专利名称：交流接触器寿命试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于低压电器领域内的试验装置，特别涉及一种交流接触器电寿命和机械寿命的试验装置。
技术背景交流接触器是一种用来频繁的接通和切断主回路或大容量控制电路的电器，广泛应用于电气传动系统和自动控制系统。接触器的电磁系统可利用较小的激磁电流来控制串接于大电流回路的主触头的接通和分断，从而实现了控制回路的功率放大和对主回路设备运行的远距离自动控制。由于在控制系统中要求接触器的操作频率很高，如每小时300次、 600次、甚至高达3000次，为了保证一定的使用期限，接触器必须具有足够长的电寿命和机械寿命。接触器寿命的长短，直接影响到控制系统可靠性的高低和工业生产能否安全顺利运行。交流接触器的电寿命和机械寿命是其可靠性的重要指标，其相关寿命试验是保障和提高接触器产品质量的一种重要手段，寿命试验装置是完成寿命试验的必备试验条件。当前交流接触器的使用类别和试验项目较多，但可归纳为五种试验模式一是接通试验，试品只接通负载，由陪试品分断负载；二是分断试验，由陪试品负责接通负载，试品只负责分断负载；三是恒载试验，如AC4试验，试品负责接通和分断负载，接通与分断的负载相同；四是变载试验，如AC3试验，试品负责接通和分断负载，接通与分断的负载不同；五是无载试验，如机械寿命试验，试品主触头不需要加电压和电流。前四种试验模式为电寿命试验模式，第五种试验模式为机械寿命试验模式。在交流接触器寿命试验技术相关方面，“接触器和启动器的电寿命(ACD试验设备及控制方法”(申请专利号200410067753. 0)专利以及“接触器和启动器的电寿命试验设备”(申请专利号200420107690. 2)专利均提到一种采用电力电子原件(反并联的晶闸管) 作为无触点开关电器来替代电寿命试验中的陪试品接触器的接触器和启动器的电寿命试验设备，降低了试验成本。“延长单相继电器和交流接触器电寿命的控制方法及系统”(申请专利号200710030598. 9)专利所介绍的控制方法是通过单片机集成的控制算法生成开启控制信号和关断控制信号来控制单相交流接触器，实现接触器在电压过零时吸合和在负载电流为零时断开，减缓电弧对触点的烧蚀作用，延长了接触器的电寿命。以上现有专利所涉及到的交流接触器寿命试验技术，皆没有实时检测接触器在吸合和释放过程中主回路以及接触器主触头两端的电压和电流波形，不能准确地判断电寿命试验过程中接触器试品以及陪试品的故障情况；此外，也没有涉及到接触器的机械寿命试验
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是主要针对当前交流接触器寿命试验技术没有涉及到机械寿命试验且电寿命试验过程中不能实时检测电压电流的波形这一问题，本实用新型提供一种完成交流接触器寿命试验的装置，该装置以工业控制用计算机为核心，自动化程度高，采用固态继电器控制试品及其陪试品的线圈回路，可靠性高、寿命长，采用不同量程的电流互感器，可实现0-750A范围内电流的精确采样。该装置可以实现以上五种模式下的接触器寿命试验，并自动控制试验进程，在试品吸合和释放过程中，该装置实时检测并记录主回路以及试品主触头两端的电压电流波形，自动判断试品及其陪试品的各种故障，发生故障时报警并保存故障波形以及故障信息。该装置可一次性存储寿命试验过程中大量的试验数据，还具有试验数据的自动分析和打印输出等功能。本实用新型的技术方案为—种交流接触器寿命试验装置，该装置由硬件部分和软件部分组成。软件部分由试验参数设置与修改模块、文件处理模块、试验调试模块以及试验运行模块等组成；硬件部分由试验控制柜、试品柜、l/6Ue电源柜和负载柜组成；其中，试验控制柜包括工控机、驱动电路和触头状态检测电路；试品柜包括第一陪试品、接触器试品和第一断路器；1/6 电源柜包括第二陪试品和第二断路器；负载柜包括负载电路；工控机由显示器、计算机主机、键盘构成，分别与驱动电路和触头状态检测电路相连；驱动电路又分别与第一陪试品、接触器试品、第二陪试品、第一断路器和第二断路器相连；第一陪试品又分别与第一断路器和接触器试品相连；第二陪试品又分别与第二断路器和接触器试品相连；接触器试品又分别与触头状态检测电路和负载电路相连。其中，接触器试品为交流线圈接触器试品和直流线圈接触器试品。所述的驱动电路包括输出控制电路、第一光电耦合器、第一交流固态继电器、第二交流固态继电器、第三交流固态继电器、直流固态继电器、第四交流固态继电器、第一电磁继电器、第五交流固态继电器和第二电磁继电器；驱动电路包括交流固态继电器驱动、直流固态继电器驱动和交流固态继电器控制电磁继电器驱动三种方式；其连接方式是工控机通过DO数据线十六、DO数据线十和DO数据线十三分别与输出控制电路、第四交流固态继电器和第五交流固态继电器相连，输出控制电路通过信号线一与第一光电耦合器的输入端相连，第一光电耦合器的输出端通过信号线二、信号线三、信号线四和信号线五分别与第一交流固态继电器的输入端、第二交流固态继电器的输入端、第三交流固态继电器的输入端和直流固态继电器的输入端相连，第一交流固态继电器的输出端、第二交流固态继电器的输出端和第三交流固态继电器的输出端通过信号线六、信号线七和信号线八分别控制第一陪试品、第二陪试品和交流线圈接触器试品；直流固态继电器的输出端通过信号线九控制直流线圈接触器试品；第四交流固态继电器和第五交流固态继电器的输出端通过信号线十一和信号线十四分别控制第一电磁继电器和第二电磁继电器，第一电磁继电器和第二电磁继电器通过信号线十二和信号线十五分别控制第一断路器和第二断路器。所述触头状态检测电路包括互感器、信号调理电路、A/D转换器、第二光电耦合器、 DI输入电路、方波发生电路和数据缓冲区。触头状态检测电路包括模拟量输入和数字量输入两种采样方式。其连接方式是电源电压信号、接触器试品主触头间电压信号及负载电流信号通过信号线与互感器相连，互感器通过信号线与信号调理电路相连，信号调理电路通过信号线与A/D转换器相连，A/D转换器通过信号线与数据缓冲区相连；接触器试品辅助触头间电压信号通过信号线与第二光电耦合器的输入端相连，第二光电耦合器的输出端通过信号线与DI输入电路相连，DI输入电路通过信号线与数据缓冲区相连；方波发生电路通过信号线与数据缓冲区相连；数据缓冲区通过信号线和IO数据线分别与A/D转换器和工控机相连。
