本發(fā)明涉及一種微型斷路器電壽命測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

微型斷路器是各種電氣終端配電裝置中使用最廣泛的一種終端保護(hù)電器，其應(yīng)用量大而且面廣。如果微型斷路器可靠性不好，其造成的損失是巨大的，因此對(duì)微型斷路器的電壽命的測(cè)試是非常有必要的。國(guó)內(nèi)的一些國(guó)家認(rèn)證機(jī)構(gòu)有相應(yīng)測(cè)試平臺(tái)，如上海電器科學(xué)研究所，廣州電器科學(xué)研究所等，都是國(guó)家早期投資的，設(shè)備比較落后，體型巨大，自動(dòng)化程度低。

微型斷路器的電壽命是指在規(guī)定的接通和分?jǐn)鄺l件下，電器不需維修和不需更換任何零部件所能承受的有載操作次數(shù)。在進(jìn)行電壽命試驗(yàn)時(shí)，被試微型斷路器的主觸頭是按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的試驗(yàn)條件來(lái)接通和分?jǐn)嚯娐返?。傳統(tǒng)測(cè)試方法是用手動(dòng)調(diào)節(jié)變壓器給微型斷路器主回路供電，通過(guò)手動(dòng)匹配負(fù)載，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求主回路要求的電流、功率因數(shù)。利用PLC控制氣缸驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)微型斷路器接通和分?jǐn)?，并檢測(cè)微型斷路器動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為高低電平來(lái)進(jìn)行壽命測(cè)試。傳統(tǒng)方案測(cè)試方法通過(guò)判斷微型斷路器動(dòng)、靜觸點(diǎn)接通關(guān)斷時(shí)高、低電平作為電壽命是否合格依據(jù)，只能判斷微型斷路器無(wú)法正常閉合和斷開(kāi)的情況，如果觸點(diǎn)之間拉弧，觸點(diǎn)電阻增大而失效將無(wú)法被捕捉到；一般采用沖擊變壓器作為輸出電源，體積巨大，電壓調(diào)節(jié)細(xì)度低，需要手動(dòng)設(shè)置，安全性較差；整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，采用氣缸作為驅(qū)動(dòng)裝置，試驗(yàn)時(shí)噪聲大，測(cè)試環(huán)境比較惡劣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對(duì)現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)的不足，提供一種微型斷路器電壽命測(cè)試系統(tǒng)及試驗(yàn)方法，優(yōu)化微型斷路器電壽命測(cè)試方法，提升測(cè)試系統(tǒng)自動(dòng)化水平，提高了測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性和工作效率，降低了人工成本。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種微型斷路器電壽命測(cè)試系統(tǒng)，主要包括交流輸出電源、直流輸出電源、交流負(fù)載、直流負(fù)載、電壓和電流傳感器，其特征在于：電壓和電流傳感器的輸出端連接一工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)總線與交、直流電源和交、直流負(fù)載、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)各測(cè)試設(shè)備的通信和控制，微型斷路器安裝在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上，交、直流電源與微型斷路器及交、直流負(fù)載串聯(lián)在一起，組成測(cè)試的主回路，工控機(jī)通過(guò)總線給交、直流電源和交直、流負(fù)載發(fā)出指令，交、直流電源根據(jù)指令自動(dòng)設(shè)定主回路輸出電壓給微型斷路器，交、直流負(fù)載則自動(dòng)匹配回路阻抗，確定測(cè)試微型斷路器需要的測(cè)試主回路電流，工控機(jī)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出指令，控制電機(jī)的機(jī)械手循環(huán)驅(qū)動(dòng)被試微型斷路器的閉合和斷開(kāi)，電壓傳感器采集微型斷路器動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間的電壓，并傳送給工控機(jī)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)斷路器電壽命自動(dòng)測(cè)試，電流傳感器檢測(cè)主回路電流是否為微型斷路器的額定工作電流，如果超過(guò)主回路電流設(shè)定值的30％，將報(bào)警并停止測(cè)試，保護(hù)測(cè)試系統(tǒng)。

