CN104237756B - 片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，首先设定测试参数，启动测试装置，升压至设定值进行加压测试，如果在设定的电压值和耐压时间内材料没有被击穿，则该材料的耐电压性能合格，否则不合格，然后降低电压值至零伏，先通过测试装置内部放电至设定的放电电压后，停止测试装置，接通外部放电装置进一步放电，放电完成后，结束测试。本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，解决了现有人工抽检的方式会造成材料浪费，放电过程容易对材料表面造成损伤，不能实现整张材料在线全面检测的问题，测试过程不需要人工干预，不但减少了放电伤人的危险性，而且大大提高了测试效率，适合于片状材料耐电压性能的大批量在线测试。

Description

片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法

技术领域

本发明属于片状材料电绝缘测试方法技术领域，具体涉及一种片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法。

背景技术

在线生产中需要对片状材料的耐电压性能进行检测，现有的检测方法通常采用人工抽检的方式，首先需要对整张材料进行取样，然后利用实验室的高压测试仪进行加压测试，在耐电压测试完毕后还需对绝缘材料进行放电，由于高压测试仪不能完全将材料内部的残余电压全部放完，还需采用手工方法对绝缘材料进行放电，不能准确知道该材料的残余电压还有多高，在放电过程中有电弧产生，容易对材料的表面造成损伤。这样被抽检的材料由于取样测试而破坏了其完整性，使整张材料失去使用价值，造成材料的浪费，特别是比较昂贵的材料或是对表面要求比较高的材料，比如覆铜板，会造成不必要的经济损失。另外由于采用抽检的方式，必然存在有部分不合格产品不能被检出的情况，且现有的人工抽检方式无法实现整张材料在线全面检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，解决了现有人工抽检的方式会造成材料浪费，放电过程容易对材料表面造成损伤，不能实现整张材料在线全面检测的问题。

本发明所采用的技术方案是：片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，首先设定测试参数，启动测试装置，升压至设定值进行加压测试，如果在设定的电压值和耐压时间内材料没有被击穿，则该材料的耐电压性能合格，否则不合格，然后降低电压值至零伏，先通过测试装置内部放电至设定的放电电压后，停止测试装置，接通外部放电装置进一步放电，放电完成后，结束测试。

本发明的特点还在于，

测试装置包括数字控制器，数字控制器分别连接继电器端子排、高压发生器、电子调压器和感应探头，高压发生器分别与电子调压器和继电器端子排相连，继电器端子排还分别连接加压机构、放电机构和放电装置，放电机构与放电装置相连；数字控制器还连接有触摸屏，数字控制器还通过继电器端子排连接有声光报警装置。

数字控制器还连接有模拟量输入单元和模拟量输出单元，模拟量输入单元与高压发生器相连，模拟量输出单元与电子调压器相连。

加压机构包括与继电器端子排相连的一对加压气夹，加压气夹连接绝缘垫a，绝缘垫a连接加压电极，加压电极的边沿加工有倒角，加压电极通过高压接通接触器与高压发生器连接，高压发生器还通过高压接通接触器与继电器端子排连接。

继电器端子排与加压气夹之间设置有加压气夹电磁阀。

放电机构包括与继电器端子排相连的一对放电气夹，放电气夹连接绝缘垫b，绝缘垫b连接放电电极，放电电极的边沿加工有倒角，放电电极通过外部放电接通接触器与放电装置连接。

继电器端子排与放电气夹之间设置有放电气夹电磁阀。

继电器端子排通过外部放电接通接触器连接放电装置，放电装置是一组接地极，通过导线与外部放电接通接触器连接。

具体包括以下步骤：

步骤1：在触摸屏上根据不同材料的测试性能要求设定电压值、升压速率、耐压时间、放电电压、放电时间；

步骤2：将待测试板材放入高压测试平台上，启动测试装置，进入测试状态；

步骤3：测试装置在数字控制器的控制下，首先闭合一对装有加压电极的加压气夹，并确保该对加压电极与待测材料表面完全接触，没有缝隙，然后启动高压发生器，按照步骤1中设定的升压速率升至设定的电压值；

