董紀(jì)圣 祝文婷 張彥 王國(guó)忠

（浙江方圓電氣設(shè)備檢測(cè)有限公司）

0 引言

低壓電器的電壽命試驗(yàn)，主要是考核低壓電器觸頭系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)及操作機(jī)構(gòu)的可靠性，如接觸器的電壽命試驗(yàn)。在電壽命的試驗(yàn)過程中，不僅需要記錄電壽命的試驗(yàn)次數(shù)，還需要當(dāng)試品出現(xiàn)故障時(shí)，如觸頭熔焊（也有稱觸頭粘連），需要由保護(hù)電路切斷電源，避免負(fù)載阻抗因通電過長(zhǎng)而燒壞。

原有的電壽命計(jì)數(shù)和觸頭熔焊保護(hù)電路，采用繼電器保護(hù)，單相電路如圖1所示。其工作原理是：將繼電器線圈KA并聯(lián)在阻抗Z兩端，試品觸頭閉合一次，繼電器線圈得電一次，繼電器一組常開觸頭閉合一次，將這組常開信號(hào)輸入至控制單元，實(shí)現(xiàn)電壽命試驗(yàn)次數(shù)計(jì)數(shù)。另外，當(dāng)試品出現(xiàn)觸頭熔焊時(shí)，這組常開觸頭閉合時(shí)間過長(zhǎng)，控制單元通過設(shè)定這組常開觸頭的最大閉合時(shí)間，若超過這個(gè)時(shí)間，控制單元發(fā)出總控?cái)嚯娦盘?hào)，斷開總控接觸器KM的控制線圈，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷電源，起到試驗(yàn)安全保護(hù)作用。三相保護(hù)電路為獨(dú)立的三個(gè)單相電路。

常規(guī)保護(hù)電路存在問題：①不同試驗(yàn)電壓，需要采用不同控制線圈電壓的繼電器，線圈損壞時(shí)會(huì)發(fā)生阻抗燒壞現(xiàn)象。②繼電器觸頭本身具有一定的壽命，當(dāng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的電壽命的試驗(yàn)時(shí)，需要經(jīng)常更換繼電器。

1 改進(jìn)電路

改進(jìn)思路從原有保護(hù)電路（見圖1）存在問題出發(fā)，利用光電耦合器具有隔離功能、應(yīng)用電壓范圍寬、無(wú)觸點(diǎn)壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易電路。將光電耦合器的輸出信號(hào)，輸入至控制單元，實(shí)現(xiàn)電壽命試驗(yàn)計(jì)數(shù)和阻抗保護(hù)功能。

圖1 原有的單相保護(hù)電路

一種低壓電器電壽命計(jì)數(shù)及觸頭熔焊保護(hù)控制電路。由保護(hù)總控接觸器KM、限流電阻R1、整流二極管D1、穩(wěn)壓管D2、濾波電容器C、保護(hù)電阻R2、光電耦合器OC1組成。單相保護(hù)電路見圖2。三相保護(hù)電路為獨(dú)立的三個(gè)單相電路圖。

圖2 改進(jìn)后的單相保護(hù)電路

其中，OC1為光電耦合器；R1、R2為電阻；D1為二極管；D2為穩(wěn)壓管；Z為負(fù)載阻抗；KM為總控接觸器觸器觸頭。

其工作原理為：由保護(hù)總控接觸器KM、限流電阻R1、整流二極管D1、穩(wěn)壓管D2、濾波電容器C組成一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電源，通過限流電阻R2，向光電耦合器OC1的①和②供電。光電耦合器OC1的③和④是一個(gè)常開狀態(tài)，③和④輸入至控制單元程序控制器。實(shí)現(xiàn)以下功能：

電壽命計(jì)數(shù)。當(dāng)電壽命試驗(yàn)時(shí)，隨著試品觸頭的接通與分?jǐn)?，?fù)載阻抗斷續(xù)通電（例如1s通電，29s斷電），光電耦合器OC1的③和④在通電1s內(nèi)，由常開狀態(tài)變?yōu)槌ｉ]狀態(tài)，狀態(tài)變化1次，控制單元控制器增加1次計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)電壽命的計(jì)數(shù)。

觸頭熔焊保護(hù)。若試驗(yàn)過程中，當(dāng)試品觸頭發(fā)生熔焊（或稱觸頭粘連）時(shí)，光電耦合器OC1的①和②長(zhǎng)時(shí)間獲電，③和④變?yōu)檫B續(xù)的常閉狀態(tài)?？刂茊卧刂破魍ㄟ^設(shè)定③和④閉合時(shí)間限制時(shí)間，例如設(shè)定1.2s，實(shí)際試品因觸點(diǎn)熔焊，造成通電時(shí)間至1.2s時(shí)，控制單元發(fā)出總控?cái)嚯娦盘?hào)，斷開總控接觸器KM的控制線圈，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷電源，由總控制接觸器KM切斷電源，實(shí)現(xiàn)觸頭熔焊時(shí)試驗(yàn)電路的保護(hù)。

2 控制程序框圖

控制程序框圖見圖3。時(shí)序控制通過控制試品操作機(jī)構(gòu)，控制樣品合閘和分閘，當(dāng)觸點(diǎn)熔焊或其他非正常情況發(fā)生時(shí)，輸出告警信號(hào)；正常情況下，進(jìn)行試驗(yàn)次數(shù)的計(jì)數(shù)。

圖3 控制程序框圖

3 實(shí)際應(yīng)用效果

項(xiàng)目經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的保護(hù)效果。而且，改進(jìn)后有保護(hù)電路，具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

試驗(yàn)電壓范圍覆蓋常規(guī)電壓范圍AC120～1500V。低壓電器電壽命的試驗(yàn)電壓，線電壓試驗(yàn)范圍包括了120～1500V。對(duì)應(yīng)的相電壓為69.3～866V。本試驗(yàn)控制電路，基本上可以滿足低壓電器電壽命的所有電壓范圍。

具有超長(zhǎng)壽命特點(diǎn)。光電耦合器屬無(wú)觸點(diǎn)信號(hào)，改變了原有繼電器控制結(jié)構(gòu)受繼電器觸點(diǎn)壽命的影響。

主電路與控制電路通過光電耦合器隔離，有利于數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)應(yīng)用單元的隔離和保護(hù)，保護(hù)系統(tǒng)可靠性高。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了一種應(yīng)用于低壓電器電壽命試驗(yàn)的簡(jiǎn)易保護(hù)電路。改進(jìn)后的電路，通過光電耦合器，解決了原有繼電器保護(hù)存在的不足。實(shí)際使用結(jié)果表明，改進(jìn)后的保護(hù)電路，極大提高了電壽命試驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性和安全性。