4[0011]互感器包括电压互感器和电流互感器，电流互感器为两级电流互感器，第一级电流互感器的档位依次为750/5、300/5、150/5、100/5、50/5。为满足精度要求，第一级电流互感器为量程分别为0-750A和0-150A的两个互感器，分别用于大电流采样和小电流采样。试验时根据负载电流大小，选择相应的互感器及电流档位。另外，两个第一级电流互感器均可为外接电流互感器，实现其他变比的选择。本实用新型所述交流接触器寿命试验装置在工控机的控制下自动运行，可分别对交流接触器进行接通试验、分断试验、恒载试验、变载试验和机械寿命试验五种试验模式， 控制步骤包括1)控制第一陪试品吸合，然后检测电源电压，若电源电压大于其保护上限，则第一陪试品正常，否则第一陪试品故障，此时控制第一陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，则控制第一断路器跳闸，切除故障；2)控制接触器试品吸合，然后检测主触头间电压和主回路负载电流，若主触头间电压小于其保护下限且主回路负载电流大于其保护上限，则接触器试品正常，否则接触器试品故障，此时控制第一陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，则控制第一断路器跳闸，切除故障；3)控制第一陪试品释放，然后检测电源电压，若电源电压小于其保护下限，则第一陪试品正常，否则第一陪试品故障，此时控制第一陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，则控制第一断路器跳闸，切除故障；4)控制第二陪试品吸合，然后检测l/6Ue电源电压，若1/6 电源电压大于其保护上限，则第二陪试品正常，否则第二陪试品故障，此时控制第二陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，则控制第二断路器跳闸，切除故障；5)控制接触器试品释放，然后检测主触头间电压和主回路负载电流，若主触头间电压大于其保护上限且主回路负载电流小于其保护下限，则接触器试品正常，否则接触器试品故障，此时控制第一陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，则控制第一断路器跳闸，切除故障；6)控制接触器试品释放，然后检测主触头间电压和l/6Ue主回路负载电流，若主触头间电压大于其保护上限且1/6 主回路负载电流小于其保护下限，则接触器试品正常，否则接触器试品故障，此时控制第二陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，则控制第二断路器跳闸，切除故障；7)控制第二陪试品释放，然后检测l/6Ue电源电压，若1/6 电源电压小于其保护下限，则第二陪试品正常，否则第二陪试品故障，此时控制第二陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，则控制第二断路器跳闸，切除故障。接通试验模式下，按步骤1)、2)、；3)、5)的顺序构成一个循环，反复进行试验，同时记录试验数据和试验故障。分断试验模式下，按步骤2)、1)、5)、3)的顺序构成一个循环，反复进行试验，同时记录试验数据和试验故障。恒载试验模式下，先进行步骤1)，再按步骤2、、5)的顺序构成一个循环，反复进行试验，同时记录试验数据和试验故障。变载试验模式下，按步骤1) ,2),3)、4)、6)、7)的顺序构成一个循环，反复进行试验，同时记录试验数据和试验故障。机械寿命试验模式下，按步骤2、、5)的顺序构成一个循环，反复进行试验，同时记录试验数据和试验故障。本实用新型与现有技术相比有以下几个主要的有益效果1.本实用新型由工控机控制，可自动、准确完成交流接触器寿命试验，提高了寿命试验的自动化水平；提供了良好的人机交互操作界面，方便用户进行试验和查看试验结果。2.本实用新型可以进行交流接触器的接通试验、分断试验、恒载试验和变载试验四种电寿命试验，还可以对其进行机械寿命试验。3.本实用新型在接通试验、分断试验、恒载试验和变载试验四种试验模式下，可顺序操作1 4台交流接触器试品进行试验；在机械寿命试验模式下，可同时操作交流接触器试品进行试验，本实用新型可分别对交流线圈接触器试品和直流线圈接触器试品进行试验。4.本实用新型接触器试品的线圈回路采用交流固态继电器控制和直流固态继电器控制，陪试品的线圈回路采用交流固态继电器控制，响应时间短，寿命时间长，可靠性高。5.本实用新型的第一级电流互感器采用量程分别为0-150A和0-750A的两个互感器，第一级电流互感器档位依次为50/5、100/5、150/5、300/5、750/5，满足了电流采集精度的要求，另外两个第一级电流互感器均可为外接电流互感器，实现其他变比选择。6.本实用新型实时检测A相、B相和C相的电源电压波形、试品主触头间电压波形和主回路负载电流波形，并在计算机显示器上实时显示以上各波形，可根据电压电流波形分析试验参数，如功率因数，电压电流有效值，试品的吸合时间、释放时间、燃弧时间等。7.本实用新型可对试验过程中的试品及其陪试品进行故障自动诊断，可自动监测出试品及其陪试品的吸合故障和释放故障，故障后试验装置报警并控制陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，该装置控制断路器跳闸，启动后备保护切断电源，保障了试验装置的安全。8.本实用新型根据用户的设置自动保存试验数据并记录故障，并能将试验数据和故障记录打印输出。9.本实用新型具有完整的数据保护功能，意外断电后试验数据不丢失，电源恢复后不破坏已采集的试验数据，试验数据永久性保存于计算机，并能方便的转移到外部存储设备中。

