CN100354641C - 过载继电器可靠性试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过载继电器可靠性试验装置，由硬件与软件组成，软件部分由运行参数显示与修改模块、文件处理模块、试验运行控制模块组成；硬件部分包括由显示器、主机、键盘构成的计算机、触点状态检测电路、试品试验控制电路、试验电流产生电路，计算机通过总线接口分别与触头状态检测电路、试品试验控制电路、试验电流产生电路相连，触点状态检测电路、试品试验控制电路、试验电流产生电路分别与试品相连。本装置可以实现试验电流的自动调节、自动稳流，还能自动完成整个过载继电器可靠性试验，实现试验数据的自动记录和故障数据的自动记录，并能实现自动屏蔽故障试品。

Description

过载继电器可靠性试验装置

技术领域

本发明属于低压电器领域内的一种可靠性试验装置，特别涉及可以完成过载继电器可靠性试验的装置。

背景技术

低压电器可靠性试验是保障和提高低压电器产品质量的一种重要手段，可靠性试验装置是完成可靠性试验的必备条件。在过载继电器的可靠性试验中，需要大电流发生器，还需要记录试验数据。在以前的试验中，这些工作全部是人工记录，无法自动完成，且试验数据不易长期保存，容易丢失，人为因素大，试验数据不准确。

随着电子技术和计算机的应用，试验装置的电子化、数字化和计算机化的发展很快。虽然在热过载继电器的性能试验中，人们开始采用PLC控制技术研制热过载继电器的性能试验装置，然而在过载继电器可靠性试验中，还没有采用计算机直接控制技术的试验装置。

在传统的过载继电器试验中，采用大电流互感器来提供试验电流，而试验电流的调节通常采用人手去调节，因此当电网电压波动时，试验电流也随之波动，人手无法准确调解，造成试验数据不准确。

“电子过载继电器的接触机构”(专利申请号99808448.4)专利主要涉及一种提高过载继电器可靠性的机构；“用于电机防欠相保护的热过载继电器”(专利申请号01280693.5)专利主要涉及一种提高过载继电器欠相保护的结构；“热过载继电器”(专利申请号02284613.1)专利主要涉及一种热过载继电器，该热过载继电器可阻止调节机构的板簧的位置改变及释放杆的左、右运动，以提高继电器运行的可靠性。以上专利皆属于对过载继电器性能改进的装置，用此提高过载继电器可靠性，但不涉及过载继电器可靠性试验的装置。

为了保障和提高低压电器产品质量，确保过载继电器的可靠性，所以迫切需要一种采用计算机直接控制技术的过载继电器可靠性试验装置。

发明内容

所要解决的技术问题

本发明的任务在于提供一种可以完成过载继电器可靠性试验的装置，该装置可以实现试验电流的自动调节、自动稳流，还能自动完成整个过载继电器可靠性试验，实现试验数据的自动记录和故障数据的自动记录，并能实现自动屏蔽故障试品，而不影响其它试品的试验，该试验装置还能进行试验数据的输出与打印。提供了一个可自动控制和记录的试验装置。

实现本发明的技术方案

为完成上述任务，本发明采取的解决方案是：一种热过载继电器可靠性试验装置由硬件与软件组成，软件部分由运行参数显示与修改模块、文件处理模块、试验运行控制模块组成；硬件部分由显示器1、主机2、键盘3、触点状态检测回路5、试品试验控制电路6、试验电流产生电路7组成。由显示器1、主机2、键盘3构成标准的计算机，计算机通过总线接口4与触头状态检测电路5、试品试验控制电路6、试验电流产生电路7相连，触点状态检测电路5、试品试验控制电路6、试验电流产生电路7与试品相连。

触点状态检测回路5包括第一光电隔离器、第二光电隔离器、数模转换器、电压放大器、电压比较器，其连接方式是：计算机与第二光电隔离器、数模转换器、电压放大器、电压比较器和第一光电隔离器依次相连，同时试品触头与电压比较器相连。

试品试验控制电路6包括固态继电器、接触器J1-接触器J6，其连接方式是：计算机与固态继电器相连、接触器J1-接触器J6的线圈依次相连，接触器J1中的触头J1-1与试品1串联连接，再与接触器J4中的触头J4-1并联连接，接触器J2中的触头J2-1与试品2串联连接，再与接触器J5中的触头J5-1并联连接，接触器J3中的触头J3-1与试品3串联连接，再与接触器J6的触头J6-1并联连接，接触器J1中的触头J1-1与接触器J4中的触头J4-1并联连接后，再与试验电流产生电路7中的大电流变压器相连，试品3与接触器J6的触头J6-1并联连接后，再与试验电流产生电路7中的大电流变压器相连。