所述交、直流負(fù)載有通用和修正兩種設(shè)置模式，均通過(guò)工控機(jī)進(jìn)行選擇和控制，其中通用模式只需要按照標(biāo)準(zhǔn)要求配置主回路電壓、電流、功率因數(shù)或者時(shí)間常數(shù)即可，設(shè)置簡(jiǎn)單快捷；修正模式需要設(shè)置主回路電壓、電流、電阻和電感值，對(duì)測(cè)試回路自身的阻抗進(jìn)行修正。

所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置是一種微型斷路器電壽命試驗(yàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它由電機(jī)、電機(jī)控制單元、水平滑道、機(jī)械手和微型斷路器固定夾具組成，工控機(jī)能夠通過(guò)電機(jī)控制單元對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、循環(huán)次數(shù)、機(jī)械手前進(jìn)位置、中間位置、后退位置的設(shè)定來(lái)精準(zhǔn)控制微型斷路器的接通和分?jǐn)?，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)械手和夾具的位置，適應(yīng)多種型號(hào)規(guī)格的微型斷路器。

本發(fā)明還提供了一種微型斷路器電壽命測(cè)試方法，其特征在于包括下列步驟：

1、工控機(jī)的人機(jī)操作界面直接配置測(cè)試系統(tǒng)的電源主回路電壓、電流，負(fù)載的功率因數(shù)或者時(shí)間常數(shù)，微型斷路器閉合時(shí)間、斷開(kāi)時(shí)間、觸點(diǎn)電壓測(cè)量極數(shù)、預(yù)期電壽命次數(shù)、預(yù)期故障次數(shù)；

2、工控機(jī)控制電源、負(fù)載、電機(jī)依次啟動(dòng)，測(cè)量微型斷路器每次閉合、斷開(kāi)時(shí)各極動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間的電壓；

3、在微型斷路器閉合時(shí)，如果微型斷路器任意動(dòng)、靜觸點(diǎn)電壓大于主回路電壓的5％，則預(yù)期故障次數(shù)加1，并重新開(kāi)始下一次測(cè)試；如果全部觸點(diǎn)電壓均小于主回路電壓的5％，則斷開(kāi)微型斷路器，并繼續(xù)檢測(cè)各級(jí)觸點(diǎn)的電壓；

4、如果此時(shí)微型斷路器任意動(dòng)、靜觸點(diǎn)電壓小于主回路電壓的95％，則預(yù)期故障次數(shù)加1，并重新開(kāi)始下一次測(cè)試；如果此時(shí)微型斷路器全部觸點(diǎn)電壓大于主回路電壓的95％，則預(yù)期壽命此數(shù)加1，并進(jìn)行下一次測(cè)試；如果預(yù)期故障次數(shù)先達(dá)到設(shè)定目標(biāo)值，則試驗(yàn)結(jié)束，反之測(cè)試將持續(xù)達(dá)到預(yù)期電壽命次數(shù)為止；

5、最后記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)及故障信息，生成試驗(yàn)報(bào)告。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于：

(1)本測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)工控機(jī)和基于Labview開(kāi)發(fā)的人機(jī)操作界面，可以直接配置測(cè)試系統(tǒng)各設(shè)備參數(shù)和啟動(dòng)的順序，操作簡(jiǎn)便、快捷。遠(yuǎn)程控制設(shè)備的工作，將被試微型斷路器的測(cè)試數(shù)據(jù)回傳，并在此基礎(chǔ)上分析處理，累計(jì)記錄并判斷電壽命次數(shù)和故障次數(shù)，實(shí)現(xiàn)微型斷路器電壽命測(cè)試系統(tǒng)的全自動(dòng)控制，大大提高了工作效率，降低了人工成本。

(2)本發(fā)明所應(yīng)用的微型斷路器電壽命測(cè)試方法，通過(guò)檢測(cè)微型斷路器動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間的電壓百分比，判斷微型斷路器的接通分?jǐn)嗟倪^(guò)程是否失效，這種方法既能夠判斷微型斷路器無(wú)法正常閉合和斷開(kāi)的失效情況，還可以判斷動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間拉弧，造成觸點(diǎn)電阻增大而失效情況。例如觸點(diǎn)電阻增大，在閉合的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定的壓降，會(huì)導(dǎo)致此時(shí)觸點(diǎn)電壓增大超出主回路電壓值5％時(shí)，則視為失效。這種測(cè)試方法簡(jiǎn)便，還提高了試驗(yàn)結(jié)果判定的可靠性和準(zhǔn)確性。