[0035]图1是本实用新型实施例试验装置框图[0036]图2是本实用新型实施例驱动电路结构示意图[0037]图3是本实用新型实施例触头状态检测电路结构示意图[0038]图4是本实用新型实施例主电路示意图[0039]图5是本实用新型实施例控制电路示意图[0040]图6是交流接触器试品各试验模式下的动作时序图[0041]图7是本实用新型实施例软件流程图具体实施方式
实施例如图1所示，本实用新型所述的交流接触器寿命试验装置，该装置由硬件部分和软件部分组成。软件部分由试验参数设置与修改模块、文件处理模块、试验调试模块以及试验运行模块等组成；硬件部分包括试验控制柜，试品柜，1/6 电源柜，负载柜；其中，试验控制柜包括工控机(1)、驱动电路( 和触头状态检测电路(5)；试品柜包括第一陪试品 (3)、接触器试品(4)和第一断路器(7)，其中接触器试品(4)为4台交流线圈接触器试品 (40)和4台直流线圈接触器试品；l/6Ue电源柜包括第二陪试品(6)和第二断路器 (8)；负载柜包括负载电路(9)。工控机(1)由显示器、计算机主机、键盘构成，分别与驱动电路⑵和触头状态检测电路(5)相连；驱动电路(2)又分别与第一陪试品(3)、接触器试品0)、第二陪试品(6)、第一断路器(7)和第二断路器(8)相连；第一陪试品(3)又分别与第一断路器(7)和接触器试品(4)相连；第二陪试品(6)又分别与第二断路器(8)和接触器试品(4)相连；接触器试品(4)又分别与触头状态检测电路( 和负载电路(9)相连。如图1所示，本实用新型所述的交流接触器寿命试验装置在工控机的控制下自动运行，试验运行包括了接通试验、分断试验、恒载试验、变载试验四种电寿命试验模式以及机械寿命试验模式，工控机(1)根据已选定的试验模式和相应的试品动作时序，由驱动电路(2)输出控制第一陪试品(3)、第二陪试品(6)、接触器试品(4)的吸合与释放，同时工控机(1)根据故障监测的选择和设置由触头状态检测电路(5)实时检测电源电压波形、试品主触头间电压波形、负载电流波形及试品辅助触头间电压，并根据用户的设置保存试验电压电流波形，当陪试品或试品出现故障时，报警并控制陪试品切除故障，若故障未被切除， 则启动后备保护切除故障，试验过程中可以暂停试验或退出试验，当达到设定的试验循环次数或全部试品失效后，试验停止。图1中所述的驱动电路(2)如图2所示，包括输出控制电路(20)、第一光电耦合器、第一交流固态继电器0 、第二交流固态继电器、第三交流固态继电器04)、 直流固态继电器(25)、第四交流固态继电器( )、第一电磁继电器(27)、第五交流固态继电器08)和第二电磁继电器( ),其中，输出控制电路OO)由晶体三极管加限流电阻组成。驱动电路( 包括交流固态继电器驱动、直流固态继电器驱动和交流固态继电器控制电磁继电器驱动三种方式。其连接方式是工控机(1)通过DO数据线十六Q00)、D0数据线十(210)和DO数据线十三013)分别与输出控制电路(20)、第四交流固态继电器06)的输入端和第五交流固态继电器08)的输入端相连相连；输出控制电路OO)通过信号线一 (201)与第一光电耦合器的输入端相连，第一光电耦合器的输出端通过信号线二 002)、信号线三(203)和信号线四(204)分别与第一交流固态继电器02)的输入端、第二交流固态继电器的输入端和第三交流固态继电器04)的输入端相连，第一交流固态继电器0 的输出端、第二交流固态继电器的输出端和第三交流固态继电器04)的输出端分别通过信号线六006)、信号线七(207)和信号线八O08)串联于第一陪试品(3) 的线圈回路、第二陪试品(6)的线圈回路和交流线圈接触器试品GO)的线圈回路，控制第一陪试品(3)、第二陪试品(6)和交流线圈接触器试品GO)的吸合与释放；第一光电耦合器的输出端通过信号线五O05)与直流固态继电器0 的输入端相连，直流固态继电器05)的输出端通过信号线九O09)串联于直流线圈接触器试品Gl)的线圈回路，控
7制直流线圈接触器试品Gl)的吸合与释放；第四交流固态继电器06)的输出端和第五交流固态继电器08)的输出端通过信号线十一 011)和信号线十四(214)分别串联于第一电磁继电器、2 )的线圈回路和第二电磁继电器09)的线圈回路，第一电磁继电器、2 )的常开触点和第二电磁继电器09)的常开触点通过信号线十二(212)和信号线十五(215) 分别串联于第一断路器(7)的分励线圈回路和第二断路器(8)的分励线圈回路，分别控制第一断路器跳闸(7)和第二断路器(8)跳闸，分别实现主电源后备保护和l/6Ue电源后备保护。图1所述的触头状态检测电路( 如图3所示，包括互感器(50)、信号调理电路 (51)、A/D转换器(52)、第二光电耦合器(53)、DI输入电路(54)、方波发生电路(55)和数据缓冲区(56)，其中，信号调理电路(51)由电流-电压转换电路和加法器组成，DI输入电路(54)由+5V直流电压配合限流电阻组成。触头状态检测电路( 分为模拟量输入和数字量输入两种采样方式。