步骤4：保持该电压值至步骤1设定的耐压时间，为了确保实际电压与设定电压的一致性，采用PID调节技术控制电压实际值与设定值的误差在±1.5V以内；

步骤5：如果该材料在设定的电压值和耐压时间内没有被击穿，则证明该材料耐电压性能合格，执行步骤6；否则不合格，声光报警装置进行声光报警，然后执行步骤6；

步骤6：迅速降低电压值至零伏，然后通过高压发生器内部放电；

步骤7：待高压发生器内部放电达到步骤1设定的放电电压后，停止高压发生器，打开加压气夹，然后再闭合一对装有放电电极的放电气夹，在放电电极与材料表面完全接触没有缝隙后，接通外部放电装置；

步骤8：达到步骤1设定的放电时间后，先断开外部放电装置，再打开放电气夹，取出测试材料，测试完成。

本发明的有益效果是：本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，采用电子调压器替代机械式调压器实现自动升压，通过对加压电极和放电电极的设计，并按一定的顺序控制测试装置的动作过程实现了对材料耐电压性能的自动测试，测试后先通过高压发生器放电后再用与放电电极相连的外接放电装置进行外部放电，将储存的电荷快速的全部放完，解决了现有人工抽检的方式会造成材料浪费，放电过程容易对材料表面造成损伤，不能实现整张材料在线全面检测的问题，测试过程不需要人工干预，不但减少了放电伤人的危险性，而且大大提高了测试效率，适合于片状材料耐电压性能的大批量在线测试。

附图说明

图1是本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法所使用的测试装置的结构示意图；

图2是本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法所使用的测试装置的电路原理图；

图3是本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法所使用的测试装置中加压机构的结构示意图；

图4是本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法所使用的测试装置中放电机构的结构示意图；

图5是本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法流程图；

图6是本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法测试覆铜板耐电压性能在线测试示意图。

图中，1.数字控制器，2.高压发生器，3.电子调压器，4.继电器端子排，5.高压接通接触器，6.外部放电接通接触器，7.触摸屏，8.声光报警装置，9.加压气夹，10.加压电极，11.放电气夹，12.放电电极，13.感应探头，14.控制柜，15.高压测试平台，16.绝缘垫a，17.绝缘垫b，18.放电装置，19.模拟量输入单元，20.模拟量输出单元，21.加压气夹电磁阀，22.放电气夹电磁阀，23.进料吸吊机，24.进料平台，25.第一输送平台，26.合格品吸吊机，27.合格品平台，28.第二输送平台，29.不合格品吸吊机，30.不合格品平台。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，基于片状材料耐电压性能自动测试装置，如图1和图2所示，包括数字控制器1，数字控制器1分别通过导线连接继电器端子排4、高压发生器2、电子调压器3和感应探头13，数字控制器1还连接有模拟量输入单元19和模拟量输出单元20，模拟量输入单元19与高压发生器2相连，模拟量输出单元20与电子调压器3相连，高压发生器2分别与电子调压器3和继电器端子排4相连，高压发生器2通过高压接通接触器5与继电器端子排4相连，继电器端子排4还分别连接加压机构、放电机构和放电装置18，继电器端子排4通过外部放电接通接触器6连接放电装置18；数字控制器1还通过数据通讯线连接有触摸屏7，数字控制器1还通过继电器端子排4连接有声光报警装置8；

如图3所示，加压机构包括与继电器端子排4相连的一对加压气夹9，继电器端子排4与加压气夹9之间设置有加压气夹电磁阀21，加压气夹9通过螺纹连接绝缘塑料制成的绝缘垫a16，用于防止加压电极10上的电压与气缸接通，绝缘垫a16通过螺栓连接铜制成的加压电极10，加压电极10通过高压接通接触器5与高压发生器2连接，高压发生器2还通过高压接通接触器5与继电器端子排4连接，加压电极10的边沿加工有倒角，以防在待测材料的表面压出压痕，端面要平整、光滑，加压电极10的侧面通过螺栓固定有导线，连接到高压接通接触器5；

如图4所示，放电机构包括与继电器端子排4相连的一对放电气夹11，继电器端子排4与放电气夹11之间设置有放电气夹电磁阀22，放电气夹11通过螺纹连接绝缘塑料制成的绝缘垫b17，用于防止放电电极12上的电压与气缸接通，绝缘垫b17通过螺栓连接铜制成的放电电极12，放电电极12通过外部放电接通接触器6与放电装置18连接，放电电极12的边沿加工有倒角，以防在待测材料的表面压出压痕，端面要平整、光滑，否则很容易在放电电极12与材料的表面产生放电现象，损伤材料的表面，放电电极12的侧面通过螺栓固定有导线，连接到外部放电接通接触器6，放电装置18是一组接地极，通过导线连接到外部放电接通接触器6；