试验电流产生电路7包括电动调压器、大电流变压器、电流互感器、A/D转换器，其连接方式是：电动调压器的输入为电源电压，并与计算机“升”“降”控制线连接，电动调压器的输出与大电流变压器的一次侧连接，大电流变压器的二次侧输出和低阻值的过载继电器试品、电流互感器串联连接，电流互感器与A/D转换器连接，A/D转换器和计算机连接。

过载继电器可靠性试验方法是：首先通以1.05倍的额定电流，然后监测试品的触点，在设定的时间内过载继电器的触点状态不发生改变，试品为正常，当过载继电器的触点状态在设定的时间内发生改变，试品为故障，可以通过接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6对故障试品进行屏蔽；紧接着，对试品通1.2倍的额定电流，过载继电器的触点状态在设定的时间内发生改变，试品为正常，否则过载继电器为故障，通过接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6对故障试品进行屏蔽；将试品恢复至冷态，然后在通额定试验电流至稳态，对试品通1.5倍的额定电流，过载继电器的触点状态在设定的时间内发生改变，试品为正常，否则过载继电器为故障，通过接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6对故障试品进行屏蔽；将试品恢复至冷态，对试品通7.2倍的额定电流，过载继电器的触点状态在设定的时间内发生改变，试品为正常，否则过载继电器为故障，通过接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6对故障试品进行屏蔽；通过以上试验过程，构成一个试验循环，对过载继电器反复进行试验，记录试验循环次数和试验故障，试验结束后按可靠性试验理论进行过载继电器的可靠性分析和计算。

过载继电器可靠性试验装置是在计算机控制下进行试验的，其运行程序是：

(1)计算机上电后运行过载继电器可靠性试验程序；

(2)判断是否有键输入，无键输入时重复第2步，有键输入转第3步；

(3)判断是否为参数修改键，不是参数修改键时转第4步，是参数修改键时，进行以下处理：

显示运行参数与修改运行参数。试验运行参数是试验的基本设定内容，用户通过参数显示可以了解试品试验进行的条件，试验运行参数是故障判断主要依据。不同试品有不同的试验要求，用户也能通过键盘方便的进行参数修改，满足试验要求。计算机自动保存修改后的运行参数，在下次运行时计算机自动调入上次运行的参数。主要的运行参数包括：1.05倍电流下的不动作时间，1.2倍电流下的动作时间，1.5倍电流下的动作时间，7.2倍电流下的动作时间范围，快速试验电流和动作时间，试品型号，允许故障次数，试验次数等参数。

显示运行参数与修改运行参数后，转第2步。

(4)判断是否为文件处理键，不是文件处理键时转第5步，是文件处理键时，进行以下处理：

文件处理包括了数据文件的存储、调入、试验数据的显示打印等。当一批试品试验完成后，通过文件处理模块将试验数据保存到计算机中；也能通过读取数据文件，将以前的试验数据读入，以便用户了解以前试品的试验情况；也能通过显示或打印命令，将试验数据显示在计算机显示器上或通过打印机进行输出打印。

文件处理完成后，转第2步。

(5)判断是否为试验运行键，不是试验运行键时转第6步，是试验运行键时，进行以下处理：

试验运行是可靠性试验的核心，该模块控制整个试验过程中试验装置的试验过程以及试验数据的记录。该模块能完成稳定试验电流、监测动作时间、监测复位时间。该模块完成的试验包括：1.2倍额定电流下热过载保护继电器的可靠性试验、1.5倍额定电流下热过载保护继电器的可靠性试验、7.2倍额定电流下热过载保护继电器的可靠性试验。

试验运行完成后，转第2步。

(6)判断是否为退出键，不是退出键时转第2步，是退出键时，退出过载继电器可靠性试验。

本发明与现有技术相比的有益效果和优点：

(1)本发明的过载继电器可靠性试验装置能自动完成过载继电器可靠性验证试验，在试验中不需要人工干预，缩短了整个试验时间。

(2)本发明的过载继电器可靠性试验装置能够设置和修改试验参数，这些试验参数包括1.05倍、1.2倍、1.5倍、7.2倍额定电流、快速等效试验电流及其相应试验电流下的试验时间。