其连接方式是电源电压信号、接触器试品(4)主触头间电压信号及负载电流信号通过信号线(501)与互感器(50)的输入端相连，经互感器(50)电平转换后的电压电流信号通过信号线(502)与信号调理电路(51)相连，信号调理电路(51)通过信号线(503)与A/D转换器(52)相连，A/D转换器(52)通过信号线(504)与数据缓冲区 (56)相连，把A/D转换后的数据传输给数据缓冲区(56)；方波发生电路(5 产生一个与电源周期同步的方波信号，通过信号线(508)与数据缓冲区(56)相连；接触器试品(4)辅助触头间电压信号通过信号线(50 与第二光电耦合器(5 的输入端相连，第二光电耦合器(53)的输出端通过信号线(506)与DI输入电路(54)相连，DI输入电路(54)将反映接触器试品辅助常开常闭触头间电压的数字量信号通过信号线(507)与数据缓冲区(56)相连；数据缓冲区(56)通过IO数据线(500)与工控机⑴相连，把数据传输给工控机(1)， 同时数据缓冲区(56)通过信号线(509)与A/D转换器(5 相连，把控制A/D转换的信号 (如启动A/D采样信号、A/D采样频率信号和A/D采样通道选择信号等)传递给A/D转换器(52)。图1所述的触头状态检测电路(5)中的互感器(50)包括电压互感器和电流互感器，电流互感器为两级电流互感器，第一级电流互感器的档位依次为750/5、300/5、150/5、 100/5、50/5。为满足精度要求，第一级电流互感器为量程分别为0-750A和0-150A的两个互感器，分别用于大电流采样和小电流采样。试验时根据负载电流大小，选择相应的互感器及电流档位。另外，两个第一级电流互感器均可为外接电流互感器，实现其他变比的选择。图4是本实施例装置的主电路示意图，包括三相四线电源(A、B、C、N)，熔断器 (FUl)，主电源后备保护(SWl)为图1中的第一断路器(7)，l/6Ue电源后备保护(SW2)为图 1中的第二断路器(8) ,1/6 变压器，接触器(CJl)为图1中的第一陪试品，接触器(CJ2) 为图1中的第二陪试品，4台交流线圈接触器试品(1SP1、1SP2、1SP3、1SP4)或者4台直流线圈接触器试品(2SP1、2SP2、2SP3、2SP4)为图1中的接触器试品(4)，串联在一起的可调电阻器(R)和可调空心电抗器(L)组成图1中的负载电路(9)，电阻器阻值的大小和电抗器电感值的大小根据具体的试验要求确定，电流互感器(ITA)和电流互感器QTA)分别为图3所述的触头状态检测电路(5)中互感器(50)的主回路第一级电流互感器和1/6 主回路第一级电流互感器。从主电路采集的信号包括电源电压信号(A1、B1、C1)，接触器试品主触头间电压信号(A2、B2、C2、)，主回路负载电流信号(A3、B3、C3)，l/6Ue主回路负载电流信号(A4、B4、C4)。图5是本实施例装置的控制电路示意图，其主要分为四个部分。第I部分为图1 中的工控机(1)，包括计算机主机、显示器和键盘。第II部分为图1中驱动电路O)，由总线输出控制信号控制三极管Qltl Q13导通，三极管Qltl Q13控制光电耦合器T8 T11输入端导通，光电耦合器T8 Tn的输出端控制交流固态继电器AC_SSR0 AC_SSR3的输入端导通，交流固态继电器AC_SSR0 AC_SSR3的输出端接在交流线圈接触器试品ISPl 1SP4 的线圈回路，完成对交流线圈接触器试品的控制；由总线输出控制信号控制三极管兑4、Q15 导通，三极管Q14、Q15控制光电耦合器T12、T13输入端导通，光电耦合器T12、T13的输出端控制交流固态继电器AC_SSR4、AC_SSR5的输入端导通，交流固态继电器AC_SSR4、AC_SSR5的输出端接在第一陪试品(CJl)、第二陪试品(CJ2)的线圈回路，完成对第一陪试品、第二陪试品的控制；由总线输出控制信号控制交流固态继电器AC_SSR6、AC_SSR7的输入端导通，交流固态继电器AC_SSR6、AC_SSR7的输出分别控制继电器KO线圈回路的通断和继电器Kl线圈回路的通断，继电器KO的一对常开触点和继电器Kl的一对常开触点分别串联于第一断路器(7)的分励线圈回路和第二断路器(8)的分励线圈回路，分别控制第一断路器(7)跳闸和第二断路器(8)跳闸，分别实现主电源后备保护和l/6Ue电源后备保护；由总线输出控制信号控制三极管Q16 Q19导通，三极管Q16 Q19控制光电耦合器T14 T17输入端导通， 光电耦合器T14 T17的输出端控制直流固态继电器DC_SSR0 DC_SSR3的输入端导通，直流固态继电器DC_SSR0 DC_SSR3的输出端接在直流线圈接触器试品2SP1 2SP4的线圈回路，完成对直流线圈接触器试品的控制。第III部分为图1中触头状态检测电路(5)的模拟量输入采样部分，且只画出了 A相的电源电压信号Al、试品主触头间电压信号A2、主回路负载电流信号A3、l/6&主回路负载电流信号A4的输入采样示意图，B相的电源电压信号Bi、试品主触头间电压信号B2、主回路负载电流信号Β3、1/6&主回路负载电流信号B4 以及C相的电源电压信号Cl、试品主触头间电压信号C2、主回路负载电流信号C3、l/6&主回路负载电流信号C4的输入采样示意图与A相相同；A相的电源电压信号Al、试品主触头间电压信号A2、主回路负载电流信号A3、1/6 主回路负载电流信号A4，分别经过电压互感器HL0、HL1和电流互感器HL2、HL3，再由信号调理电路将信号传递给A/D转换器，A/D转换的数据通过总线传递给工控机(1)。第IV部分为图1中触头状态检测电路(5)的数字量输入采样部分，接触器试品1SP1、1SP2、1SP3和1SP4(或2SP1、2SP2、2SP3和2SP4)的常开常闭触点，经光电耦合器Ttl T7,产生高低电平的数字量信号，再由总线传递给工控机(1)。