触摸屏7镶嵌在控制柜14的前立面，数字控制器1、高压发生器2、电子调压器3、继电器端子排4、高压接通接触器5和外部放电接通接触器6均安装在控制柜14内部，声光报警装置8安装在控制柜14顶部，加压气夹9、放电气夹11、感应探头13安装在高压测试平台15上。

如图5所示，具体测试方法包括以下步骤：

步骤1：在触摸屏7上根据不同材料的测试性能要求设定电压值、升压速率、耐压时间、放电电压、放电时间；

步骤2：将待测试板材放入高压测试平台15上，启动测试装置，进入测试状态；

步骤3：测试装置在数字控制器1的控制下，首先闭合一对装有加压电极10的加压气夹9，并确保该对加压电极10与待测材料表面完全接触，没有缝隙，然后启动高压发生器2，按照步骤1中设定的升压速率升至设定的电压值；

步骤4：保持该电压值至步骤1设定的耐压时间，为了确保实际电压与设定电压的一致性，采用PID调节技术控制电压实际值与设定值的误差在±1.5V以内；

步骤5：如果该材料在设定的电压值和耐压时间内没有被击穿，则证明该材料耐电压性能合格，执行步骤6；否则不合格，声光报警装置8进行声光报警，然后执行步骤6；

步骤6：迅速降低电压值至零伏，然后通过高压发生器2内部放电；

步骤7：待高压发生器2内部放电达到步骤1设定的放电电压后，停止高压发生器2，打开加压气夹9，然后再闭合一对装有放电电极12的放电气夹11，在放电电极12与材料表面完全接触没有缝隙后，接通外部放电装置18；

步骤8：达到步骤1设定的放电时间后，先断开外部放电装置18，再打开放电气夹11，取出测试材料，测试完成。

数字控制器1的型号为FX2N-48MR，主要用来控制各部件的动作；

加压气夹9和放电气夹11可以是气缸，能够闭合、打开带动加压电极10和放电电极12上下移动，与待测材料表面接触或离开；加压电极10主要是将高压发生器2产生的高压作用于待测材料对其进行加压；放电电极12与放电装置18相连，在高压发生器2内部放电结束后，再通过放电电极12进一步将检测材料内部残余的电压通过放电装置18放掉，确保人身和产品安全；

感应探头13是一个光电探头，型号为E3F3，安装在高压测试平台15的检测孔的下方，通过一组导线与数字控制器1连接，主要用于探测高压测试平台15上是否有待检测的材料；

放电装置18是一组接地极，要求接地电阻小于0.5欧姆，通过一组导线与放电气夹11的放电电极12连接，主要用于快速、干净得将检测材料内部的残余电压放掉；

高压接通接触器5的控制线圈与继电器端子排4通过导线连接，主要用于控制高压发生器2与加压电极10的接通与断开；外部放电接通接触器6的控制线圈与继电器端子排4通过导线连接，主要用于控制放电装置18与放电电极12的接通与断开；

触摸屏7镶嵌在控制柜14的前立面，与数字控制器1通过一条数据通讯线连接，主要用于数据的设定和测试数据的显示，以及一些手动操作；

声光报警装置8主要用于对测试过程不同阶段的指示，以及当检测到不合格品时发出声音和光线报警；

高压测试平台15用绝缘材料制成，用于放置检测材料，要求光滑、平整。

高压发生器2主要用于产生0-10KV直流或交流电压；一般高压发生器的升压是由人工转动机械式调压器来实现升压，为了实现自动升压，本发明采用电子调压器3替代机械式调压器，电子调压器3的型号为JG-2P16YB，该电子调压器3与数字控制器1的模拟量输出单元相连，可以将数字控制器1的附加单元—模拟量输出单元20输出的4-20毫安直流信号转换为0-220伏交流电压，再将该交流电压输入到高压发生器2的输入端，通过升压输出0-10千伏的交流电压或再整流输出0-10千伏的直流电压。为了实现对输出电压的精确控制，本测试装置给数字控制器1还增设了一个模拟量输入单元19与高压发生器2相连，现场采集高压发生器2的输出电压，反馈给数字控制器1，通过数字控制器1的PID调节技术，实现了对输出电压的闭环控制。

