低压电器电寿命计数及触头熔焊保护电路的改进

董纪圣 祝文婷 张彦 王国忠

（浙江方圆电气设备检测有限公司）

0 引言

低压电器的电寿命试验，主要是考核低压电器触头系统、灭弧系统及操作机构的可靠性，如接触器的电寿命试验。在电寿命的试验过程中，不仅需要记录电寿命的试验次数，还需要当试品出现故障时，如触头熔焊（也有称触头粘连），需要由保护电路切断电源，避免负载阻抗因通电过长而烧坏。

原有的电寿命计数和触头熔焊保护电路，采用继电器保护，单相电路如图1所示。其工作原理是：将继电器线圈KA并联在阻抗Z两端，试品触头闭合一次，继电器线圈得电一次，继电器一组常开触头闭合一次，将这组常开信号输入至控制单元，实现电寿命试验次数计数。另外，当试品出现触头熔焊时，这组常开触头闭合时间过长，控制单元通过设定这组常开触头的最大闭合时间，若超过这个时间，控制单元发出总控断电信号，断开总控接触器KM的控制线圈，实现自动切断电源，起到试验安全保护作用。三相保护电路为独立的三个单相电路。

常规保护电路存在问题：①不同试验电压，需要采用不同控制线圈电压的继电器，线圈损坏时会发生阻抗烧坏现象。②继电器触头本身具有一定的寿命，当进行长时间的电寿命的试验时，需要经常更换继电器。

1 改进电路

改进思路从原有保护电路（见图1）存在问题出发，利用光电耦合器具有隔离功能、应用电压范围宽、无触点寿命长的优势，设计一个简易电路。将光电耦合器的输出信号，输入至控制单元，实现电寿命试验计数和阻抗保护功能。

图1 原有的单相保护电路

一种低压电器电寿命计数及触头熔焊保护控制电路。由保护总控接触器KM、限流电阻R1、整流二极管D1、稳压管D2、滤波电容器C、保护电阻R2、光电耦合器OC1组成。单相保护电路见图2。三相保护电路为独立的三个单相电路图。

图2 改进后的单相保护电路

其中，OC1为光电耦合器；R1、R2为电阻；D1为二极管；D2为稳压管；Z为负载阻抗；KM为总控接触器触器触头。

其工作原理为：由保护总控接触器KM、限流电阻R1、整流二极管D1、稳压管D2、滤波电容器C组成一个简单的直流电源，通过限流电阻R2，向光电耦合器OC1的①和②供电。光电耦合器OC1的③和④是一个常开状态，③和④输入至控制单元程序控制器。实现以下功能：

电寿命计数。当电寿命试验时，随着试品触头的接通与分断，负载阻抗断续通电（例如1s通电，29s断电），光电耦合器OC1的③和④在通电1s内，由常开状态变为常闭状态，状态变化1次，控制单元控制器增加1次计数，实现电寿命的计数。

触头熔焊保护。若试验过程中，当试品触头发生熔焊（或称触头粘连）时，光电耦合器OC1的①和②长时间获电，③和④变为连续的常闭状态。控制单元控制器通过设定③和④闭合时间限制时间，例如设定1.2s，实际试品因触点熔焊，造成通电时间至1.2s时，控制单元发出总控断电信号，断开总控接触器KM的控制线圈，实现自动切断电源，由总控制接触器KM切断电源，实现触头熔焊时试验电路的保护。

2 控制程序框图

控制程序框图见图3。时序控制通过控制试品操作机构，控制样品合闸和分闸，当触点熔焊或其他非正常情况发生时，输出告警信号；正常情况下，进行试验次数的计数。

图3 控制程序框图

3 实际应用效果

项目经过实际应用，取得了良好的保护效果。而且，改进后有保护电路，具有以下特点和优势：

试验电压范围覆盖常规电压范围AC120～1500V。低压电器电寿命的试验电压，线电压试验范围包括了120～1500V。对应的相电压为69.3～866V。本试验控制电路，基本上可以满足低压电器电寿命的所有电压范围。

具有超长寿命特点。光电耦合器属无触点信号，改变了原有继电器控制结构受继电器触点寿命的影响。

主电路与控制电路通过光电耦合器隔离，有利于数据采集与数据应用单元的隔离和保护，保护系统可靠性高。

4 结束语

本文介绍了一种应用于低压电器电寿命试验的简易保护电路。改进后的电路，通过光电耦合器，解决了原有继电器保护存在的不足。实际使用结果表明，改进后的保护电路，极大提高了电寿命试验系统的可靠性和安全性。