CN1645159A - 漏电保护器可靠性试验装置 - Google Patents

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CN1645159A CN 200410094145 CN200410094145A CN1645159A CN 1645159 A CN1645159 A CN 1645159A CN 200410094145 CN200410094145 CN 200410094145 CN 200410094145 A CN200410094145 A CN 200410094145A CN 1645159 A CN1645159 A CN 1645159A
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Abstract

本发明涉及一种漏电保护器可靠性试验装置，由试验控制柜，试品柜，带有移出式操作机构的调温调湿箱组成；试验控制柜包括工业控制用计算机和触头状态检测电路以及漏电电流调节电路；试品柜包括漏电保护器试品、试品手柄操作机构和手柄合/分闸驱动电路；本装置利用工业控制用计算机、触头状态检测电路和数据采集电路等模块化电路对漏电保护器的手柄操作、操作机构操作及触头接触可靠性以及漏电保护可靠性进行自动操作与测试。本发明解决了如何用工控机控制漏电保护器的合/分闸操作，以及准确判断在合/分闸操作过程中，漏电保护器内部操作机构及电气连接的真实的可靠性水平等问题。

Description

漏电保护器可靠性试验装置
技术领域：
本发明属于一种漏电保护器的试验检测装置，特别涉及一种对电器产品进行可靠性试验的漏电保护器可靠性试验装置。
背景技术：
漏电保护器是低压电路中防止人身触电和漏电火灾的保护类电器。漏电保护器以剩余电流为动作信号，并在剩余电流达到一定数值时切断电路，以免伤及人身和烧毁设备。然而生产和安装不可靠的漏电保护器不仅不能起到安全保护的作用的，反而会造成用电人员的麻痹大意，引起触电事故。我国漏电保护器可靠性差是一个相当突出的问题，开展提高可靠性的研究是我国电器行业迫切需要开展的一项重要任务。关于漏电保护器的可靠性的研究，对切实保证和提高国内生产厂家的产品质量和可靠性具有深远的意义。
国内外有关漏电保护器检测方面的研究，均是关于漏电保护器剩余动作电流、剩余不动作电流、以及漏电保护器的分断时间等动作特性的检测。对漏电保护器而言，关于测试漏电保护器可靠性水平的试验装置仍是空白。
本发明内容：
解决的问题：
在本发明中，解决了漏电保护器可靠性的几个关键问题：解决了如何用工控机控制漏电保护器的合/分闸操作，以及准确判断在合/分闸操作过程中，漏电保护器内部操作机构及电气连接的真实的可靠性水平问题以及同时解决了在调温调湿箱内的漏电保护器检测过程中，对漏电保护器施加额定动作电流和额定不动作电流，以及操作试品的试验按钮，工控机测试试品是否脱扣，如果脱扣，由试验装置自动完成对试品复位即操作漏电保护器的复位按钮后，对漏电保护器的手柄进行合闸操作。
本发明的技术方案：
本发明提供了一种漏电保护器可靠性试验装置。本发明利用工控机、触头状态检测电路和数据采集电路等模块化电路对漏电保护器的手柄操作、操作机构操作及触头接触可靠性以及漏电保护可靠性进行自动操作与测试。设计了由工控机1控制的多台试品的手柄操作机构3和手柄合/分闸驱动电路2，对漏电保护器的手柄进行柔性的合/分闸操作；由触头状态检测电路5准确判断在合/分闸操作过程中，漏电保护器内部是否可靠合/分闸；漏电电流调节电路7可调节出漏电保护器的额定动作电流和额定不动作电流；移出式操作机构6可在调温调湿箱中完成试品的检测按钮的操作，如果漏电保护器脱扣，自动完成对试品复位即操作漏电保护器的复位按钮后，对漏电保护器的手柄进行合闸操作。