模拟量输入单元19的型号为FX2N2AD，模拟量输出单元20的型号为FX2N2DA，分别通过与数字控制器1的扩展接口与数字控制器1连接，模拟量输入单元19将采集的电压信号转换为数字信号输送给数字控制器1，模拟量输出单元20将数字控制器1发出的数字信号转化为连续变化的模拟量信号，输送给电子调压器3。

给待测材料加压测试后，需要进行放电，开始是通过高压发生器2内部进行小电流放电，但不能完全将材料内部残余电压全部放完，一般还有100多伏的电压，这时需要用外接放电装置18进行外部放电，才能将其储存的电荷快速的全部放完。如图2所示，高压接通接触器5和外部放电接通接触器6是两个独立的部件，分别用于接通高压发生器2的输出电压到加压气夹9的加压电极10和接通放电装置18到放电气夹11的放电电极12。加压气夹9和放电气夹11是用来替代手工放置电极的动作，加压气夹9和放电气夹11的驱动可以靠加压气夹电磁阀21和放电气夹电磁阀22控制压缩空气驱动，在压缩空气管路上安装有一个调压阀，用于调节加压气夹9和放电气夹11加紧的力度，防止由于夹持过紧损伤检测材料的表面，或夹持过松与材料表面有间隙，造成加压电极10对材料表面放电，损伤材料。为了防止加压气夹9和放电气夹11误动作，在高压测试平台15上安装了感应探头13，只有在高压测试平台15上放置了待测材料，加压气夹9才能执行相应的动作。声光报警装置8用于指示测试过程的各个阶段，特别是高压测试阶段进行告警显示，以防人员靠近，危及人身安全。为了防止高压串入数字控制器1，损坏数字控制器1的输出接口，用继电器端子排4将高压和输出接口进行了隔离，有效的保护了数字控制器1。

本发明片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，通过对加压电极10和放电电极12的设计并按一定的顺序控制加压气夹9，放电气夹11、高压发生器2的启动、升压等一系列动作过程实现了对材料耐电压性能的自动在线测试，确保了气夹不损伤待测材料的表面以及在测试和放电过程中不得有电弧产生，并且通过数字控制器1及PID控制技术保障了测试数据的一致性和精度，整个测试过程以及放电过程不需要人为干预，避免了测试过程对人身伤害的危险，消除了放电电弧对材料表面的损伤，尤其适合于比较昂贵或表面要求较高的覆铜板的测试，提高了测试效率，能够满足大批量测试的要求。

实施例

如图6所示的覆铜板耐电压性能自动化在线测试，包括以下步骤：

步骤1：将待测的覆铜板在液压升降平台上堆放整齐，在控制柜14的触摸屏7上设定电压值为3500V、升压速率20V/s、耐压时间60s、放电电压60V、放电时间100s；

步骤2：进料吸吊机23将一张覆铜板吸起放入到进料平台24，进料平台24转动，将覆铜板板送入到高压测试平台15的可升降传送机构上，传送机构落下，将覆铜板放到高压测试平台15上，启动测试装置，进入测试状态；

步骤3：测试装置在数字控制器1的控制下，首先闭合一对装有加压电极10的加压气夹9，并确保该对加压电极10与覆铜板表面完全接触，没有缝隙，然后启动高压发生器2，按照20V/s的升压速率升至电压值为3500V；

步骤4：保持3500V电压60s，为了确保实际电压与设定电压的一致性，采用PID调节技术控制电压实际值与设定值的误差在±1.5V以内；

步骤5：如果覆铜板在3500V电压下60S内没有被击穿，则证明该覆铜板耐电压性能合格，执行步骤6；否则不合格，声光报警装置8进行声光报警，然后执行步骤6；

步骤6：降低电压值至零伏，然后通过高压发生器2内部放电；

步骤7：待高压发生器2内部放电达到放电电压60V后，停止高压发生器2，打开加压气夹9，然后再闭合一对装有放电电极12的放电气夹11，在放电电极12与覆铜板表面完全接触没有缝隙后，接通外部放电装置18；

步骤8：达到设定的放电时间100s后，先断开外部放电装置18，再打开放电气夹11，完成测试，测试完成后，传送机构升起，将合格的覆铜板送入到第一输送平台25，然后由合格品吸吊机26吸起，送入到合格品平台27上堆叠，不合格的覆铜板将进入到第二输送平台28，然后由不合格品吸吊机29吸起，送入到不合格品平台30上堆叠。

