CN211786694U - 一种自动调节负载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动调节负载装置，其特征在于，包括控制器、人机交互单元、输出转接单元、输入转接单元、负载单元。本实用新型的有益效果是：本实用新型的自动调节负载装置，用于低压开关产品带电操作性能能力验证试验装备中负载调节，只需试验人员输入试验参数即可自动实现负载调节，避免传统负载调节方式的缺陷。

Description

一种自动调节负载装置

技术领域

本实用新型涉及一种自动调节负载装置，属于低压电器智能检测装备技术领域。

背景技术

在低压开关领域，相关的国家标准(如GB14048.2-2008低压开关设备和控制设备第2部分：断路器)要求验证产品的带电操作性能能力，即产品在额定工作电压下接通和分断其额定电流的能力。验证该能力的试验装备主要由电源和负载构成，电源电压即为产品额定工作电压，利用负载(电阻和电感)串并联组合方式来达到所要求的试验电流和功率因数。因该套试验装备价格较贵，往往需要兼容不同试验电压、不同试验电流、不同功率因数的试验要求，因此需要负载能调节出不同的负载阻抗值。

目前，为了达到负载阻抗值调节的目的，采用的方法是人工手动闭合和断开刀开关来控制电阻、电感的接入和断开，这种操作方式不仅存在一定的人为错误、效率低下，更重要的是将操作人员暴露在可能触电的环境中。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种能根据试验参数以电气自动控制方式完成负载调节的装置。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种自动调节负载装置，其特征在于，包括控制器、人机交互单元、输出转接单元、输入转接单元、负载单元，其中：

负载单元包括串联的n组电阻及串联的m组电感，n≥1，m≥1，每组电阻包括串联的j个电阻，j≥1，每组电感包括k个串联的电感，k≥1，每个电阻、电感由相对应的接触器控制接入负载回路，使得接入负载回路的不同的电阻、电感以串联组合的方式来构成不同的电阻值、电感值，接触器闭合后，相应的电阻或电感接入负载回路，接触器断开后，相应的电阻或电感从负载回路中断开；

试验人员通过人机交互单元进行试验数据的设置，由人机交互单元将试验数据发送给控制器；控制器将试验过程中需要显示的数据反馈至人机交互单元，由人机交互单元进行实时显示；

控制器通过数字输出端口与输出转换单元的输入端连接，输出转换单元的输出端与负载单元的接触器控制线圈接口相连，接触器控制线圈接口连接各接触器的接触器线圈；

控制器通过数字输入端口与输入转换单元的输出端连接，输入转换单元的输入端与负载单元的接触器辅助触头接口连接，接触器辅助触头接口连接各接触器的辅助触头。

优选地，所述人机交互单元通过半双工通信接口与所述控制器相连。

优选地，所述输出转换单元包括多个输出转换子单元，每个输出转换子单元与所述数字输出端口中的不同输出端口相连，且每个输出转换子单元用于控制一个所述接触器的合分。

优选地，每个所述输出转换单元的电路结构相同，包括信号隔离电路一、继电器驱动电路及继电器，其中：信号隔离电路的输入端与所述数字输出端口中的一个输出端口相连，信号隔离电路的输出端连接继电器驱动电路的控制端，由继电器驱动电路控制继电器线圈的得电与失电，继电器线圈得电后，继电器主触头闭合，控制负载单元中相应的所述接触器线圈得电闭合，继电器线圈失电后，继电器主触头断开，控制负载单元中相应的所述接触器线圈失电断开。

优选地，所述输入转换单元包括多个输入转换子单元，每个输入转换子单元与所述数字输入端口中的不同输入端口相连，且每个输入转换子单元用于反馈一个所述接触器的合分状态。

优选地，每个所述输入转换子单元的电路结构相同，包括信号隔离电路二，信号隔离电路二的输入端通过所述接触器辅助触头接口与相应的所述接触器的接触器辅助触头相连通，信号隔离电路二的输出端与所述数字输入端口中对应的所述输入端口相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的自动调节负载装置用于低压开关产品带电操作性能能力验证试验装备中负载调节，只需试验人员输入试验参数即可自动实现负载调节，避免传统负载调节方式的缺陷。