漏电保护器可靠性试验装置，由试验控制柜，试品柜，带有移出式操作机构的调温调湿箱组成；试验控制柜包括工控机1和触头状态检测电路5以及漏电电流调节电路7；试品柜包括漏电保护器试品4、试品手柄操作机构3和手柄合/分闸驱动电路2；其连接控制方式：工控机1分别和手柄合/分闸驱动电路2、触头状态检测电路5、移出式操作机构6和漏电电流调节电路7相连；漏电保护器试品4分别和触头状态检测电路5、手柄操作机构3相连；手柄操作机构3与手柄合/分闸驱动电路2相连；漏电电流调节电路7与移出式操作机构6相连。
手柄合/分闸驱动电路2包括数据输入输出电路21、第一光电耦合器22、第二光电耦合器25、电动机23、机械手行程开关24；其连接及控制方式是工业控制用计算机1通过地址线200和I/O数据线210与数据输入输出电路21连接，数据输入输出电路21的输出接口通过信号线211与第一光电耦合器22的输入端连接，第一光电耦合器22的输出端经信号线212与电动机23相连，电动机23通过手柄操作机构3与漏电保护器试品4相连，在手柄操作机构3上安装的机械手行程开关24通过信号线222与第二光电耦合器25连接，再通过信号线221与数据输入输出电路21的输入接口相连。
触头状态检测电路5包括多路转换器50、数据收发器51、第二数据缓冲器52、第三光电耦合器53、数模转换器54、电压放大器55、电压比较器56、第四光电耦合器57、数据寄存器58和第一数据缓冲器59；其连接方式是工业控制用计算机1经信号线501与多路转换器50相连，多路转换器50经信号线520与数据寄存器58相连；工业控制用计算机1经双向信号线500与数据收发器51相连，数据收发器51经信号线502接第二数据缓冲器52，再经信号线503接第三光电耦合器53，经信号线504接数模转换器54，再经信号线505接电压放大器55，再经信号线506接电压比较器56，试品触头70经信号线507接电压比较器56，电压比较器56经信号线508接第四光电耦合器57，再经信号线509接数据寄存器58，再经信号线510接第一数据缓冲器59，再经信号线511接数据收发器51，形成信号控制回路。
漏电电流调节电路7包括由试验电源60、降压变压器61、电动调压器62、测试电阻64和AD转换器63；其连接方式为：试验电源60依次与降压变压器61、电动调压器62连接，其中电动调压器62依次与测试电阻64与试品漏电保护器相连；漏电保护器与电动调压器62相连形成回路；AD转换器63与测试电阻64相连；工控机1分别与AD转换器63和电动调压器62相连。
移出式操作机构6包括手柄合/分闸驱动电路、试验按钮的操作机构、复位按钮的操作机构；移出式操作机构中的第二手柄合/分闸驱动电路71与手柄合/分闸驱动电路2的电路相同，即包括数据输入输出电路21、第一光电耦合器22、第二光电耦合器25、电动机23、机械手行程开关24；其连接方式是工业控制用计算机1通过地址线200和I/O数据线210与数据输入输出电路21连接，数据输入输出电路21的输出接口通过信号线211与第一光电耦合器22的输入端连接，第一光电耦合器22的输出端经信号线212与电动机23相连，电动机23通过手柄操作机构3与漏电保护器4相连，在手柄操作机构3上安装的机械手行程开关24通过信号线222与第二光电耦合器25连接，再通过信号线221与数据输入输出电路21的输入接口相连；试验按钮的操作机构、复位按钮的操作机构采用相同的电路连接，主要元件皆为螺管电磁铁82和光电耦合器81，其连接方式为：工控机1与光电耦合器81相连，220V电源分别与螺管电磁铁82的线圈和光电耦合器81的输出端相连。
本发明与现有技术相比有以下几个主要的有益效果：
1.试验装置是由工控机控制的，可自动、准确完成漏电保护器的可靠性测试。
2.具有多台固定安装的手柄操作机构，可自动对常用型号单极和多极漏电保护器进行手柄合/分闸操作。
3.试验装置能同时对多台漏电保护器的每对触头进行接触压降及断开触头间电压的检测。
4.具有多台可移动操作机构，可同时对常用型号单极和多极漏电保护器进行保护漏电保护检测；