图6是试品在各试验模式下的动作时序图，图6中的(1)为接通试验模式下陪试品和试品的动作时序图，图6中的⑵为分断试验模式下陪试品和试品的动作时序图，图6 中的(3)为恒载试验模式下陪试品和试品的动作时序图，图6中的(4)为变载试验模式下陪试品和试品的动作时序图，图6中的(5)为机械寿命试验模式下试品的动作时序图。图中，曲线的低表示接触器的释放状态，曲线的高表示接触器的吸合状态，从低变高表示吸合过程，从高变低表示释放过程。根据接触器的实际吸合、释放时间和试验要求设置各状态的时间。通过控制第一陪试品、第二陪试品和接触器试品(交流线圈接触器试品或直流线圈接触器试品)的不同动作顺序，来实现图6所示的不同模式下的试验。接通试验模式下，第一陪试品先吸合，然后试品吸合，由试品负责接通负载，然后第一陪试品释放分断负载，最后试品释放。分断试验模式下，试品先吸合，然后第一陪试品吸合接通负载，然后试品释放，由试品负责分断负载，最后第一陪试品释放。恒载试验模式下，第一陪试品先吸合，然后试品吸合、接通并释放，由试品负责接通和分断负载，接通与分断的负载相同。变载试验模式下，第一陪试品先吸合接通主电源，然后试品吸合，试品负责接通主回路负载，然后第一陪试品释放分断主回路负载，然后第二陪试品吸合接通l/6Ue主回路，然后试品释放，试品负责分断1/6 主回路负载，最后第二陪试品释放，试品接通与分断的负载不同。机械寿命试验模式下，试品为无载操作，试品完成吸合、接通和释放。图1所示的交流接触器寿命试验装置，在工控机控制下进行交流接触器寿命试验，其试验运行程序流程图如图7所示1)工控机上电后运行交流接触器寿命试验程序；2)判断是否第一次进行交流接触器寿命试验，若是，则在用户指定位置新建工程文件并转到第4步；若否，则转到第3步；3)调入上次试验参数设置和试验数据，之后转到第4步；4)判断是否为文件处理菜单(鼠标单击或键盘输入)，若是，则调用文件处理模块，可以新建工程文件、保存当前工程文件、另存当前工程文件或者打开之前试验的工程文件，若否；则转到第5步;5)判断是否为参数设置菜单，若是，则调用试验参数设置与修改模块，该模块包括接通试验，分断试验，恒载试验，变载试验和机械寿命试验五种试验模式下的参数设置与修改，主要的试验参数包括试品型号、试品个数、吸合时间、释放时间、接通时间、吸合释放相角的选择和设置、接通分断电压、接通分断电流、电流互感器选择、故障监测选择与设置、操作频率及试验循环次数等，开始新的工程时根据需要设置各个试验模式下的试验参数，试验开始后试验参数将不能改变，但通过快捷键组合键入，即可修改当前试验参数；若否，则转到第6步；6)判断是否为查看菜单，若是，则调用试验查看模块，该模块包括接通试验，分断试验，恒载试验，变载试验和机械寿命试验五种试验模式下的试验查看，可分别查看这五种试验模式下的试验参数设置，故障记录和试验波形记录，故障记录显示陪试品和试品主触头的接通不良和断开不良情况以及陪试品和试品辅助触头的接通不良和断开不良情况，试验波形显示按用户设置所保存的电压电流波形和全部故障波形；若否，则转到第7步；7)判断是否为试验调试菜单，若是，则调用试验调试模块，可对主电源后备保护、 l/6Ue电源后备保护进行调试，可校对采集得到的电压电流有效值，可选择第一陪试品或第二陪试品以及单个试品进行接通、分断、接通与分断过程的单次调试，调试过程中实时检测电源电压波形、试品主触头间电压波形及负载电流波形，并能在陪试品或试品发生故障时报警并控制陪试品释放来切除故障，若故障未被切除，则启动后备保护切断故障，单次调试的波形也可以存储在用户指定的文件夹中；若否，则转到第8步；8)判断是否为试验运行菜单，若是，则调用试验运行模块，试验运行模块是整个程序的核心，该模块包括接通试验，分断试验，恒载试验，变载试验和机械寿命试验五种试验模式，工控机(1)根据已选定的试验模式和相应的试品动作时序，完成相应的试验运行控制；若否，则转到第9步；9)判断是否为帮助菜单，若是，则调出帮助文件，帮助文件包括整个控制程序的全部信息，解释每一个菜单命令的功能，每一个试验参数的意义，每一种试验模式的具体过程和试验波形的说明，以及试验注意事项等；若否，则转到第10步；10)判断是否为程序退出菜单，若是，则试验结束；若否，则转到第4步。当运行试验第8步，进行交流接触器寿命试验时，以试品为交流线圈接触器试品并进行变载试验模式为例，试验的具体操作步骤包括以下6步8-1)工控机⑴发出第一陪试品(3)吸合指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第一陪试品( 吸合；同时工控机(1)根据故障监测的选择和设置由触头状态检测电路 (5)实时检测电源电压，若电源电压大于其保护上限，则判定为第一陪试品(3)正常，否则判定第一陪试品C3)主触头故障，故障类型为接通不良，此时工控机(1)发出报警命令并发出控制第一陪试品( 释放指令信号，该信号通过驱动电路( 控制第一陪试品( 释放来切除故障，当故障未被切除时，工控机(1)发出控制第一断路器(7)跳闸指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第一断路器(7)跳闸来切断故障；工控机(1)同时根据设置保存试验数据和故障记录；8-2)工控机(1)发出让交流线圈接触器试品GO)吸合指令信号，该信号驱动电路⑵控制交流线圈接触器试品GO)吸合；同时工控机⑴根据故障监测的选择和设置由触头状态检测电路(5)实时检测接触器试品主触头间电压和负载电流，若接触器试品主触头间电压小于其保护下限且负载电流大于其保护上限，则判定为交流线圈接触器试品GO) 正常，否则判定交流线圈接触器试品GO)主触头故障，故障类型为接通不良，此时工控机 ⑴发出报警命令并发出控制第一陪试品⑶释放指令信号，该指令信号通过驱动电路⑵ 控制第一陪试品(3)释放来切除故障，当故障未被切除时，工控机(1)发出控制第一断路器 (7)跳闸指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第一断路器(7)跳闸来切断故障；工控机 (1)同时根据设置保存试验数据和故障记录；8-3)工控机⑴发出第一陪试品(3)释放指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第一陪试品( 释放；同时工控机(1)根据故障监测的选择和设置由触头状态检测电路 (5)实时检测电源电压，若电源电压小于其保护下限，则判定为第一陪试品(3)正常，否则判定第一陪试品(3)主触头故障，故障类型为断开不良，此时工控机(1)发出报警命令并发出控制第一陪试品( 释放指令信号，该信号通过驱动电路( 控制第一陪试品(3)释放来切除故障，当故障未被切除时，工控机(1)发出控制第一断路器(7)跳闸指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第一断路器(7)跳闸来切断故障；工控机(1)同时根据设置保存试验数据和故障记录；8-4)工控机(1)发出第二陪试品(6)吸合指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第二陪试品出)吸合；同时工控机(1)根据故障监测的选择和设置由触头状态检测电路 (5)实时检测电源电压，若电源电压大于其保护上限，则判定为第二陪试品(6)正常，否则判定第二陪试品(6)主触头故障，故障类型为接通不良，此时工控机(1)发出报警命令并发出控制第二陪试品(6)释放指令信号，该信号通过驱动电路( 控制第二陪试品(6)释放来切除故障，当故障未被切除时，工控机(1)发出控制第二断路器(8)跳闸指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第二断路器(8)跳闸来切断故障；工控机(1)同时根据设置保存试验数据和故障记录；8-5)工控机(1)发出让交流线圈接触器试品GO)释放指令信号，该信号驱动电路(2)控制交流线圈接触器试品G0)释放；同时工控机(1)根据故障监测的选择和设置由
11触头状态检测电路( 实时检测接触器试品主触头间电压和负载电流，若接触器试品主触头间电压大于其保护上限且负载电流小于其保护下限，则判定为交流线圈接触器试品GO) 正常，否则判定交流线圈接触器试品GO)主触头故障，故障类型为断开不良，此时工控机 ⑴发出报警命令并发出控制第二陪试品(6)释放指令信号，该指令信号通过驱动电路(2) 控制第二陪试品(6)释放来切除故障，当故障未被切除时，工控机(1)发出控制第二断路器 ⑶跳闸指令信号，该信号通过驱动电路⑵控制第二断路器⑶跳闸来切断故障；工控机 (1)同时根据设置保存试验数据和故障记录；8-6)工控机⑴发出第二陪试品(6)释放指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第二陪试品(6)释放；同时工控机(1)根据故障监测的选择和设置由触头状态检测电路
(5)实时检测电源电压，若电源电压小于其保护下限，则判定为第二陪试品(6)正常，否则判定第二陪试品(6)主触头故障，故障类型为断开不良，此时工控机(1)发出报警命令并发出控制第二陪试品(6)释放指令信号，该信号通过驱动电路( 控制第二陪试品(6)释放来切除故障，当故障未被切除时，工控机(1)发出控制第二断路器(8)跳闸指令信号，该信号通过驱动电路(2)控制第二断路器(8)跳闸来切断故障；工控机(1)同时根据设置保存试验数据和故障记录。工控机(1)按步骤8-1) ,8-2) ,8-3) ,8-4) ,8-5) ,8-6)的顺序为一个循环，反复进行变载试验，同时检测主触头间电压和负载电流并记录试验数据和试验故障。工控机(1)通过驱动电路(2)控制第一陪试品(3)吸合与释放、第二陪试品(6)吸合与释放、交流线圈接触器试品GO)吸合与释放、直流线圈接触器试品Gl)吸合与释放、 第一断路器(7)跳闸以及第二断路器(8)跳闸的具体过程如下1)工控机⑴通过驱动电路⑵控制第一陪试品(3)吸合工控机⑴发出控制第一陪试品(3)吸合指令信号，该信号通过DO数据线十六(200)传递给输出控制电路 (20)，再通过信号线一 O01)并经第一光电耦合器和信号线二(202)传递给第一交流固态继电器0 的输入端，第一交流固态继电器0 的输出端通过信号线六O06)串联于第一陪试品(3)的线圈回路，该信号控制第一陪试品(3)的线圈回路导通，第一陪试品 (3)吸合；2)工控机⑴通过驱动电路(2)控制第一陪试品(3)释放工控机⑴发出控制第一陪试品⑶释放指令信号，该信号通过DO数据线十六(200)传递给输出控制电路 (20)，再通过信号线一 O01)并经第一光电耦合器和信号线(202)传递给第一交流固态继电器(22)，最后通过信号线六(206)控制第一陪试品(3)线圈回路断开，第一陪试品 ⑶释放；3)工控机(1)通过驱动电路(2)控制第二陪试品(6)吸合工控机(1)发出控制第二陪试品(6)吸合指令信号，该信号通过DO数据线十六(200)传递给输出控制电路 (20)，再通过信号线一 O01)并经第一光电耦合器和信号线三(203)传递给第二交流固态继电器的输入端，第二交流固态继电器的输出端通过信号线七O07)串联于第二陪试品(6)的线圈回路，该信号控制第二陪试品(6)的线圈回路导通，第二陪试品
