CN1011072B - 电器温升自动检测装置 - Google Patents

Abstract

一种电器温升自动检测装置，由主控电路，电流取样电路，微机与步进电机驱动电路及其隔离措施电路组成，该装置以零点仪作为热电偶测温过程中的冷端补偿，将热端置于多路切换开关中，温度传感器由铜—康铜热电偶丝绞合焊接组成。多路切换开关可同时切接检测90个测温点。该装置测试精确度高，检测速度快，可用各类低压电器的温升检测。

Description

本发明涉及一种电器温升自动检测装置，适用于各类低压电器温升检测的场合。

温升试验是考核电器产品性能指标的一项重要试验，实现这一功能性试验，所需设备大体上可以分为两部分：一部分是供电器产品发热的电流回路设备，另一部分是由试验用铜-康铜热电偶等组成的测温设备。

电流控制回路设备是保证电器产品做温升试验时，发热电流保持基本稳定的关键设备，它的稳定与否会直接影响温升试验的测试数据是否准确。目前国内各检测单位一般利用调压器控制变流器的办法进行电流调节，这个办法中受试产品作为变流器的一个负载，当发热电流发生变化时，人为地调解调压器，以保持发热电流基本稳定，此办法的缺点是：（1）试验误差大，由于电器产品在温升试验过程中，其回路电阻随时间变化，试验电流随之时刻变化，靠人工来进行调整，显然难以保证试验精度。（2）试验人员劳动强度增高，操作烦琐，由于随时都要监视回路电流情况，还得随时间调解，增加了试验人员精神和体力的紧张程度。

对于测温设备一般用电子电位差计或数字电压表测出电压值，其实质上是将铜-康铜热电偶的电势信号检测出来，再查分度表得出温度值。由于热电偶工作端所获得的热电势值是微伏级的，因此要求测量仪表灵敏度高，读数要精确，在实际测量中往往由于仪表的精度不高引起误差。标准化工业热电偶是用标准热电偶来分度的，因此它包含了标准热电偶的传递误差，热电偶冷端放在室温中，使用0℃得到的分度表没有进行补偿，如果参考端温度是变化的，它不仅存在由热电偶热电特性的非线性带来的测量误差，而且引入的测量误差将是一个变量，因而使测量误差增大。

本发明的目的在于克服已有技术中的上述缺点，设计一种以微机为核心的数据采集系统，构成能巡回检测90个测温点，自动换算温升，自动控制试验回路电流，自动判断热稳定状态而终止测试的电器温升检测装置。

图1为本发明所述检测装置方框图。

图2为热电偶参考端连接示意图。

图3为主控线路电器原理图。

图4为电流取样电器原理图。

图5为步进电机功率驱动电器原理图。

图6为微机与步进电机驱动电路隔离措施电原理图。

图7为电流控制原理方框图。

结合附图叙述本发明的内容：

本发明所述检测装置工作原理如图1所示，系统中使用了零点仪，使规定的一对热电偶插入零点仪中，作为热电偶测温过程中的冷端补偿之用，热端置于多路开关处。

具体插入方法如图2所示，tn表示热电偶工作端温度，to表示补偿热电偶工作端温度，A铜、C铜是热电偶铜线段，B康铜是热电偶康铜线段，在零点仪3工作时，to处温度为0℃。由铜线段两接点处于同一温度中，由热电偶中间导体定律可知，它对回路总电势没有影响，这样通过对热电偶直接测得热电势En（tn，to）。有四对热电偶专用于测量环境温度，取其算术平均值作为实际环境温度。从固定于被试电器上热电偶得出测量点的热电势值，这些数据都是由微机控制，通过A/D转换直接采样取得，存于微机内存中，通过N次多项式方程，由微机自动换算到测试点的实际温度Tt及环境温度Te，因此测量点的温升值为：

T＝Tt-Te

多路开关2用于切换90个测温传感器中的一路，仪表1（微机终端）用于显示测温数据。

本发明所述装置主要由三部分组成，下面分别叙述这三部分的电器原理：

主控电路：如图3所示，交流50赫芝，220v市电，加到自动空气开关ZK₁的输入端，这个开关有两个作用，其一，起开关主回路电源之作用;其二则是起过电流保护之用，它的输出端接到两只熔断器RD1和RD2上，通过RD1和RD2接到调压器TY1的一次侧，RD1和RD2主要起过电流保护之用，同自动空气开关一起构成双重过流保护，以防止试验过程中因过流而损坏设备，调压器TY1通过二次侧 调节端将一次侧输入220v电压转换成0～250v的可变电压，接入变流器BL1的一次侧，变流器二次侧输出电压是一个相对稳定值，故调节调压器改变变流器一次侧电压，就可实现对变流器二次侧电流的控制，电流互感器CT1，接入变流器的二次侧回路中将很大的电流量转换成0～5A的标准量，RL代表负载。步进电机BDJ1接入调压器的二次侧，用于拖动调压器。