5.试验装置可由漏电电流调节电路在0-500mA范围内产生可调整大小的正弦波试验电流(常用的漏电保护器的漏电电流在0-500mA内)；
6.试验装置可对漏电保护器的试验按钮，由可移动操作机构进行自动操作；
7.漏电保护器试品进行保护漏电保护检测时如果脱扣，试验装置可对试品进行自动复位，即操作复位按钮后，进行试品合闸操作。
附图说明：
图1是漏电保护器可靠性试验装置原理框图；
图2是手柄合/分闸驱动电路原理框图；
图3是触头状态检测电路原理框图；
图4是漏电电流调节电路原理框图；
图5是移出式操作机构的电路原理框图；
图6是手柄合/分闸驱动电路图；
图7是复位按钮、试验按钮操作机构电路图；
图8是漏电保护器漏电电流调节电路的连接电路图；
图9是漏电保护器可靠性试验装置可靠性试验软件流程图。
本发明的具体实施方式如下：
实施例：
漏电保护器可靠性试验装置，由试验控制柜，试品柜，带有移出式操作机构的调温调湿箱组成；试验控制柜包括工业控制用计算机1以下简称工控机和触头状态检测电路5以及漏电电流调节电路7；试品柜包括漏电保护器试品4、试品手柄操作机构3和手柄合/分闸驱动电路2；其连接控制方式：工控机1分别和手柄合/分闸驱动电路2、触头状态检测电路5、移出式操作机构6和漏电电流调节电路7相连；漏电保护器试品4分别和触头状态检测电路5、手柄操作机构3相连；手柄操作机构3与手柄合/分闸驱动电路2相连；漏电电流调节电路7与移出式操作机构6相连。
手柄合/分闸驱动电路2包括数据输入输出电路21、第一光电耦合器22、第二光电耦合器25、电动机23、机械手行程开关24；其连接及控制方式是工业控制用计算机1通过地址线200和I/O数据线210与数据输入输出电路21连接，数据输入输出电路21的输出接口通过信号线211与第一光电耦合器22的输入端连接，第一光电耦合器22的输出端经信号线212与电动机23相连，电动机23通过手柄操作机构3与漏电保护器试品4相连，在手柄操作机构3上安装的机械手行程开关24通过信号线222与第二光电耦合器25连接，再通过信号线221与数据输入输出电路21的输入接口相连。
触头状态检测电路5包括多路转换器50、数据收发器51、第二数据缓冲器52、第三光电耦合器53、数模转换器54、电压放大器55、电压比较器56、第四光电耦合器57、数据寄存器58和第一数据缓冲器59；其连接方式是工业控制用计算机1经信号线501与多路转换器50相连，多路转换器50经信号线520与数据寄存器58相连；工业控制用计算机1经双向信号线500与数据收发器51相连，数据收发器51经信号线502接第二数据缓冲器52，再经信号线503接第三光电耦合器53，经信号线504接数模转换器54，再经信号线505接电压放大器55，再经信号线506接电压比较器66，试品触头70经信号线507接电压比较器56，电压比较器56经信号线508接第四光电耦合器57，再经信号线509接数据寄存器58，再经信号线510接第一数据缓冲器59，再经信号线511接数据收发器51，形成信号控制回路。
漏电电流调节电路7包括由试验电源60、降压变压器61、电动调压器62、测试电阻64和AD转换器63；其连接方式为：试验电源60依次与降压变压器61、电动调压器62连接，其中电动调压器62依次与测试电阻64与试品漏电保护器相连；漏电保护器与电动调压器62相连形成回路；AD转换器63与测试电阻64相连；工控机1分别与AD转换器63和电动调压器62相连。