(3)利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)完成對(duì)微型斷路器的接通、分?jǐn)嗟貌僮?，其控制精度高，比傳統(tǒng)氣缸式的驅(qū)動(dòng)裝置噪音要低很多。本系統(tǒng)可自動(dòng)化控制機(jī)械手行程、位移，以及循環(huán)次數(shù)，還可以代替實(shí)驗(yàn)人員完成相關(guān)操作，提高測(cè)試過(guò)程的安全性。

(4)利用電流傳感器檢測(cè)主回路電流，若果發(fā)現(xiàn)主回路電流有過(guò)流、缺相時(shí)，會(huì)緊急報(bào)警，并停止測(cè)試，提高了測(cè)試過(guò)程的可靠性和安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)圖；

1.工控機(jī)；2.交流電源；3.直流電源；4.直流負(fù)載；5.交流負(fù)載；6.電壓/電流傳感器；7.微型斷路器；8.電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。

圖2為本發(fā)明的測(cè)試流程圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)由工控機(jī)、交流電源、直流電源、交流負(fù)載、直流負(fù)載、電壓電流傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置組成。工控機(jī)通過(guò)總線與交流電源、直流電源，交流負(fù)載、直流負(fù)載、電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置完成通訊和控制；交、直流電源輸出端通過(guò)電纜與被試微型斷路器、交直流負(fù)載串聯(lián)，組成電壽命測(cè)試的主回路；工控機(jī)控制交、直流電源輸出微型斷路器主回路的工作電壓，交、直流負(fù)載按照工控機(jī)的指令自動(dòng)匹配主回路的阻抗，確定微型斷路器主回路的工作電流；被試微型斷路器安裝固定在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上，調(diào)整好機(jī)械手的位移、角度和位置，工控機(jī)通過(guò)總線控制機(jī)械手能夠正常接通和關(guān)斷被試微型斷路器；電流傳感器串入測(cè)試主回路，監(jiān)控主回路電流；電壓傳感器檢測(cè)微型斷路器動(dòng)、靜觸點(diǎn)兩端電壓，并將電壓信號(hào)傳送給工控機(jī)，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)分析處理。

測(cè)試時(shí)，根據(jù)被試微型斷路器型號(hào)和參數(shù)，在工控機(jī)上通過(guò)人機(jī)界面選擇測(cè)試需要的交流或者直流電源、負(fù)載設(shè)備、數(shù)據(jù)采集通道個(gè)數(shù)及相應(yīng)電壓傳感器，配置交、直流電源輸出電壓，交、直流負(fù)載與電源輸出匹配的回路阻抗及功率因數(shù)或者時(shí)間常數(shù)，數(shù)據(jù)采集通道的采樣率和變比，電壓傳感器的量程，微型斷路器閉合和斷開(kāi)時(shí)間，預(yù)期壽命次數(shù)、故障壽命次數(shù)。配置完所有測(cè)試設(shè)備和參數(shù)后，工控機(jī)通過(guò)總線控制電源輸出電壓，回路負(fù)載啟動(dòng)工作，伺服電機(jī)按照設(shè)定的預(yù)期壽命次數(shù)循環(huán)驅(qū)動(dòng)被試微型斷路器的接通和關(guān)斷，電壓傳感器開(kāi)始采集微型斷路器每極動(dòng)，靜觸點(diǎn)間電壓，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)其傳送至工控機(jī)，對(duì)每次閉合和斷開(kāi)時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析處理和判斷每次試驗(yàn)結(jié)果是否滿足判定標(biāo)準(zhǔn)。如果符合判定標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)執(zhí)行，直到設(shè)定的預(yù)期壽命時(shí)結(jié)束，如果不符合，則累計(jì)計(jì)入預(yù)期故障次數(shù)，若該次數(shù)達(dá)到設(shè)定值，則試驗(yàn)結(jié)束。