(6)吸合；4)工控机⑴通过驱动电路(2)控制第二陪试品(6)释放工控机⑴发出控制第二陪试品(6)释放指令信号，该信号通过DO数据线十六(200)传递给输出控制电路(20)，再通过信号线一 O01)并经第一光电耦合器和信号线三(203)传递给第二交流固态继电器(23)，最后通过信号线七(207)控制第二陪试品(6)线圈回路断开，第二陪试品 (6)释放；5)工控机(1)通过驱动电路(2)控制交流线圈接触器试品^))吸合工控机(1) 发出控制交流线圈接触器试品GO)吸合指令信号，该信号通过DO数据线十六(200)传递给输出控制电路(20)，再通过信号线一(201)并经第一光电耦合器和信号线四(204) 传递给第三交流固态继电器04)的输入端，第三交流固态继电器04)的输出端通过信号线八(208)串联于交流线圈接触器试品GO)的线圈回路，该信号控制交流线圈接触器试品 (40)的线圈回路导通，交流线圈接触器试品GO)吸合；6)工控机(1)通过驱动电路(2)控制交流线圈接触器试品^))释放工控机(1) 发出控制交流线圈接触器试品GO)释放指令信号，该信号通过DO数据线十六(200)传递给输出控制电路(20)，再通过信号线一(201)并经第一光电耦合器和信号线四(204) 传递给第三交流固态继电器(M)，最后通过信号线八(208)控制交流线圈接触器试品GO) 线圈回路断开，交流线圈接触器试品G0)释放；7)工控机(1)通过驱动电路(2)控制直流线圈接触器试品Gl)吸合工控机(1) 发出控制直流线圈接触器试品Gl)吸合指令信号，该信号通过DO数据线十六(200)传递给输出控制电路(20)，再通过信号线一(201)并经第一光电耦合器和信号线五(205) 传递给直流固态继电器0 的输入端，直流固态继电器0 的输出端通过信号线九(209) 串联于直流线圈接触器试品Gl)的线圈回路，该信号控制直流线圈接触器试品Gl)的线圈回路导通，直流线圈接触器试品Gl)吸合；8)工控机(1)通过驱动电路(2)控制直流线圈接触器试品Gl)释放工控机(1) 发出控制直流线圈接触器试品Gl)释放指令信号，该信号通过DO数据线十六(200)传递给输出控制电路(20)，再通过信号线一(201)并经第一光电耦合器和信号线五(205) 传递给直流固态继电器(25)，最后通过信号线九(209)控制直流线圈接触器试品Gl)线圈回路断开，直流线圈接触器试品Gl)释放；9)工控机(1)通过驱动电路( 控制第一断路器(7)跳闸工控机(1)发出控制第一断路器(7)跳闸指令信号，该信号通过DO数据线十(210)传递给第四交流固态继电器 (26)的输入端，第四交流固态继电器06)的输出端通过信号线十一(211)控制第一电磁继电器(XT)的线圈回路接通，第一电磁继电器(XT)的一对常开触点通过信号线十二(212) 串联于第一断路器(7)的分励线圈回路，常开触点闭合，第一断路器(7)的分励线圈回路导通，第一断路器(7)跳闸；10)工控机(1)通过驱动电路( 控制第二断路器(8)跳闸工控机(1)发出控制第二断路器(8)跳闸指令信号，该信号通过DO数据线十三(21 传递给第五交流固态继电器08)的输入端，第五交流固态继电器08)的输出端通过信号线十四(214)控制第二电磁继电器09)的线圈回路接通，第二电磁继电器09)的一对常开触点通过信号线十五 (215)串联于第二断路器(8)的分励线圈回路，常开触点闭合，第二断路器(8)的分励线圈回路导通，第二断路器(8)跳闸。交流线圈接触器试品(40)、第一陪试品(3)和第二陪试品(6)的线圈回路均采用交流固态继电器控制，直流线圈接触器试品Gl)的线圈回路采用直流固态继电器控制。固
13态继电器没有机械零部件，采用可控硅代替传统的触点接触，由于没有运动的零部件，因此能在高冲击，强振动的环境下工作，由于采用可控硅作为切换装置，决定了固态继电器的寿命长，可靠性高。固态继电器因为采用了可控硅，所以切换速度可从几毫秒至几微妙，响应时间短。另外，固态继电器相比传统的继电器而言，由于没有输入“线圈”，没有触点燃弧和回跳，因而减少了电磁干扰。工控机(1)在发吸合命令的同时启动采样，分为模拟量输入采样和数字量输入采样两种方式，并通过触头状态检测电路( 检测触头的状态，在接通主回路负载时，软件自动选择量程为0-750A的电流互感器及相应的电流档位，在接通l/6Ue主回路时，软件自动选择量程为0-150A的电流互感器及相应的电流档位。具体过程为电源电压信号、接触器试品主触头间电压信号及负载电流信号经信号线(501)接到互感器(50)的输入端，经互感器(50)电平转换后的电压电流信号通过信号线(502)连接到信号调理电路(51)，工控机 (1)通过IO数据线(500)经数据缓冲区(56)再由信号线(509)将控制A/D转换的控制信号(如启动A/D采样信号、A/D采样频率信号和A/D采样通道选择信号等)传输给A/D转换器(52)，A/D转换器(52)将由信号线(503)传递过来的调理好的电压电流信号进行A/ D转换并将转换后的数据存储于数据缓冲区(56)，再通过IO数据线(500)传输给工控机 (1)，至此完成模拟量输入采样；接触器试品辅助触头间电压信号，经信号线(50 传递给第二光电耦合器(5 的输入端，第二光电耦合器(5 经信号线(506)和DI输入电路产生反映接触器试品辅助触头闭合与断开的数字量信号，该数字量信号由信号线(507)传输到数据缓冲区(56)，再通过IO数据线(500)传输给工控机(1)，至此完成数字量输入采样。在模拟量采样时，方波发生电路(5 产生一个与电源周期频率相同的方波信号， 该信号经信号线(508)传输到数据缓冲区(56)，再通过IO数据线(500)传输给工控机(1)， 工控机(1)根据方波信号的周期(即电源的周期)来设置A/D采样的频率，保证在一个电源周期内的采样个数为整数，获得电压电流信号波形很好地还原原始波形，提高了采样精度。在工控机(1)控制接触器试品(4)进行吸合和释放操作时，根据方波发生电路 (55)获得的方波信号的周期，再配合同步采样子程序和硬件延时子程序，实现接触器试品的选相合分闸控制先根据获得的方波信号的周期计算在某相角下合分闸时所需的延时时间，再由同步采样子程序检测信号上升沿的到来，此时启动硬件延时，延时时间为以上计算得到的时间，延时结束时，由工控机(1)发接触器试品的吸合或释放命令，实现选相合分闸。