移出式操作机构6包括手柄合/分闸驱动电路、试验按钮的操作机构、复位按钮的操作机构；移出式操作机构中的第二手柄合/分闸驱动电路71与手柄合/分闸驱动电路2的电路相同，即包括数据输入输出电路21、第一光电耦合器22、第二光电耦合器25、电动机23、机械手行程开关24；其连接方式是工业控制用计算机1通过地址线200和I/O数据线210与数据输入输出电路21连接，数据输入输出电路21的输出接口通过信号线211与第一光电耦合器22的输入端连接，第一光电耦合器22的输出端经信号线212与电动机23相连，电动机23通过手柄操作机构3与漏电保护器4相连，在手柄操作机构3上安装的机械手行程开关24通过信号线222与第二光电耦合器25连接，再通过信号线221与数据输入输出电路21的输入接口相连；试验按钮的操作机构、复位按钮的操作机构采用相同的电路连接，主要元件皆为螺管电磁铁82和光电耦合器81，其连接方式为：工控机1与光电耦合器81相连，220V电源分别与螺管电磁铁82的线圈和光电耦合器81的输出端相连。
漏电保护器可靠性试验装置，在工业控制用计算机控制下进行可靠性试验，其试验运行程序为：
1.打开试验控制柜试验电源，启动工业控制机，进入试验程序；选择以下试验操作；
1)试品信息输入：进入相应的函数，输入试品的技术参数，试验序号等对试品的描述信息；
2)试验参数的输入和修改：输入或修改如操作频率，试验周期等进行试验所需的参数；
3)文件处理：查看或另存文件形式存储试验试品的信息；
4)试验初始化：完成试验开始前的准备，如建立试验数据存储的文件；
5)操作可靠性试验；
6)漏电保护可靠性试验；
2.重新选择试验操作，或退出试验操作。
软件流程图如图9所示。
其中，试验运行程序5)，进行操作可靠性试验时，其试验的具体操作过程如下：
在图2中，首先工业控制用计算机1通过手柄合/分闸驱动电路2对试品进行合闸操作：工业控制用计算机1首先发出电动机正转指令信号，信号通过I/O数据线210传递给数据输入输出电路21，又经信号线211并通过光电耦合器22隔离后传送给电动机，电动机开始正向转动，电动机的正向旋转运动通过手柄操作机构3转变为向上拨动试品4手柄进行合闸操作的直线运动；当试品4手柄合闸到位时，安装在手柄操作机构3上的行程开关24会感应检测出电信号合闸到位状态信号，该信号经过信号线222并通过光电耦合器25隔离后，再经信号线221并通过数据输入输出电路21、I/O数据线210传送回工业控制用计算机1，工业控制用计算机1进行判断后，经I/O数据线210发出电动机停转指令，经数据输入输出电路21、信号线211、光电耦合器22、信号线212传给电动机，使电动机停止，从而使试品4的手柄保持在合闸的位置上。手柄合/分闸驱动电路2电路图如图6所示。
在图3中，当试品4的手柄处于合闸位置后，工业控制用计算机1通过触头状态检测电路5检测试品触头的状态：工业控制用计算机1经信号线501、多路转换器50产生多组电路的片选信号，经信号线520选中对应的数据寄存器58使其工作；同时，工业控制用计算机1经双向信号线500、数据收发器51、信号线502将设定的触头电压基准门限值根据相关标准规定，闭合触头的触头回路电压降Uj不应该超过的接触压降极限值Ujx为：当负载电流为1A时，Ujx＝1.0A×R内阻+0.05Ucd，其中，Ucd为触头回路额定电压，试验中规定的基准门限值应为接触极限值传送到数据缓冲器52中，又经信号线503通过光电耦合器53隔离，经信号线504在数模转换器54中进行数模转换，将基准门限电压由数字值转换成模拟量，该模拟电压经信号线505并通过电压放大器55的放大后，经信号线506传送到电压比较器56的一个输入端；试品触头70两端的电压信号经信号线507传送到电压比较器56的另一输入端试品触头两端的电压信号由负载柜中的负载电路6提供；两个信号经过电压比较器56进行比较，比较后的逻辑电平信号经信号线508、光电耦合器57，、信号线509传送到被选中的数据寄存器58，后经信号线510、数据缓冲器59、信号线511、数据收发器51，送回工业控制用计算机1中。
比较后的逻辑电平信号有高/低两种情况，表明实际接触压降值大于或小于基准门限值；当实际接触压降值大于基准门限值时，说明接触不良，反之接触良好；由此，工业控制用计算机1通过对接收的信号进行分析，而做出试品失效与否的判断，并记录失效试品的信息。
