE3系列直流接触器具有性能稳定，功耗较低，可以很好的自动控制电路系统等功能。接触器在日常生活和工业上都扮演着一个重要的角色，其性能的好坏直接影响着电力系统的安全性。目前，国内外对此方面的研究较少，重视程度相对较低。因此，对接触器进行性能检测迫在眉睫。本文以某公司研发的SIZE3直流接触器为性能检测对象，基于美国国家仪器有限公司(以下简称NI)的PXI自动化系统和相关的电路辅助控制为试验平台，通过上位机来进行控制，相关的数据分析和处理利用LabVIEW图形化编程软件[1]。最后，通过对接触器进行了相关的功耗和释放电压的检测，验证了该接触器性能稳定。

1 被测对象与方法

本研究选用了某公司研发的SIZE3系列中的100V～250V型号的直流接触器来试验，其基本技术指标：线圈额定直流电压(Us)为250V，吸合电压为85%Us，释放电压为76%Us。试验主回路电压主要由恒定的直流稳压稳流电源供给，与继电器、交流接触器和接口板电路等组成测试电路。在相应的时间内，实时检测其线圈的外部功耗和相应的动作特性。本文采用了自主设计的检测电路控制试验台，实现被测接触器与试验台的连接，测试其功耗和释放电压能否符合要求。利用LabVIEW软件，开发了本文的SIZE3直流接触器的检测系统，该系统包括数据采集、运算、存储、测试结果分析等子模块[2]，具体见图1。

图1 接触器性能检测系统思想

本研究设计出了该测试系统，其包括：被测接触器，条形码阅读器，测试接口电路，数据分析处理和判断等。根据接触器的性能要求，设计出了接口板电路,选用NI公司的高精度PXI-6251数据采集卡，进行试验测量数据的采集。利用HIOKI功率计测试接触器线圈电流的模拟信号，验证检测数据是否准确。接触器性能检测电路原理如图2所示。

图2 接触器性能检测电路原理

2 电流传感器选用和闭环调节

2.1 选用电流传感器依据

通过现场调研，考虑干扰因素，线路中线圈电压最大为250V。因此，本文选用日本的HIOKI功率计，电压最大量程为500V，电流量程：100mA～50A，其精度为±0.05%。

2.2 测试电压闭环控制

在本项目中利用NI数据采集卡，自动闭环调节稳压稳流电源用于加载在接触器的线圈上。其自动反馈调节系统，如图3所示。

图3自动闭环调节系统

从图3可知：首先，软件模拟输出调节85%的额定电压,判断测试电压和调节后的电压的误差范围是否相差在0.5V；其次，测试电压和调节电压进行对比，当前者大于后者，则利用软件模拟输出继续调整，直到符合电路要求的电压范围；最后，将其加载至接触器的线圈上进行相应的测试。

3 基于LabVIEW的性能检测系统流程

依据检测系统的要求，采用虚拟仪器LabVIEW软件创建了检测系统的程序流程[3]，如图4所示。由图4可知：首先，进行系统的初始化后，扫描接触器条形码，以确定系统的需要运行的电压范围；其次，功耗电流和保持与释放电压测试，分析产品的性能；最后，对数据进行采集分析并保存，以便日后查看。

图4 性能检测系统的程序流程

4 数据采集与分析

电源端加载250V直流电压，利用LabVIEW模拟输出模块自动闭环调节，线路电压调整到85%的额定电压，数字I/O模块控制电路继电器的接通、分断和模拟输入采集数据[3-4]。

4.1 线圈功耗采集波形分析

接触器的线圈上加载85%的额定电压，进行300ms的功耗检测。如图5所示。

图5 接触器功耗电流测试波形

根据实验要求对测试采集300ms的数据，经过多次实验，截取了其中一次的波形图，如图5所示。针对此次SIZE3接触器线圈功耗电流波形图(1号曲线为线圈上电信号指示线，2号曲线为线圈功耗)，当测试时间介于70ms与120ms之间时，电流波形出现了两处非常明显的尖峰，分别为电流的尖峰值(I1)和最大值(Imax)，其值分别为0.27A和0.267A，符合要求。线圈上电曲线明显由低电平转为高电平(图中的测试起点)，分别计算出了T0，T1和T2的时间为37ms，33ms和163ms，符合要求。从图5知，线圈功耗电流在出现两处尖峰现象之后，在135ms处又处于稳定状态，此时表明接触器电流稳定，进而说明接触器功耗试验成功。

倘若波形中没有出现两处尖峰现象，则表明该实验没有出现瞬间接通的状态，从而体现了本系统中的接触器内部线圈电路出现问题，要求测试员对接触器本身内部线圈电路进行检修。两处尖峰现象是对接触器是否存在功耗稳定判断标志。

根据功耗电流测试技术要求，检测出了相应的功耗参数，并将其与理论值进行了对比，判断测试结果是否合格，具体参数分析如表1所示。

表1 SIZE3 250V线圈功耗电流数据分析表

从表1中得知功耗电流的误差范围，根据合格参数表对其误差进行了分析：

1)I1为第一次波峰电流的尖峰值，其误差为0.01A，满足误差范围的要求；

2)Imax为最大电流值，其误差为0.03A，满足误差范围的要求；

3)I2为持续稳定电流值，允许合格值范围在±30%内，合格误差为3mA，符合要求；

4)T0为从线圈得电到有电流所经过的时间。曲线1为高电平时，线圈得电的时刻25ms左右，曲线2在80ms左右开始上升的时候，两者之差即为T0，要求最大值不能超过55ms，实际测得为37ms；

5)T1为有电流开始到第一次电流峰值的时间。实际值和理论值的差值不能超过15ms，本测试时其差值为11ms；

6)T2为线圈开始有电到电流稳定的时间，稳定时间的最大值不能超过300ms，测得实际值符合要求。

只有当功耗电流的六个参数所测得的实际值都在合格范围内，才能判定该产品在功耗测试环节符合技术指标要求，只要其中一项指标不符合要求，产品就不合格。

4.2 释放电压测试

接触器在85%的额定电压，76%额定电压和10%额定电压三种状态下，进行触点状态检测，其状态直接关系到接触器性能在断电瞬间能否释放[5-6]，如图6所示。在85%额定电压时，三相触点处于由低电平转为高电平，即为接通状态；在76%额定电压时，三相触点处于接通状态；而在10%额定电压时，三相触点由高电平转为低电平，即为释放状态。由此可见，本文所开发的接触器性能检测系统对释放电压测试是可行的。