试验采集得到的各相电源电压波形、试品主触头间电压波形及负载电流波形将会显示在计算机显示器上，并根据用户设置(包括首次保存、间隔N次保存和末次保存)自动保存试验电压电流波形。根据电压电流波形，判断陪试品和试品主触头是否发生故障，故障类型有接通不良和断开不良，监测依据为当有信号(电压电流)时，应不小于信号的保护上限(可选择为90%、70%或50%)；当无信号时，应不大于信号的保护下限(可选择为 10%、30%或50% )。试品辅助触头监测包括常开、常闭辅助触头，正常情况下，接触器试品释放状态下，辅助常开触头间电平为高，辅助常闭触头间电平为低；接触器试品吸合状态下，辅助常开触头间电平为低，辅助常闭触头间电平为高，若触头状态检测电路采集到的辅助触头信号与上述不同，则认为辅助触头故障，故障类型为接触不良或断开不良。陪试品故障处理方式包括更换陪试品和继续试验，试品故障处理方式包括更换试品、剔除试品和继续试验。当辅助触头故障次数达到设定允许故障次数后，将不再对辅助触头进行故障监测。若选择有2 4个接触器试品进行试验，则当所有试品动作一次后，才记试验循环进行一次，试验过程中可以暂停试验或退出试验，当达到设定的试验循环次数或全部试品失效后，试验将停止。其他试验模式下，试品和陪试品的动作时序为图6中各试验模式下的动作时序图，涉及到的陪试品与试品的驱动、数据采样、试验波形的显示与存储、故障的实时监测与故障波形及信息的记录、故障处理等内容与变载试验模式下相同。本实用新型未述及之处适用于现有技术。
权利要求1.一种交流接触器寿命试验装置，其特征为该装置由试验控制柜、试品柜、1/6 电源柜和负载柜组成；其中，试验控制柜包括工控机、驱动电路和触头状态检测电路；试品柜包括第一陪试品、接触器试品和第一断路器；1/6 电源柜包括第二陪试品和第二断路器；负载柜包括负载电路；工控机由显示器、计算机主机、键盘构成，分别与驱动电路和触头状态检测电路相连；驱动电路又分别与第一陪试品、接触器试品、第二陪试品、第一断路器和第二断路器相连；第一陪试品又分别与第一断路器和接触器试品相连；第二陪试品又分别与第二断路器和接触器试品相连；接触器试品又分别与触头状态检测电路和负载电路相连。
2.如权利要求1所述交流接触器寿命试验装置，其特征为所述接触器试品为交流线圈接触器试品和直流线圈接触器试品。
3.如权利要求1所述交流接触器寿命试验装置，其特征为所述的驱动电路包括输出控制电路、第一光电耦合器、第一交流固态继电器、第二交流固态继电器、第三交流固态继电器、直流固态继电器、第四交流固态继电器、第一电磁继电器、第五交流固态继电器和第二电磁继电器；驱动电路包括交流固态继电器驱动、直流固态继电器驱动和交流固态继电器控制电磁继电器驱动三种方式；其连接方式是工控机通过DO数据线十六、DO数据线十和DO 数据线十三分别与输出控制电路、第四交流固态继电器和第五交流固态继电器相连，输出控制电路通过信号线一与第一光电耦合器的输入端相连，第一光电耦合器的输出端通过信号线二、信号线三、信号线四和信号线五分别与第一交流固态继电器的输入端、第二交流固态继电器的输入端、第三交流固态继电器的输入端和直流固态继电器的输入端相连，第一交流固态继电器的输出端、第二交流固态继电器的输出端和第三交流固态继电器的输出端通过信号线六、信号线七和信号线八分别控制第一陪试品、第二陪试品和交流线圈接触器试品；直流固态继电器的输出端通过信号线九控制直流线圈接触器试品；第四交流固态继电器和第五交流固态继电器的输出端通过信号线十一和信号线十四分别控制第一电磁继电器和第二电磁继电器，第一电磁继电器和第二电磁继电器通过信号线十二和信号线十五分别控制第一断路器和第二断路器。
4.如权利要求1所述交流接触器寿命试验装置，其特征为所述触头状态检测电路包括互感器、信号调理电路、A/D转换器、第二光电耦合器、DI输入电路、方波发生电路和数据缓冲区；触头状态检测电路包括模拟量输入和数字量输入两种采样方式；其连接方式是电源电压信号、接触器试品主触头间电压信号及负载电流信号通过信号线与互感器相连，互感器通过信号线与信号调理电路相连，信号调理电路通过信号线与A/D转换器相连，A/D转换器通过信号线与数据缓冲区相连；接触器试品辅助触头间电压信号通过信号线与第二光电耦合器的输入端相连，第二光电耦合器的输出端通过信号线与DI输入电路相连，DI输入电路通过信号线与数据缓冲区相连；方波发生电路通过信号线与数据缓冲区相连；数据缓冲区通过信号线和IO数据线分别与A/D转换器和工控机相连。
5.如权利要求4所述交流接触器寿命试验装置，其特征为互感器包括电压互感器和电流互感器，电流互感器为两级电流互感器。
专利摘要本实用新型为一种交流接触器寿命试验装置。该装置由试验控制柜、试品柜、1/6Ue电源柜和负载柜组成；其中，试验控制柜包括工控机、驱动电路和触头状态检测电路；试品柜包括第一陪试品、接触器试品和第一断路器；1/6Ue电源柜包括第二陪试品和第二断路器；负载柜包括负载电路；本实用新型由工控机控制，可自动、准确完成交流接触器寿命试验，提高了寿命试验的自动化水平；可以进行交流接触器的接通试验、分断试验、恒载试验和变载试验四种电寿命试验，还可以对其进行机械寿命试验。本实用新型具有完整的数据保护功能，意外断电后试验数据不丢失，电源恢复后不破坏已采集的试验数据，试验数据永久性保存。
文档编号G01M13/00GK202210140SQ201120191148
公开日2012年5月2日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者庞家园, 李奎, 武一, 王尧, 赵鹏, 陆俭国, 黄少坡 申请人:河北工业大学