交、直流負(fù)載配置模式中，通用模式是最常用的模式，直接設(shè)置負(fù)載的功率因數(shù)簡(jiǎn)便，快捷，省去了計(jì)算阻抗和感抗的步驟；修正模式是直接輸入計(jì)算后阻抗和感抗，這種方式可以對(duì)測(cè)試系統(tǒng)本身存在的線路阻抗進(jìn)行修正，提高測(cè)試回路功率因數(shù)或者時(shí)間常數(shù)的準(zhǔn)確性。

參考圖2，具體工控機(jī)執(zhí)行的控制過(guò)程如下：

1.試驗(yàn)開(kāi)始，通過(guò)工控機(jī)中的人機(jī)界面進(jìn)行配置測(cè)試試驗(yàn)參數(shù)，主要有交、直流電源主回路輸出電壓；負(fù)載主回路電壓、電流及功率因數(shù)或者時(shí)間常數(shù)；其它參數(shù)還有斷路器閉合時(shí)間、斷路器斷開(kāi)時(shí)間、預(yù)期電壽命次數(shù)、預(yù)期故障次數(shù)、觸點(diǎn)電壓測(cè)量極數(shù)；

2.工控機(jī)控制運(yùn)行測(cè)試系統(tǒng)的各設(shè)備；

3.通過(guò)工控機(jī)控制主回路電源使能DO閉合，電機(jī)驅(qū)動(dòng)使能DO閉合，數(shù)據(jù)采集電壓檢測(cè)使能DO閉合，負(fù)載使能DO閉合。此時(shí)交、直流電源主回路輸出電壓，交、直流負(fù)載啟動(dòng)運(yùn)行，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置可以循環(huán)工作，電壓傳感器檢測(cè)被試微型斷路器動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間電壓，并將此電壓作為主回路電壓U；

4.電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)機(jī)械手閉合被測(cè)試的微型斷路器，持續(xù)時(shí)間為設(shè)定的斷路器閉合時(shí)間；

5.在閉合時(shí)間內(nèi)檢測(cè)被試微型斷路器每極動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間電壓值；

6.判斷微型斷路器觸點(diǎn)的電壓是否大于主回路電壓U的5％；

7.如果任意觸點(diǎn)的電壓大于主回路電壓U的5％，則斷路器故障次數(shù)加1；

8.電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)機(jī)械手?jǐn)嚅_(kāi)被測(cè)試的微型斷路器；

9.判斷微型斷路器故障次數(shù)達(dá)到預(yù)期故障次數(shù)；

10.如果微型斷路器故障次數(shù)未達(dá)到預(yù)期故障次數(shù)，則返回執(zhí)行步驟5；

11.如果微型斷路器故障次數(shù)達(dá)到預(yù)期故障次數(shù)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果，生成試驗(yàn)報(bào)告；

12.如果所有微型斷路器觸點(diǎn)電壓小于主回路電壓U的5％，斷開(kāi)被測(cè)試的微型斷路器，持續(xù)時(shí)間為設(shè)定的微型斷路器斷開(kāi)時(shí)間；

13.在斷開(kāi)時(shí)間內(nèi)檢測(cè)被試微型斷路器每極動(dòng)、靜觸點(diǎn)之間電壓值；

14.判斷微型斷路器觸點(diǎn)的電壓是否小于主回路電壓U的95％；

15.如果任意觸點(diǎn)的電壓小于U的95％，則微型斷路器故障次數(shù)加1，則返回執(zhí)行步驟8；

16.如果所有觸點(diǎn)電壓大于U的95％，斷路器電壽命次數(shù)加1；

17.判斷微型斷路器壽命次數(shù)是否達(dá)到預(yù)期壽命次數(shù)；

18.如果微型斷路器壽命次數(shù)未達(dá)到預(yù)期壽命次數(shù)，則返回執(zhí)行步驟5；

19.如果微型斷路器壽命次數(shù)達(dá)到預(yù)期壽命次數(shù)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)果，生成試驗(yàn)報(bào)告；

20.最后通過(guò)工控機(jī)控制主回路電源使能DO斷開(kāi)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)使能DO斷開(kāi)，采集單元電壓檢測(cè)使能DO斷開(kāi)，負(fù)載使能DO斷開(kāi)，所有設(shè)備停止工作，試驗(yàn)結(jié)束。