CN1033417A - 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，而分度表对热电偶的热电特性又有一定的允许误差，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，设计一种以智能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，这样通过这对热电偶可以直接测得热电势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，存于计算机内存中，通过N次多项式方程，由计算机自动换算到测试点的实温度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量的控制，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，电阻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的输入端，桥式整流电路由四个二极管组成，它将R₁两端产生的交变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份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的计算机标准输入电平，然后将这个信号送入计算机的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，计算机通过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的输入端，它们的输出端一端接到5v直流电源上，另一端接到由电阻R₂₀和R₂₁、R₂₅和R₂₈、R₃₀和R₃₁组成的分压网络中，由电阻R₂₁、R₂₅、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的集电极分别通过R₅、R₉、R₁₃接到+27v电源，T₁的发射极分别接到三极管T₂的基极和R₆，T₃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的集电极通过二极管D₉，电阻R₇步进电机绕组A、指示灯ZD₁，T₃的集电极通过电阻R₈，二极管D₁₀、电阻R₁₁、绕组8、指示灯ZD₂，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、R₁₁和R₁₅起限流作用，A、B、C是步进电机的三相绕组，R₉R₁₂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，计算机通过电流取样，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、一种电器温升自动检测装置，由显示仪表，微机，零点仪，多路开关组成，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的二次侧和变流器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计算机A/D接口；

c、微机与步进电机驱动电隔离电路：经计算机转换的输出信号，接至偏值电阻R₁₇，然后接入三极管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接到三极管T₁的基极上，T₁的集电极通过R₅接至27伏直流电源，发射极接至三极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，其特征在于经计算机A/D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、按照权利要求1和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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