附图说明

图1揭示了根据本实用新型的一实施例的自动调节负载装置结构示意图。

图2揭示了根据本实用新型的一实施例的输出转接单元电路示意图。

图3揭示了根据本实用新型的一实施例的输入转接单元电路示意图。

图4揭示了根据本实用新型的一实施例的负载单元组成结构示意图。

图5揭示了根据本实用新型的一实施例的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

参考图1所示，图1揭示了本实施例公开的一种自动调节负载装置，包括控制器101、人机交互单元102、输出转接单元103、输入转接单元104、负载单元105。其中：控制器101通过通信端口106与人机交互单元102连接，试验人员通过人机交互单元102进行试验数据的设置，由人机交互单元102将用户设置的数据通过半双工通信接口111发送给控制器101，控制器101将试验过程中需要显示的数据发送给人机交互单元102，由人机交互单元102进行实时显示。控制器101通过数字输出端口107与输出转换单元103连接，输出转换单元103与负载单元105的接触器控制线圈接口109连接，控制器101根据试验人员输入的试验电压、试验电流、试验功率因数，自动计算需要投入的电阻量、电感量，然后自动判断负载单元105中需要投入的电阻、电感。将数字输出端口107上相应的端口使能，并向输出转换单元103发送输出数字信号112，输出转换单元103再通过接触器控制信号114控制负载单元105中相应接触器闭合，实现负载调节。控制器101通过数字输入端口108与输入转换单元104连接，输入转换单元104与负载单元105的接触器辅助触头接口110连接。当接触器接通时，其辅助触头也接通，向输入转换单元104发送接触器反馈信号115，接触器反馈信号115通过输入转换单元104的转换，由输入转换单元104向控制器101发送输入数字信号113，控制器101数字输入端口108读取信号判断接触器是否正确接通，并在人机交互单元102上显示相应端口接通信息。

参考图2所示，图2揭示了本实施例公开的输出转接单元103。输出转接单元103是一种有信号隔离及电压电平转换功能的模块，包括若干个光耦隔离及继电器电路单元，图2所示是整个模块中的一个电路单元示意图，每个电路单元与数字输出端口107中的不同输出端口相连，用于控制负载单元105中一个接触器的合分。光耦电路U1的输入端由控制器101的输出端口信号DO01控制，光耦电路U1的输出端3号引脚连接继电器驱动电路控制端，继电器驱动电路由电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D2、三极管Q1组成，控制继电器K01线圈的得电与失电，继电器K01主触头再去控制负载单元105中接触器的合分。当控制器101的输出端口信号DO01为低电平时，光耦电路U1的输出端导通连接+24V，通过电阻R2、电阻R3驱动三极管Q1导通连接相对地GND4，继电器K01线圈得电，指示灯D2亮，继电器K01主触头闭合，控制负载单元105中接触器线圈得电闭合。同理，当控制器101的输出端口信号DO01为高电平时，光耦电路U1的输出端断开连接+24V，三极管Q1不导通，继电器K01线圈失电，指示灯D2灭，继电器K01主触头断开，控制负载单元105中接触器线圈失电断开。

参考图3所示，图3揭示了本实施例公开的输入转换单元104。输入转换单元104是一种有信号隔离功能的模块，包括若干个光耦隔离电路单元，图3所示是整个模块中的一个电路单元示意图，每个电路单元与数字输入端口108中的不同输入端口相连，用于反馈负载单元105中一个接触器的合分状态。光耦电路U2的输入端2号引脚与负载单元105中接触器辅助触头接口110相连，电阻R5、电阻R6、二极管D3与光耦1、2号引脚组成信号输入端，光耦电路U2的输出端4号引脚连接至控制器101的数字输入端口108，电阻R7、电阻R8、发光二极管D4、电容C1与光耦3、4号引脚组成信号输出端。当负载单元105中接触器辅助触头闭合时，光耦电路U2导通，光耦电路U2的4号引脚信号DI01为低电平，向控制器101的数字输入端口108发送低电平的输入数字信号113，控制器101读取数字输入端口108的信号，即可判断相应接触器状态为闭合。同理，当负载单元105中接触器辅助触头断开时，光耦电路U2截止，光耦电路U2的4号引脚信号DI01为高电平，向控制器101的数字输入端口108发送高电平的输入数字信号113，控制器101读取数字输入端口108的信号，即可判断相应接触器状态为断开。

参考图4所示，图4揭示了本实施例公开的负载单元105。负载单元由n组电阻(图4中1R1至1R9为第一组电阻，nR1至nR9为第n组电阻)、m组电感(图4中1L1至1L9为第一组电感，nL1至nL9为第n组电感)以及接触器构成。电阻、电感以串联的方式来构成不同的电阻值、电感值，每个电阻、电感是否接入负载回路由它们相对应的接触器控制。如图4所示，每一组电阻由9个电阻和10个接触器构成(例如第一组电阻对应接触器KM1R1至接触器KM1R10，依此类推)，每个电阻阻值相同，其阻值均为1*10^x欧姆，通过闭合不同的接触器，一组电阻可以实现数值为0～9的连续组合。以第一组电阻为例，它由1R1～1R9这9个电阻以及KM1R1～KM1R10这10个接触器构成，1R1～1R9这9个电阻的阻值均为0.01欧姆，则当KM1R1闭合，KM1R2～KM1R10断开时，这组电阻构成的电阻值为0欧姆，当KM1R2闭合，KM1R1断开，KM1R3～KM1R10断开时，这组电阻构成的电阻值为0.01欧姆。同理，通过不同接触器的闭合与断开，可以得到0.02欧姆～0.09欧姆阻值。因此，通过若干组电阻的串联及对相应接触器的控制，可以得到不同的电阻值。如图4所示，每一组电感由9个电感和10个接触器构成(例如第一组电感对应接触器KM1L1至接触器KM1L10，依此类推)，每个电感的电感值相同，其值均为1*10^x毫亨，通过闭合不同的接触器，一组电感可以实现数值为0～9的连续组合。以第一组电感为例，它由1L1～1L9这9个电感以及KM1L1～KM1L10这10个接触器构成，1L1～1L9这9个电感的电感值均为0.001毫亨，则当KM1L1闭合，KM1L2～KM1L10断开时，这组电感构成的电感值为0毫亨，当KM1L2闭合，KM1L1断开，KM1L3～KM1L10断开时，这组电感构成的电感值为0.001毫亨。同理，通过不同接触器的闭合与断开，可以得到0.002毫亨～0.009毫亨电感值。因此，通过若干组电感的串联及对相应接触器的控制，可以得到不同的电感值。

