相位控制装置在低压小型断路器瞬时脱扣测试中的应用_电力/水利_工程科技_专业资料。针对低压小型断路器瞬时脱扣测试过程中出现的问题,提出了一种基于电子电路技术开发的相位控制装置并在生产中得到应用,取得了较好的使用效果。
维普资讯 《 气开 关 ｝２ ｏ ． ． ） 电 （ｏ ６ Ｎｏ １ １ ７ 文 章编号 ：０ ４ ２ ９ ２ ０ ） １ ０ ７ ０ １ ０ － ８ Ｘ（０ ６ ０ 一ｏ １ —０ ３ 相位控制装置在低压小型断路器瞬时脱 扣测试中的应用 方 艳 东 （ 江 德 力 西 电器 股 份 有限 公 司 ， 浙 乐清 ３ ５ ０ ） ２ ６ ４ 摘 要： 针对低 压小 型断路 器 瞬时脱 扣测试 过 程 中出现 的问题 ， 出 了一种 基 于 电子 电路 技术 开发 的相 位控 制装 提 置并在 生产 中得 到应 用 ， 得 了较 好 的使 用效 果 。 取 关键 词 ； 位 角； 相 角频 率 ； 值 ； 时 值 峰 瞬 中图分类号 ： Ｍ５ Ｔ ６ 文献标识码 ： Ｂ Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ａ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｕ ｐ ｎ ｎ Ｉ ｓ ａ ｔ ｎ ｏ ｓ Ｔｒｐ ｉ ｇ ｐ ｉ ｔ ｆａ Ｐｈ ｓ ｎ ｒ ｌＥｑ ｉ ｍｅ ｔｉ ｎ ｔ ｎ ａ ｅ ｕ ｉ ｐ ｎ ｃ ｏ Ｔｅ ｔｏ ｍａ ｌＬｏ Ｖｏ ｔ ｇ ｒ ｕ ｔＢｒ ａ ｅ ｓ ｆａ Ｓ ｌ ｗ ｌａ ｅ Ｃｉｃ ｉ ｅｋ ｒ ’ Ｇ ｎ－ ｄｏ ｇ Ⅳ Ｙａ － ｎ （ ｈ ｊ ｎ ｌ ｉＥ ｅ ｔｉａ ｕ ｐ ｎ ｍｉｅ ｍｐ ｎ Ｙｕ ｑｎ ２ ６ ４ Ｃｈｎ ） Ｚ ｅｉ ｇ Ｄｅ ｉ ｌｃ ｒｃ ｌ ａ ｘ Ｅｑ ｉｍｅ ｔＬｉ ｔｄ Ｃｏ ａ ｙ， ｅ ｉ ｇ ３ ５ ０ ， ｉ ａ Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｆ ｒｔ ｅｐ ｏ ｌｍｓｔ ａ ａ ｅａ ｉｅ ｎ ｔ ｅｃ ｕ ｓ ｆｔ ｅ ｉｓａ ｔ ｎ ｏ ｓｔｉ ｐｎ ｅ ｔｏｈ ｍａｌｌｗ ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｈ ｒ ｂ ｅ ｈ ｔｈ ｖ ｒｓ ｎ ｉｈ ｏ ｒｅ ｏｈ ｎ ｔ ｎ ａ ｅ ｕ ｒｐ ｉ ｇ ｔ ｓ ｆｔ ｅｓ ｌ ｏ ｖ ｌ ｇ ｉ ｕ ｔ ｂ ｅ ｋ ｒ ｐ ｔ ｆ ｒ ｒ ｈ ｓ ｏ ｔ ｏ ｑ ｉ ｍ ｅ ｔ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｃｒ ｕ ｔ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｓ ｏ ｔ ｅ ｃ ｒ ｉ ｒ ａ ｅ ， ｕ ｏ ｗａ ｄ ａ ｐ ａ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ｕ ｐ ｎ ａ ｅ ｎ ａ ｅ ｅ ｔ ｏ ｉ ｉｃ ｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ ｉ ａ ｃ ａ ｐ ｉｄ ｉ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ Ｉ ｅ ｓ ｇ ｏ ｆｅ ｔ ｎ ｕ ｅ ｐ ｌ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ． ｔｇ ｔ ｏ ｄ ｅ ｆ ｃ ｓ ｉ ｓ ． ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｐ ａｅａ ｇｅ ｃ ｃ ｌｒｆｅ ｕ ｎ ｙ ｐ ａ ａｕ ； ｓａ ｔｎ ｏ ｓｖ ｌｅ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈ ｓｎ ｌ￣ｉ ｕａ ｑ ｅ ｃ ￣ｅｋ ｖ ｌｅ ｉ ｔｎａ ｅ ｕ ａｕ ｒ ｒ ｎ ｌ 前言 在低压 电器行 业 ， 批技 术含 量低 ， 一 不能 满足 市场 要求 的断路器 产 品被淘 汰 出市 场 ， 同时具 有高性 能 、 高 解 决这一 问题 ， 们经 过分 析发 现 ， 我 出现 上述现 象 的原 因是现有 测试方 法 和 电流波 形 的特性 造 成每 次输 出的 电流大小 不一 样 ， 而 使得 每次 测试 的结 果有 偏差 。 从 我 国使 用市 电额 定 电压 为 ２ Ｏ 频 率 为 ５ Ｈｚ的 ２ Ｖ， ０ 正 弦波 电源 ， 做小 型断 路 器 瞬时脱扣 测 试 时 ， 在 测试 电 路 如图 １ 。 可靠性 、 高分断 的断路 器 不断推 出 ， 广泛应 用 于各行 各 业。 低压 电器正 向着 小型 化 、 能化 、 智 高分 断 、 可通信 的 方 向发展 。市场 竞争 也从 以前 的价 格竞争 转 向技术 和 质量的竞 争 。 流的产 品需 要 一流 的设备 来保证 ， 一 随着 对 产品质 量 的要求 不 断提 高 ， 保证 产 品质 量 的设 备 对 品 也提 出了更高 的要求 。本 文介 绍一 种相 位控制 装置 在 低压小型 断路 器瞬 时脱扣 测试 中 的应 用 。 ２ 分 析 ＫＭ１ ＫＭ２ 交 流 接 触 器 ； ， ： ＫＶＶ ： 压 器 ； Ｄ： 压 器 ； 涮 ＴＳ 变 ＱＴＳ 脚 ： 踏开关触 点 ； ＴＡ： 电流互感 器 ； 电压表 ； Ｖ； ＡＰ： 值 电流表 ； 峰 ＫＴ： 时 在 低压 塑料 外 壳式 小 型 断路 器 瞬 时脱 扣 测试 中 ， 按 照 ＧＢ Ｔ ｌ ９ ３ ９ ９ ９ １ ． ／ Ｏ ６ —１ ９ ／ ． ０ ２要 求 ， Ｂ型 断路 器 在 接通 ３ 为 产品额 定 电流 ） ， 开时 间应大 于 （ 时 断 ０ １， 通 ５ 应 在 ０ １ ．ｓ接 ． ｓ内脱扣 ， 型 断 路 器 在 接 通 Ｃ ５ 时， 断开 时 间应 大 于 ０ １ ， 通 １ｉ 应 在 ０ １ ．ｓ接 ０ ． ｓ内 脱扣 。 但在 实际 的测试 中 ， 调试 人员 在现有 的设 备上 测 试 ， 品的一 次测 试 合格 率 只能达 到 ９ ％～ ９ 。为 产 ８ ９ 间 继 电 器 图 １ 其原理 是 将 ２０ 的市 电电压 通过 中间变 压 器变 ２Ｖ 为 ０ ５ 之 间 的低 电 压 ， 据 公 式 ： ～１Ｖ 根 Ｐ—ＵＩ 当 变 压 ， 器 的 功率 Ｐ 一 定 时 ， 过 降低 电压 Ｕ， 以 增 大 输 出 通 可 电流 ， 断路 器 以此 电流 来 进 行等 效 测试 ， 电流也 此 是 呈正弦 波变化 ， 电流波形 如 图 ２ 。 