Claims (8)

1.片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，其特征在于，首先设定测试参数，启动测试装置，升压至设定值进行加压测试，如果在设定的电压值和耐压时间内材料没有被击穿，则该材料的耐电压性能合格，否则不合格，然后降低电压值至零伏，先通过测试装置内部放电至设定的放电电压后，停止测试装置，接通外部放电装置进一步放电，放电完成后，结束测试；

所述测试装置包括数字控制器(1)，所述数字控制器(1)分别连接继电器端子排(4)、高压发生器(2)、电子调压器(3)和感应探头(13)，所述高压发生器(2)分别与电子调压器(3)和继电器端子排(4)相连，所述继电器端子排(4)还分别连接加压机构、放电机构和放电装置(18)，所述放电机构与所述放电装置(18)相连；所述数字控制器(1)还连接有触摸屏(7)，所述数字控制器(1)还通过继电器端子排(4)连接有声光报警装置(8)。

2.如权利要求1所述的片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，其特征在于，所述数字控制器(1)还连接有模拟量输入单元(19)和模拟量输出单元(20)，所述模拟量输入单元(19)与所述高压发生器(2)相连，所述模拟量输出单元(20)与所述电子调压器(3)相连。

3.如权利要求1所述的片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，其特征在于，所述加压机构包括与继电器端子排(4)相连的一对加压气夹(9)，所述加压气夹(9)连接绝缘垫a(16)，所述绝缘垫a(16)连接加压电极(10)，所述加压电极(10)的边沿加工有倒角，所述加压电极(10)通过高压接通接触器(5)与高压发生器(2)连接，高压发生器(2)还通过高压接通接触器(5)与继电器端子排(4)连接。

4.如权利要求3所述的片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，其特征在于，所述继电器端子排(4)与加压气夹(9)之间设置有加压气夹电磁阀(21)。

5.如权利要求1所述的片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，其特征在于，所述放电机构包括与继电器端子排(4)相连的一对放电气夹(11)，所述放电气夹(11)连接绝缘垫b(17)，所述绝缘垫b(17)连接放电电极(12)，所述放电电极(12)的边沿加工有倒角，所述放电电极(12)通过外部放电接通接触器(6)与放电装置(18)连接。

6.如权利要求5所述的片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，其特征在于，所述继电器端子排(4)与放电气夹(11)之间设置有放电气夹电磁阀(22)。

7.如权利要求1所述的片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，其特征在于，所述继电器端子排(4)通过外部放电接通接触器(6)连接放电装置(18)，所述放电装置(18)是一组接地极，通过导线与外部放电接通接触器(6)连接。

8.如权利要求1-7任一权利要求所述的片状材料耐电压性能的自动化在线测试方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：在触摸屏(7)上根据不同材料的测试性能要求设定电压值、升压速率、耐压时间、放电电压、放电时间；

步骤2：将待测试板材放入高压测试平台(15)上，启动测试装置，进入测试状态；

步骤3：测试装置在数字控制器(1)的控制下，首先闭合一对装有加压电极(10)的加压气夹(9)，并确保该对加压电极(10)与待测材料表面完全接触，没有缝隙，然后启动高压发生器(2)，按照步骤1中设定的升压速率升至设定的电压值；

步骤4：保持该电压值至步骤1设定的耐压时间，为了确保实际电压与设定电压的一致性，采用PID调节技术控制电压实际值与设定值的误差在±1.5V以内；

步骤5：如果该材料在设定的电压值和耐压时间内没有被击穿，则证明该材料耐电压性能合格，执行步骤6；否则不合格，声光报警装置(8)进行声光报警，然后执行步骤6；

步骤6：迅速降低电压值至零伏，然后通过高压发生器(2)内部放电；

步骤7：待高压发生器(2)内部放电达到步骤1设定的放电电压后，停止高压发生器(2)，打开加压气夹(9)，然后再闭合一对装有放电电极(12)的放电气夹(11)，在放电电极(12)与材料表面完全接触没有缝隙后，接通外部放电装置(18)；

步骤8：达到步骤1设定的放电时间后，先断开外部放电装置(18)，再打开放电气夹(11)，取出测试材料，测试完成。