摘 要：為滿足安全標準中對多極斷路器觸頭同步性的檢測要求，研制了一種專用于小型斷路器觸頭同步性的檢測裝置，采用直流電源和交流大電流電源組成判斷線路，使用USB數(shù)據(jù)采集器件對電壓信號進行采集和處理，以圖形方式直觀地顯示斷路器觸頭在手動分合、自動斷開時的同步性，并可用于斷路器的自由脫扣功能判斷。

關(guān)鍵詞；斷路器；觸頭同步；自由脫扣

引言

小型斷路器（MCB）是具備一定帶載閉合和分斷電路能力的開關(guān)，多極斷路器的觸頭同步性能對其工作性能具有重要影響，因此在小型斷路器的安全檢測標準中對其觸頭同步性有明確要求，標準上推薦用示波器、指示燈以及臨時搭建的輔助電路檢測，操作不便且需要人工判斷，效率不高。

1 檢測標準對斷路器觸頭同步性的要求

小型斷路器是最常見的低壓電器品種，其體積雖小，但由于擔負線路保護功能，因此對其安全性能要求十分嚴格。在GB10963中對多極斷路器的機械結(jié)構(gòu)有如下要求：

（1）多極斷路器的所有極的動觸頭機械上應(yīng)這樣聯(lián)結(jié)，即除了可開閉的中性極（如果有的話）外，所有極無論是手動操作或自動操作基本上同時接通和同時分斷，即使僅在一個保護極發(fā)生過載時也是如此。四極斷路器的開閉中性極不應(yīng)比保護極后閉合和先斷開。通過采用適當?shù)难b置進行檢查和手動試驗來檢驗是否符合要求。

（2）如果具有適當短路接通分斷能力的一個極被用作中性極，并且斷路器是無關(guān)人力操作則所有的極包括中性極可以基本上同時動作。

（3）當斷路器的觸頭同步性不能滿足要求時，斷路器在閉合或分斷電路特別是在出現(xiàn)過電流情況的電路時，因觸頭不同步就可能會導(dǎo)致故障，例如不具備保護能力的N級如先斷開，會導(dǎo)致回路中電流重新分配，且N極可能流過大電流而損壞。

2 斷路器觸頭同步檢測原理

圖1中所示檢測裝置采用+3.3V直流電源，用于當試品閉合或斷開時，通過測量試品觸頭上下端電壓的突變從而判斷同步性。AC4V電源實際是一個由調(diào)壓器、降壓變壓器組成的電源，輸入為市電，輸出最大為有效值4V，其通、斷電可由電源輸入側(cè)開關(guān)控制。AC4V電源用于施加在試品的一極上，以產(chǎn)生瞬時過電流，可以使產(chǎn)品過電流脫扣。USB6009為數(shù)據(jù)采集器，用于采集觸頭上下端電壓并送入嵌入式工控機進行處理和顯示。

圖1中所示各器件的選擇依據(jù)如下：

交流電源：USB6009采集器在差分輸入模式下輸入限值為±10V，因此交流電源的輸出電壓峰值不能超過10V。而根據(jù)斷路器觸頭的阻抗經(jīng)驗來看，除部分限流能力特別強的斷路器，有效值為4V的交流電源可以產(chǎn)生500A左右的電流，足以使斷路器在較短的時間內(nèi)脫扣。

電阻R：電阻R用于保護直流電源，使其避免短路故障。此外當使用交流電源分斷試品時，當使用交流電源進行斷開操作時，電阻R也起到對2個電源的保護作用；當試品斷開時，交流電源和直流電源共同施加在觸頭上下端，由于交流電源輸出端實際為變壓器的輸出線圈，直流電阻非常小，故直流電源的電壓幾乎都施加在電阻R上，同樣交流電源的電壓也經(jīng)過電阻R才施加到直流電源上，故2個電源都得到保護。因此R只要使用一個較大阻值的電阻即可，精度也無關(guān)緊要。

采集器件：USB6009是美國國家儀器公司（NI）的一款USB低端串行采集卡，具有4路差分輸入（也可變?yōu)?路單端輸入），采樣最大速率48k/s。其優(yōu)點是價格低、性能合適，而且支持采用LabView軟件方便地開發(fā)軟件。

3 檢測操作方式

根據(jù)圖1原理組裝的檢測裝置的操作方式有三種，見表1，由此實現(xiàn)了空載和過電流斷開條件下檢測觸頭同步性的功能。當閉合產(chǎn)品手柄并保持時，通過控制交流電源輸出也可檢測產(chǎn)品的自由脫扣功能。

4 處理軟件的編制要點

采集軟件要實現(xiàn)的必要功能包括：采集參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)計算處理等，軟件的操作性直接影響到檢測的效率。USB6009支持使用LabView軟件開發(fā)，LabView軟件使用圖形化語言開發(fā)，可以大大提高開發(fā)效率。軟件編制過程中需要解決的要點有：

4.1 采集的觸發(fā)控制

USB6009不具備硬件觸發(fā)，而觸頭同步信號的檢測應(yīng)用單次觸發(fā)方式采集，即只要達到觸發(fā)信號后再采集足夠時間數(shù)據(jù)即可，因此只能通過計算機在采集同時不斷判斷是否達到觸發(fā)條件。由于采集的信號量不需要太大，因此在軟件編制時可根據(jù)需要采集的數(shù)據(jù)量設(shè)定每一次采集的數(shù)據(jù)段大小，不斷采集并判斷每段數(shù)據(jù)是否達到觸發(fā)條件，并保留觸發(fā)前一段（如無則補零）和后一段數(shù)據(jù)，最后從中截取所需數(shù)量的數(shù)據(jù)。

4.2 采集數(shù)據(jù)的自動計算

由于采用直流信號進行判斷，當觸頭分合時，根據(jù)圖1的回路，采集到的信號是突升或突降的直流電壓，因此只要判斷電壓突變點即可確定該觸頭動作位置。對于使用交流電源的觸頭回路，只進行分斷檢測，當其分斷時觸頭上下端電壓將由0V變?yōu)榻涣麟娫吹目蛰d輸出電壓，可通過閾值判斷并尋找電壓突變點從而確定突變時間。

5 結(jié)束語

本裝置的原理適用于過電流斷路器，對于僅具有剩余電流保護功能的且與線路電壓有關(guān)的斷路器則不適用。此類斷路器必須采用高壓交流電源供電，且使用剩余電流使其脫扣，可在本裝置主電路原理基礎(chǔ)上做進一步改進實現(xiàn)。如配合氣缸、安裝夾具等并采用PLC控制，則可以實現(xiàn)產(chǎn)品的全自動操作，進一步提高效率，適應(yīng)大批量產(chǎn)品檢測。

參考文獻

[1]王建新，吳曉陽，吳獻東，等.通斷檢測采集軟件的要求和LabVIEW編程[J].檢驗檢疫學刊，2014（1）：19-22.

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