(3)本发明中的试验电流是由计算机控制的，当试品回路的电阻发生变化及电源电压波动时，试验电流保持恒定；

(4)本发明的过载继电器可靠性试验装置对过载试验时间进行自动记录，当过载继电器的输出状态发生变化，计算机自动记录试验时间，避免了人工记录试验时间带来的记录不准确等人为因素，便于人们在试验后的故障分析，达到提高过载继电器可靠性的目的；

(5)完整的数据保护功能，意外断电后数据不丢失，电源恢复后不破坏已采集的数据，试验数据永久性保存在计算机，并能方便的转移到外存储装置中，还可以在其它计算机上方便地查看和打印输出试验数据；

(6)能进行单台试品试验，也能对所有试品进行试验，在试验过程中，计算机进行操作提示，可以减少误操作，并能随时终止试验。操作简便、人机界面好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的触点状态检测电路结构示意图；

图3是本发明的试品试验控制电路结构示意图；

图4是本发明的试验电流产生电路结构示意图；

图5是本发明的试验运行计算机程序框图；

图6是本发明实施例电路图。

本发明具体实施方式(结合附图具体说明)

实施例：

如图1所示，本过载继电器可靠性试验装置，包括了显示器1、主机2、键盘3、触点状态检测电路5、试品试验控制电路6、试验电流产生电路7，显示器1、主机2、键盘3构成了标准的计算机，该装置的连接是：计算机通过总线接口4和触头状态检测电路5、试品试验控制电路6、试验电流产生电路7连接。

过载继电器可靠性试验装置硬件构成中的计算机显示器1、主机2、键盘3为公知的。

如图2所示为本发明的触点状态检测回路5包括第一光电隔离器、第二光电隔离器、数模转换器、电压放大器、电压比较器，其连接方式是：计算机与第二光电隔离器、数模转换器、电压放大器、电压比较器和第一光电隔离器依次相连，同时试品触头与电压比较器相连。计算机将设定的试验电流数据通过总线接口送入第二光电隔离器，由第二光电隔离器送入数模转换器，由数模转换器将试验电流的数字信号变换为模拟电压，经电压放大器转换为门限电压信号，门限电压信号与触头两端电压信号连接电压比较器，当触头为闭合时，其电压比门限电压信号低，电压比较器输出为高电平的数字信号，当触头为断开时，其电压比门限电压信号高，电压比较器输出为低电平的数字信号，电压比较器输出的数字信号经第一光电隔离器光隔离输入给计算机，计算机将代表试品触头状态的数字信号读入，实现对过载继电器触头状态的监测，来判断过载继电器是否动作。

如图3所示为本发明的试品试验控制电路6，试品试验控制电路6包括固态继电器、接触器J1-接触器J6，其连接方式是：计算机与固态继电器相连、接触器J1-接触器J6的线圈依次相连，接触器J1中的触头J1-1与试品1串联连接，再与接触器J4中的触头J4-1并联连接，接触器J2中的触头J2-1与试品2串联连接，再与接触器J5中的触头J5-1并联连接，接触器J3中的触头J3-1与试品3串联连接，再与接触器J6的触头J6-1并联连接，接触器J1中的触头J1-1与接触器J4中的触头J4-1并联连接后，再与试验电流产生电路7中的大电流变压器相连，试品3与接触器J6的触头J6-1并联连接后，再与试验电流产生电路7中的大电流变压器相连。图中J1、J2、J3、J4、J5、J6为6台接触器，计算机通过总线接口的输入输出口控制固态继电器，固态继电器驱动接触器，由此实现计算机对接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6的控制，当接触器J1闭合，接触器J4断开时对试品1进行试验，当接触器J4闭合，接触器J1断开时屏蔽试品1，不对其进行试验，同理接触器J2、接触器J5控制试品2，接触器J3、接触器J6控制试品3。