当合闸操作时间结束后，工业控制用计算机1通过手柄合/分闸驱动电路2按照上述同样的方法对试品进行分闸操作；当试品4的手柄处于分闸位置后，工业控制用计算机1通过触头状态检测电路5按照上述同样的方法检测试品触头的状态分断触头间的电压Uf不应低于极限值Ufx，除非产品标准另有规定，Ufx应为触头电路额定电压Ucd的90％，并对接收到的信号进行失效判断，记录失效试品的信息。
如此往复，所述的手柄合/分闸驱动电路2可通过工业控制用计算机1控制按照设定的频率值10次/小时-500次/小时可调对小型断路器试品4手柄进行周期性地自动合/分闸操作；在小型断路器试品4的手柄处于合/分闸位置时，所述的触头状态检测电路5检测试品触头两端的电压信号，对试品进行失效判定。
当达到试验操作总次数或失效试品数时，或选择试验操作可靠性试验运行停止。试验运行程序6)，对两台漏电保护器如图5所示：在调温调湿箱中的移出式操作机构6上进行漏电保护可靠性试验，检测试品的试验按钮操作是否正常，以及试品在施加额定漏电动作电流或额定漏电不动作电流时是否脱扣。检测试品的试验按钮操作是否正常。如图7所示：由软件控制工控机1发出操作信号经光电耦合器81后传输到螺管电磁铁82的线圈和试验电源的电气回路，线圈电源的通断控制螺管电磁铁82的吸合与释放，螺管电磁铁82完成对漏电保护器的试验按钮或复位按钮的操作。工控机1控制4个螺管电磁铁，即可控制两台漏电保护器的试验按钮和复位按钮。当螺管电磁铁线圈通电操作漏电保护器的试验按钮，漏电保护器应脱扣，如果不脱扣，则工控机判定漏电保护器失效。工控机记录检测结果。检测试品在施加额定漏电动作电流或额定漏电不动作电流时是否脱扣，如图4所示：试验电源60经降压变压器61降压后，与电动调压器62连接，电动调压器62通过测试电阻64与试品漏电保护器相连。工控机1与AD转换器63以及电动调压器相连。AD转换器63与测试电阻64相连，采集测试电阻上的电压值，计算成回路电流的大小并与工控机1预先设置的电流值比较。通过工控机1调节电动调压器的升降开关，调节回路电流的大小。漏电电流调节电路7的电路图如图8所示。最终漏电电流调节电路7受工控机1控制调节出试品的额定漏电动作电流。所得电流流经试品的一相，工控机1由AD转换器63采集的测试电阻的电压，可检测试品的状态。试品应该脱扣，否则试品失效，工控机记录结果，试品脱扣后，移出式操作机构6完成试品的复位。工控机1的操作信号经光电耦合器后传输到螺管电磁铁的线圈，从而控制螺管电磁铁的吸合，完成对漏电保护器的复位按钮的操作，再由手柄合/分闸驱动电路闭合试品的手柄。可进行试品下次操作。相同方法可调节出试品的额定漏电不动作电流试品应该不脱扣，否则工控机1判定试品失效，工控机记录结果。当试验达到设置的试验周期时，试品的漏电保护可靠性试验结束。

Claims (5)

1.一种漏电保护器可靠性试验装置，其特征为由试验控制柜，试品柜，带有移出式操作机构的调温调湿箱组成；试验控制柜包括工业控制用计算机(1)(以下简称工控机)和触头状态检测电路(5)以及漏电电流调节电路(7)；试品柜包括漏电保护器试品(4)、试品手柄操作机构(3)和手柄合/分闸驱动电路(2)；其连接控制方式：工控机(1)分别和手柄合/分闸驱动电路(2)、触头状态检测电路(5)、移出式操作机构(6)和漏电电流调节电路(7)相连；漏电保护器试品(4)分别和触头状态检测电路(5)、手柄操作机构(3)相连；手柄操作机构(3)与手柄合/分闸驱动电路(2)相连；漏电电流调节电路(7)与移出式操作机构(6)相连。