电流取样电路：如图4所示，图3中的电流互感器CT1的两个输出端与取样电阻R1相接，是阻R1将电流互感器输出的电流量转换成电压量送至桥式整流电路QZL1的输出端，桥式整流电路由四个二极管组成，它将R1两端产生的交流电压转换成直流电压，接入二极管D5、D6、D7、D8和电阻R2组成的非线性补偿网络，将由电流互感器磁化曲线初始部分和桥式整流二极管初始段所引起的非线性误差，进行校正和补偿，再接到电阻R3和可变电阻RW1上，电阻R3用以匹配网络电路之用，可变电阻RW1用以调节匹配参数，再接到电容器C1的两端，C1是滤波电容，它可将整流后的信号进行滤波，而后接到电阻R4和RW2组成的信号输出网络，电阻R4起分压作用，RW2起调节输出电压量值之用，它使输出信号为0～5v的微机标准输入电平，然后将这个信号送入微机的A/D接口。

微机与步进电机驱动电路及其隔离措施电路：如图6所示，微机通过D/A转换，输出三路模拟量的控制信号，分别接至电阻R17、R22和R27上，这三个电阻起偏置作用然后分别接到三极管T6、T7、T8的基极上，这三只三极管主要起驱动放大作用，它的集电极接到+27v直流电源上，发射极分别接到由电阻R18和R19、R23和R24、R28和R29组成的偏置电路，这六只电阻起偏置作用，再分别接到光电耦合器GD1、GD2、GD3的输出端一端接到5伏直流电源上，另一端接到由电阻R20和R21、R25和R26、R30和R31组成的分压网络中，由电阻R21、R26、R31输出于接线端子1、2、3上作为步进驱动电源的控制信号。

步进电机功率驱动电路：

图5所示电路，由上述图6中接线端子1、2、3接到三极管T1、T3、T5的基极上，T1、T3、T5的电极分别通过R5、R9、R13接到+27v电源，T1的发射极接至T4的基极和R10上，T5的发射极接至T6的基极和R14上，其中R6、R10、和R14 为偏置电阻T1、T3、T5起功率驱动作用，T2、T4和T6起功率放大作用。T1的集电极通过电阻R8，二极管D10、电阻R11、绕组8、指示灯ZD1、T5的集电极通过电阻R12、二极管D11、电阻R15绕组C指示灯ZD3和电阻R16，接到+27v的直流电源上，这里D9、D10、D11起续流作用，电阻R7、R1和R15起限流作用，A、B、C是步进电机的三相绕组，R9、R12和R16是限流电阻，ED1、ED2、ED3是步进电机运行情况指示灯。

电流恒流控制原理：如图7所示，微机通过电流取样，交直流变换，电流电压转换等电路，经A/D测得负载的实际发热电流值，将这个测量值与试验所规定的额定发热电流值相比较，根据比较结果得出一个控制信号，这个控制信号通过隔离、驱动等电路，驱动步进电机正转、反转或停止，调整调压器二次侧的输出电压值，致使变流器二次侧输出电流值发生相应的变化。

和现有技术相比，本发明所述温升自动测试装置，测量精度为±1℃，能同时检测多个测温点，能自动换算温升，自动控制试验回路电流，并减轻了测试人员劳动强度，提高了工作效率。

Claims (3)

1、一种电气温升检测装置，由零点仪作为热电偶测温过程中的冷端补偿，热电偶的热端置于多路开关中，经多路开关对热电偶的信号进行顺切换后，放大器对信号进行放大，再经A/D转换后，由微机显示测试结果，其特征在于：

a：主控电路：自动空气开关ZK1的输入端和电源相连，输出端和熔断器RD1、RD2相连，RD1、RD2的另一端接至调压器TY1的一次侧，TY1的二次侧和交流器BL1的一次侧相连，BL1的二次侧和负载RL及电流互感器CT1相连，步进电机BDJ1接入调压器TY1的二次侧；

b.电流取样电路：电流互感器CT1的输出端经过电阻R1送入桥式整流电路QZL1的输入端，QZL1的输出端接入由二极管D5、D6、D7、D8和电阻R2组成的非线性补偿网络进行非线性误差补偿，之后经电阻R3和可变电阻RW1，再和电容器C1相连接，C1是滤波电容，经滤波后接至电阻R4和RW2组成的信号输出网络，最后将标准电平输入微机A/D接口；

c.微机与步进电机驱动电隔离电路：经微机转换的输出模拟控制信号，接至偏值电阻R17，然后接入三级管T6，T6的集极和+27伏的直流电源相连，发射极接入电阻R18、R19组成的偏置电路，再按至光电耦合器GD1的输入端，GD1的输出端接至5伏的直流电源上，另一端接至由电阻R20和R21组成的分压网络，经电阻R21输出于接线端子1上，作为步进驱动电源的控制信号，接线端子1接到三级管T1的基极上，T1的集电极通过R5接至27伏直流电源，发射极接三极T2的基极和R10上，T2的集电极通过二极管D9，电阻R7和步进电机绕组A，指示灯ZD1，接到27伏的直流电源上，T2的发射极接地。

2、按照权利要求1所述的检测装置，其特征在于微机D/A转换，输出的模拟控制信号有三组，分别接入三个隔离措施电路。

3、按照权利2所述的检测装置，其特征在于三个隔离措施电路的输出端1、2、3分别和步进电机功率驱动电路的1、2、3及三极管T1、T3、T5的基极相连接。

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