如图4所示为本发明的试验电流产生电路7，试验电流产生电路包括电动调压器、大电流变压器、电流互感器、AD转换器，其连接方式是：电动调压器的输入为电源电压，并与计算机“升”“降”控制线连接，电动调压器的输出与大电流变压器的一次侧输入相连，大电流变压器的二次侧输出和低阻值的过载继电器、电流互感器串联连接，电流互感器与A/D转换器连接，A/D转换器和计算机连接。电流互感器检测流过试品的电流，由A/D转换器将电流信号转换成数字信号到计算机内，计算机将检测到的电流值与设定的电流值进行比较，当检测到的电流值比设定的电流值小时，计算机控制电动调压器使电压上升，当检测到的电流值比设定的电流值大时，计算机控制电动调压器使电压下降，直到检测到的电流值与设定的电流值相等，当电源电压波动或试品回路电阻变化，使试验电流与设定值不同时，计算机也会自动调节电压使验电流与设定值相等，实现试验电流的稳流。

本发明的过载继电器可靠性试验装置是在计算机控制下完成过载继电器可靠性试验的，程序框图如图5所示，其试验运行程序是：

(1)计算机上电后运行过载继电器可靠性试验程序；

(2)判断是否有键输入，无键输入时重复第2步，有键输入转第3步；

(3)判断是否为参数修改键，不是参数修改键时转第4步，是参数修改键时，进行以下处理：

显示运行参数与修改运行参数。试验运行参数是试验的基本设定内容，用户通过参数显示可以了解试品试验进行的条件，试验运行参数是故障判断主要依据。不同试品可能有不同的试验要求，用户能通过键盘方便的进行参数修改。修改后的运行参数计算机自动进行保存，在下次运行时计算机自动调入上次运行的参数。主要的运行参数包括：1.05倍电流下的不动作时间，1.2倍电流下的动作时间，1.5倍电流下的动作时间，7.2倍电流下的动作时间范围，快速试验电流和动作时间，试品型号，允许故障次数，试验次数等参数。

显示运行参数与修改运行参数后，转第2步。

(4)判断是否为文件处理键，不是文件处理键时转第5步，是文件处理键时，进行以下处理：

文件处理包括了数据文件的存储、调入、试验数据的显示打印等。一批试品试验完成后，通过文件处理模块将试验数据保存到计算机中；通过读取数据文件，能将以前的试验数据读入，以便用户了解以前试品的试验情况；通过显示或打印命令，能将试验数据显示在计算机显示器上或通过打印机进行输出打印。

文件处理完成后，转第2步。

(5)判断是否为试验运行键，不是试验运行键时转第6步，是试验运行键时，进行以下处理：

试验运行是可靠性试验的核心，整个可靠性进行由该模块控制，负责控制整个试验过程中的试验装置的试验过程以及试验数据的记录。该模块能完成稳定试验电流、监测动作时间、监测复位时间。

该模块完成的试验包括：1.2倍额定电流下热过载保护继电器的可靠性试验、1.5倍额定电流下热过载保护继电器的可靠性试验、7.2倍额定电流下热过载保护继电器的可靠性试验。

过载继电器可靠性试验实现方法是：首先通以1.05倍的额定电流，然后监测试品的触点，在设定的时间内过载继电器的触点状态不发生改变，试品为正常，当过载继电器的触点状态在设定的时间内发生改变，试品为故障，可以通过接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6对故障试品进行屏蔽；紧接着，对试品通1.2倍的额定电流，过载继电器的触点状态在设定的时间内发生改变，试品为正常，否则过载继电器为故障，可以通过接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6对故障试品进行屏蔽；将试品恢复至冷态，然后在通额定试验电流至稳态，对试品通1.5倍的额定电流，过载继电器的触点状态在设定的时间内发生改变，试品为正常，否则过载继电器为故障，可以通过接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6对故障试品进行屏蔽；将试品恢复至冷态，对试品通7.2倍的额定电流，过载继电器的触点状态在设定的时间内发生改变，试品为正常，否则过载继电器为故障，通过接触器J1、J2、J3、J4、J5、J6对故障试品进行屏蔽；通过以上试验过程，构成一个试验循环，对过载继电器反复进行试验，记录试验循环次数和试验故障。

试验运行完成后，转第2步。

(6)判断是否为退出键，不是退出键时转第2步，是退出键时，退出过载继电器可靠性试验。

如图6所示给出了本发明的过载继电器可靠性试验的具体电路。

图6中计算机输出的触头门限设定值经计算机的总线接口4输出给触头状态检测电路5中的由电阻R1-R8和光电耦合器T1-T8组成的8路光电隔离器，光电耦合器T1-T8接电阻R9-R16，并输入给D/A转换器的数字输入端，D/A转换器将输入的数字信号转换为模拟电压，该电压经由电阻R17、R18、运放U1构成的放大电路放大，作为门限电压给比较器U2、U3、U4的同相输入端，比较器U2、U3、U4的反相输入端分别接来自试品1、试品2、试品3的触头，当试品触头为断开时，比较器输出为低电平，当试品触头为闭合时，比较器输出为高电平，比较器U2、U3、U4的输出分别经电阻R19、R20、R21、光电耦合器T9、T10、T11、电阻R22、R23、R24输入给计算机，实现对试品触头状态的检测。