2.按照权利要求1所述的漏电保护器可靠性试验装置，其特征是所述的手柄合/分闸驱动电路(2)包括数据输入输出电路(21)、第一光电耦合器(22)、第二光电耦合器(25)、电动机(23)、机械手行程开关(24)；其连接及控制方式是工业控制用计算机(1)通过地址线(200)和I/O数据线(210)与数据输入输出电路(21)连接，数据输入输出电路(21)的输出接口通过信号线(211)与第一光电耦合器(22)的输入端连接，第一光电耦合器(22)的输出端经信号线(212)与电动机(23)相连，电动机(23)通过手柄操作机构(3)与漏电保护器试品(4)相连，在手柄操作机构(3)上安装的机械手行程开关(24)通过信号线(222)与第二光电耦合器(25)连接，再通过信号线(221)与数据输入输出电路(21)的输入接口相连。
3.按照权利要求1所述的漏电保护器可靠性试验装置，其特征是所述的触头状态检测电路(5)包括多路转换器(50)、数据收发器(51)、第二数据缓冲器(52)、第三光电耦合器(53)、数模转换器(54)、电压放大器(55)、电压比较器(56)、第四光电耦合器(57)、数据寄存器(58)和第一数据缓冲器(59)；其连接方式是工业控制用计算机(1)经信号线(501)与多路转换器(50)相连，多路转换器(50)经信号线(520)与数据寄存器(58)相连；工业控制用计算机(1)经双向信号线(500)与数据收发器(51)相连，数据收发器(51)经信号线(502)接第二数据缓冲器(52)，再经信号线(503)接第三光电耦合器(53)，经信号线(504)接数模转换器(54)，再经信号线(505)接电压放大器(55)，再经信号线(506)接电压比较器(56)，试品触头(70)经信号线(507)接电压比较器(56)，电压比较器(56)经信号线(508)接第四光电耦合器(57)，再经信号线(509)接数据寄存器(58)，再经信号线(510)接第一数据缓冲器(59)，再经信号线(511)接数据收发器(51)，形成信号控制回路。
4.按照权利要求1所述的漏电保护器可靠性试验装置，其特征为漏电电流调节电路(7)包括由试验电源(60)、降压变压器(61)、电动调压器(62)、测试电阻(64)和AD转换器(63)；其连接方式为：试验电源(60)依次与降压变压器(61)、电动调压器(62)连接，其中电动调压器(62)依次与测试电阻(64)与试品漏电保护器相连；漏电保护器与电动调压器(62)相连形成回路；AD转换器(63)与测试电阻(64)相连；工控机(1)分别与AD转换器(63)和电动调压器(62)相连。
5.按照权利要求1所述的漏电保护器可靠性试验装置，其特征为移出式操作机构(6)包括手柄合/分闸驱动电路、试验按钮的操作机构、复位按钮的操作机构；移出式操作机构中的第二手柄合/分闸驱动电路(71)与手柄合/分闸驱动电路(2)的电路相同，即包括数据输入输出电路(21)、第一光电耦合器(22)、第二光电耦合器(25)、电动机(23)、机械手行程开关(24)；其连接方式是工业控制用计算机(1)通过地址线(200)和I/O数据线(210)与数据输入输出电路(21)连接，数据输入输出电路(21)的输出接口通过信号线(211)与第一光电耦合器(22)的输入端连接，第一光电耦合器(22)的输出端经信号线(212)与电动机(23)相连，电动机(23)通过手柄操作机构(3)与漏电保护器(4)相连，在手柄操作机构(3)上安装的机械手行程开关(24)通过信号线(222)与第二光电耦合器(25)连接，再通过信号线(221)与数据输入输出电路(21)的输入接口相连；试验按钮的操作机构、复位按钮的操作机构采用相同的电路连接，主要元件皆为螺管电磁铁(82)和光电耦合器(81)，其连接方式为：工控机(1)与光电耦合器(81)相连，220V电源分别与螺管电磁铁(82)的线圈和光电耦合器(81)的输出端相连。
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Denomination of invention: Reliability tester for electric leakage protector

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