一种新的交流接触器温升测试控制平台研制

2018-05-16张业真陈金汕林承志

质量技术监督研究 2018年2期

张业真，陈金汕，林承志

（福建省产品质量检验研究院，福建福州 350002）

1 引言

接触器因可快速切断交直流主回路以及可频繁地操作和远距离控制，经常运用于电动机做为控制对象，也可用作控制工厂设备、电热器和各样电力机组等电力负载，是自动控制系统中的重要元件之一。因此，其性能的优劣直接关系到配电系统的运行稳定性，甚至关系到人身和设备的操作安全，对其进行性能检测显得相当重要。

GB 14048.4-2010《低压开关设备和控制设备》第8.2.2条要求对断续周期工作制绕组的交流接触器温升试验，其交流接触器的主电路、辅助电路均要通以回路的额定电流。而目前进行此温升试验时，需要采用多种设备组装方式配合进行，电流需手动调节到预期电流，且需要在回路中接入电流互感器，接线麻烦；外接程控设备进行接触器的通、断电控制，而现有的程控设备编程复杂，加大了试验准备调试工作难度。试验过程中的配合主要依靠检验人员的经验，缺少相关仪器设备对其进行快速便捷测量，效率较低。因此，文中主要对交流接触断续工作制温升测试要求进行研究，设计并实现了一套基于交流接触器温升测试试验平台，以满足标准的试验要求。

2 试验要求

GB 14048.1-2012《低压开关设备和控制设备》8.3.4.3条规定断续周期工作制或断续工作制定义是：此工作制指电器的主触头保持闭合的有载时间与无载时间有一确定的比例值，此两个时间都很短，不足以使电器达到热平衡。断续工作制是用电流值、通电时间和负载因数来表征其特性，负载因数是通电时间与整个通断操作周期之比，通常用百分数表示[1]。

负载因数的标准值为：15%，25%，40%，60%。

当主电路无电流流过时，线圈绕着在额定频率（当为交流时）及最高额定控制电源电压下，根据表1给出的断续周期工作制进行操作[2]。

表1 断续周期工作制的试验循环数

按表1中若接触器的级别为1，则每小时操作循环为1次。当负载因素设置为40%，则该接触器的通电时间为1440s（1小时×0.4），断电时间为2160s（1小时×0.6），其它的依次类推。

3 温升试验平台

3.1 试验平台组成

平台主要由交流恒流源设备、无纸记录仪、电阻箱、调压器组成。交流恒流源设备主要作用是输出电流，将其输出端与交流接触器的主电路连接，并且从交流恒流源设备的PLC输出端引出一个控制信号，用于控制交流接触器的吸合。电阻箱和调压器与交流接触器的辅助二次回路连接。温升值测量由无纸记录仪设备进行监测。

3.2 试验平台工作原理

平台中交流恒流源设备电流发生装置原理简图如图1所示：微机系统PLC接收到来自工控机的数据指令，并通过控制继电器开始调节电动调压器，电动调压器通过两段式的调压系统来不断接近目标值，在调节过程中升流变压器输出端负载电流通过电流互感器进行采集反馈，接着反馈模拟量电流信号传输给电量隔离传感器进行模数转换，最后将数字量信号传输到PLC从而读取输出电流值，PLC根据输出电流值大小与给定值大小的对比，从而控制粗调调压器或者细调调压器电机正转、反转，不断使输出值逼近给定值，最后使输出电流稳定在给定值的允差范围内，从而形成一个实时的闭环系统[3]。该电流发生装置输出电流为：0A～2500A，可设置通、断电时间，并能控制接触器的线圈电压的通断。用这个平台可以优化试验程序，提高试验效率。

图1 工作原理简图

3.3 人机交互模块

人机交互界面采用液晶触摸屏，主要是完成试验参数的设置和系统状态以及控制信息的显示。试验时，可在人机交互界面对电流和试验方法进行设定，恒流源在工作时可在人机交互界面实时显示采样的电流[3]。接触器线圈断续试验可在图2中循环工作时间与循环停止时间中根据负载因数设定要求值。试验平台的界面如图2所示，在界面中可设置电流大小、试验次数、通断电时间以及循环次数。

图2 人机交互界面

4 试验验证

为了验证此试验平台能否满足接触器断续周期工作制温升试验要求，故在现场试验采用一台型号为CJ20-160的交流接触器，额定电流为160A，辅助电路电流为5A，接触器级别为30，负载因素为40%。根据表1所示，一个循环时间为120s，则通电时间为48s，断电时间为72s。接触器温升试验测试现场如图3所示。主电路的电流输出由交流恒流源装置输出，辅助电流由电阻箱调解输出，接触器控制线圈由交流恒流源装置中的PLC控制通断。其接触器温升试验工作原理如图4所示。