图6中计算机对试品试验的控制是通过试品试验控制电路6实现的，计算机的输出接电阻R28-R33，电阻R28-R33和固态继电器SSR1-SSR6控制六台交流接触器J1-交流接触器J6，交流接触器的触点J1-1、J2-1、J3-1、J4-1、J5-1、J6-1分别控制试品1、试品2、试品3，当接触器J1的触点J1-1闭合、接触器J2的触点J2-1断开时对试品1进行试验，当接触器J1的触点J1-1断开、接触器J2的触点J2-1闭合时对试品1进行屏蔽，实现计算机对试品1的试验控制，同样，计算机通过接触器J3、接触器J4实现对试品2的试验控制，计算机通过接触器J5、接触器J6实现对试品3的试验控制。

在图6的试验电流产生电路7中，电阻R34、R35、R37、R38、光电耦合器T12、T13、T14、T15组成电机M1的正反转的控制电路，其控制端为计算机的两个输出口控制，当两个口同为高电平或低电平时，电机M1不转，当第一个口为高电平时，另一个口为低电平时，电机M1正转，带动调压器BY1升压，试品回路中电流增大，当第一个口为低电平时，另一个口为高电平时，电机M1反转，带动调压器BY1降压，试品回路中电流减小。调压器BY1输出接大电流器BL1，大电流器BL1的输出接电流互感器LH1，并与试品试验控制电路5中接触器触头及试品组成电流回路，电流互感器LH1的二次侧接电阻R39转换为电压，该电压经由电阻R40、R41、运算放大器U5组成的放大电路放大，并输入给A/D转换器，A/D转换器将模拟电压转换为数字信号后输入给计算机。计算机通过试验电流产生电路7实现对试验电流的调节、控制和检测。

Claims (4)

1、一种过载继电器可靠性试验装置，其特征在于：它包括由显示器(1)、主机(2)、键盘(3)构成的计算机、触点状态检测电路(5)、试品试验控制电路(6)、试验电流产生电路(7)，其连接方式是：计算机通过总线接口(4)分别与触头状态检测电路(5)、试品试验控制电路(6)、试验电流产生电路(7)相连，触点状态检测电路(5)、试品试验控制电路(6)、试验电流产生电路(7)分别与试品相连。

2、根据权利要求1所述的过载继电器可靠性试验装置，其特征在于：触点状态检测回路(5)包括第一光电隔离器、第二光电隔离器、数模转换器、电压放大器、电压比较器，其连接方式是：计算机与第二光电隔离器、数模转换器、电压放大器、电压比较器和第一光电隔离器依次相连，同时试品触头与电压比较器相连。

3、根据权利要求1所述的过载继电器可靠性试验装置，其特征在于：试品试验控制电路(6)包括固态继电器、接触器J1-接触器J6，其连接方式是：计算机与固态继电器、接触器J1-接触器J6的线圈依次相连，接触器J1中的触头J1-1与试品1串联连接，再与接触器J4中的触头J4-1并联连接，接触器J2中的触头J2-1与试品2串联连接，再与接触器J5中的触头J5-1并联连接，接触器J3中的触头J3-1与试品3串联连接，再与接触器J6的触头J6-1并联连接，接触器J1中的触头J1-1与接触器J4中的触头J4-1并联连接后，再与试验电流产生电路(7)中的大电流变压器相连，试品3与接触器J6的触头J6-1并联连接后，再与试验电流产生电路(7)中的大电流变压器相连。

4、根据权利要求1所述的过载继电器可靠性试验装置，其特征在于：试验电流产生电路(7)包括电动调压器、大电流变压器、电流互感器、A/D转换器，其连接方式是：电动调压器的输入为电源电压，并与计算机“升”“降”控制线连接，电动调压器的输出与大电流变压器的一次侧连接，大电流变压器的二次侧输出和低阻值的过载继电器试品、电流互感器串联连接，电流互感器与A/D转换器连接，A/D转换器和计算机连接。

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