参考图5所示，图5揭示了根据本实施例公开一种控制方法流程图。自动调节负载装置的控制方法分为六个步骤，包括以下步骤：

步骤1、试验人员通过人机交互单元102进行试验参数的设置，包括试验电压、试验电流、试验功率因数。人机交互单元102将试验人员设置的试验参数发送给控制器101。

步骤2、控制器101对试验参数进行校验，判断试验人员输入的试验参数是否在允许的正确参数范围内，如是，则进入步骤3，如不是，则反馈提示信息，提示试验人员重新输入试验参数，回到步骤1。

步骤3、控制器101根据接收到的试验参数，自动计算本次试验所需要投入的负载量，包括电阻量、电感量。

步骤4、控制器101对计算出的电阻量、电感量进行数据拆分，得到不同数量级下的数值，并根据得到的数值自动判断负载单元105中需要闭合的接触器。

步骤5、控制器101将数字输出端口107中相应的输出端口使能，控制负载单元105中相应接触器闭合。

步骤6、经过一个秒级的延时后，控制器101读取数字输入端口108状态，与输出端口状态做对比，以判断控制的接触器是否正确闭合，如正确，则负载自动调节成功，调节次数计数器清零，并在人机交互单元102上提示成功信息，如不正确，则将调节次数计数器加1并对调节次数进行判断，如调节次数小于3，则重复步骤5，否则自动调节失败，提示试验人员检查试验设备是否存在硬件故障。

Claims (6)

1.一种自动调节负载装置，其特征在于，包括控制器、人机交互单元、输出转接单元、输入转接单元、负载单元，其中：

负载单元包括串联的n组电阻及串联的m组电感，n≥1，m≥1，每组电阻包括串联的j个电阻，j≥1，每组电感包括k个串联的电感，k≥1，每个电阻、电感由相对应的接触器控制接入负载回路，使得接入负载回路的不同的电阻、电感以串联组合的方式来构成不同的电阻值、电感值，接触器闭合后，相应的电阻或电感接入负载回路，接触器断开后，相应的电阻或电感从负载回路中断开；

试验人员通过人机交互单元进行试验数据的设置，由人机交互单元将试验数据发送给控制器；控制器将试验过程中需要显示的数据反馈至人机交互单元，由人机交互单元进行实时显示；

控制器通过数字输出端口与输出转换单元的输入端连接，输出转换单元的输出端与负载单元的接触器控制线圈接口相连，接触器控制线圈接口连接各接触器的接触器线圈；

控制器通过数字输入端口与输入转换单元的输出端连接，输入转换单元的输入端与负载单元的接触器辅助触头接口连接，接触器辅助触头接口连接各接触器的辅助触头。

2.如权利要求1所述的一种自动调节负载装置，其特征在于，所述人机交互单元通过半双工通信接口与所述控制器相连。

3.如权利要求1所述的一种自动调节负载装置，其特征在于，所述输出转换单元包括多个输出转换子单元，每个输出转换子单元与所述数字输出端口中的不同输出端口相连，且每个输出转换子单元用于控制一个所述接触器的合分。

4.如权利要求3所述的一种自动调节负载装置，其特征在于，每个所述输出转换单元的电路结构相同，包括信号隔离电路一、继电器驱动电路及继电器，其中：信号隔离电路的输入端与所述数字输出端口中的一个输出端口相连，信号隔离电路的输出端连接继电器驱动电路的控制端，由继电器驱动电路控制继电器线圈的得电与失电，继电器线圈得电后，继电器主触头闭合，控制负载单元中相应的所述接触器线圈得电闭合，继电器线圈失电后，继电器主触头断开，控制负载单元中相应的所述接触器线圈失电断开。

5.如权利要求1所述的一种自动调节负载装置，其特征在于，所述输入转换单元包括多个输入转换子单元，每个输入转换子单元与所述数字输入端口中的不同输入端口相连，且每个输入转换子单元用于反馈一个所述接触器的合分状态。

6.如权利要求5所述的一种自动调节负载装置，其特征在于，每个所述输入转换子单元的电路结构相同，包括信号隔离电路二，信号隔离电路二的输入端通过所述接触器辅助触头接口与相应的所述接触器的接触器辅助触头相连通，信号隔离电路二的输出端与所述数字输入端口中对应的所述输入端口相连。

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