了保证 产 品质量 ， 须进 行 再 次 测试 或 提 高 内控 测试 必 标准， 这样就 降低 了生 产效 率 ， 加 了产 品成本 。为 了 增 测试 时， 利用调压器将电流调到试验值 ， 通过脚踏 开关 控制 时 间继 电器 ， 变 压 器输 出 电流 流经 断 路器 使 维普资讯 １ ８ 《电气 开 关 ｝２ ０ ． ． ） （０ ６ Ｎｏ １ 的误 差接 近 ±１ ， 数情况 超过 了＋２ 。 误差 对 ５ 少 ０ 此 小 型 断路 器瞬 时脱 扣 测 试 的 影 响较 大 ， 试 的 电流 测 八 Ａ ／＼ ＾ Ｖ Ｖ 越 大 ，（） Ａ、 、 ｉｆ在 Ｂ ｃ三 点 的 差值 也越 大 。所 以造成 每 次 测试 的输 出 电流 不一 样 ， 而 使得 一 次 测 试合 格 率 从 不 能达到 １ ０ 。 ０ 电流波形 图 ２ 的时 间为 ０Ｉ 。调 试人 员通 过此 电流 来进行 测 试 。因 ．ｓ 电流 的大 小和相位 呈 正弦周 期性 变化 ， １ 交替变 在 ｓ内 化５ ０次 ， 试人 员在 测 试 时 ， 调 踩下 脚 踏 开关 使 电流接 通的 瞬 间 ， 可 能 在 图 中波 形上 的 Ａ 点接 通 ， 有 可 有 也 能在 Ｂ点或 Ａ、 Ｂ点 以外 的任意 点接 通 ， 每次测 试 的瞬 间在 电流 波形上 处于 不同 的相位 ， 全是 随机性 的 。 完 根 据公 式 ： 八 Ｖ 八 ． Ｊ ＼ ／ Ｖ 图 ３ 瞬时接通电源波形 ３ 相位控制器原理 根 据 以上 分析 结 果 ， 们 决 定对 现有 的设 备 进行 我 改进 ， 开发 了一 种相 位控 制 装 置 ， 称“ 位 控制 器 ” 简 相 。 其基 本原 理是 ： 测试 人员 每次 踩下脚 踏开 关 时 ， 压 在 变 器 的初 级 电源 都 是 在正 弦 波 的 某一 固定 相 位接 通 ， 使 （） √Ｉｉ（ｔ ） ｆ一 ｓ ￣ ＋ ｎ ｏ 式 中 ：（） 瞬 时 电 流 值 ； ： 效 电 流 值 ； ： 频 ｉｆ ： Ｉ有 ∞角 率 ； 初相 位 ： Ｃ Ｏ ｔ＋在 ０ ｎｒ 间呈 正弦 周期 性 变化 ， 图 ２ ￣２ Ｔ之 在 中的 Ａ、 、 Ｂ Ｃ三点 ， 时 电流（） 瞬 ｆ 的大 小是 不 同 的 。在 Ａ 点 时 ，（）＝０ 在 Ｃ点时 ，（） ｆ ， ｉｆ最大 。在 ｍ 一 （ ＋ １ ｔ ， ／ ２ ２ ｎ时 ，（） ） ｉｆ 最大 ， ｃ ２ Ｔ时 ，（） 。 当 ｏ ｎｒ ｉ￡ 一０一０ １ ２ ３ ｔ ， ， ，， … 电流 都 在 正弦 波 上 的此 相 位 开 始输 出 ， 而 保证 每次 从 测试 的输 出电流 的大 小相 等 。 了分 析方 便 ， 们选 择 为 我 的导通 点在波 形 过 ０点位置 进行 分 析 ， ｃ＝２ Ｔ 即 ｏ ｎｒ ｔ 。在 实 际 使用 中 ， 求 导 通 点 的相 位 ｃ＝ａ条 件 下 接通 电 要 ｏ ｔ 路， ａ为全 电路 的功率 因数角 。 导通 点 的相 位可 以通过 相 位控制 器 上 的 电位器进 行 调节 ， 电路框 图如 图 ４ 其 。 ， 根据 电磁感 应定 律公 式 ： Ｕ－Ｎ ｆ ／ ｋ － △ ／ ｔ ＇ ｆ ： Ｎ 匝线圈产 生 的感 应 电压 （ 这里 为变 压 器 的输 出电压 ） ； Ｎ： 线圈 匝数 （ 里为 变压器 的 次级绕 组 匝数 ） 这 ； △： 圈内磁通 的变 化量 ； 线 Ａｔ磁 通变化 △所需 的时 间 。 ； 我 们 以 Ａ 点和 ｃ点 进 行分 析 ， 变 压器 在 Ａ 点 当 接 通 时 ， 时 ｔ＝０ 变 压器初 级 电流 （） ， 此 ｏ ， ｔ ￡一０ 则输 出 电流 为 ０ 。当变 压器 在 ｃ点接 通时 ，ｔ ｃ２变 压器 初 ｏ＝ｒ ， ｏ ／ 级 电流 （）＝√ ２Ｉ 达 到 电路 中的 最大 值 ， 时 磁 ｆ ， 此 图 ４ 主 变 压 嚣 Ｔ Ｄ Ｓ 其 工 作原 理 是 ： 两个 可 控 硅 代替 图 １电路 中的 用 交 流 接 触 器 ＫＭ２ 同 步 电路 用 于 产 生 ２ｍｓ的 方 形 ， ５ 波 ， 于 一 个 周 期 的 时 间 ２ ｍｓ 在 ２ ｍｓ内波形 最 少 大 ０ ， ５ 有 两 次 过 ０点 的机 会 ， 同 步 电路 能 够 在 ２ ｍｓ的 时 使 ５ 间 内准 确捕 捉到 波形 中的 ０点 。本例 选择 的过 ０正 上 升 沿 的 ０点 。计 数 电路 的作 用是 保证 测试 的时 间为 瞬 时测试 要 求 的 ０ Ｉ ，． ｓ 好是 电路 中正弦 波 的 ５ ．ｓ０ Ｉ 刚 个 通 瞬 间从 ０ 化到 电路 中 的最大值 ｑ＝ｉ ｆ（Ｊ变 变 ） （） ，： ｃ 压 器 的 电感 ） Ａｔ 很 小 ， 据 公 式 Ｕ＝Ｎ Ｉ ／ ， 却 根 △ Ａｔ Ｉ 可 知 ， 时变 压器 的 瞬时 输 出 电压 （） 到 最 大 ， 此 ｆ达 也 就 是输 出 电流：￡ 为最大 。 （） 峰值 表所 测量 的就 是每 次 测试 时 电路 中 最大 冲击 电流 值 。冲 击 电流 的瞬 时 波形见图 ３ 。从 以上 分析 可知 ， 时脱 扣 测试 时 ， 瞬 电路 中 的瞬 时 电流 在 Ａ、 两个 极 限点 时的 差值 是 非 常 大 ｃ 的 。在 实际 的测试 中 ， 虽然在 Ａ、 ｃ两 点进 行接 通 时的 周 期 。当 同步 电路 捕捉 到 ０点后 ， 可控 硅导通 ， 压 器 变 开 始输 出 电流 ， 控硅 导通 时计 数 电路就 开始计 数 ， 可 以 正 半波 的 波形产 生 计数 脉 冲 ， 数 电路的作 用是 保证 计 （ 下转 第 ２ ） １页 概率很小 ， 但实际接通都是在 Ａ Ｃ和 Ｃ Ｄ波形 段或负 半 周 的相 同 波形 段 中 的不 同 点 ， 因此 其输 出 的 瞬时 冲 击 电流 的差值也 是很 大 的 。根 据我 们统计 ， 一 其变 化 维普资讯 《 电气开 关 ） ２Ｏ ． ． ） ） Ｏ ６Ｎｏ １ （ ２ １ 路输出信号使可控硅截止。脚踏开关闭合信号经整形 电路调制 成方形 波 ， 输入 门控 电路 后 ， 由双 稳 态 电路 来 控制 可控硅 的导 通 。 以上工 作过 程都是 在脚 踏开 关 闭 合后同时工作的。各 电路的波形如图 ５ 。 ∞ｔ 流 波 形 电 片 图 ４ ｔ同步信号波形 兰 两侧 加工 ， 比第 ３种 结构 ， 有 几大 优 点 ：） 相 具 １ 壳体 法 兰 内周 面积大 ， 宜于 采 用抽芯 式结 构 ， 同时能 容纳更 多 的元器 件 ；） ２ 左右 齿扣 不占壳 体法 兰 内周 ， 妨碍工 不 人 的装 配和 矿工 的维 修 ；） 省钢 材 ， 少加 工 费用 ， ３节 减 节 约了生产 成本 。 ｔ 脚踏 信号波形 适用 范 围 ： 求 快 开 门和 容 量更 大 的 中型 隔爆 外 要 壳 。特别适 用于布 置带 有 导轨 的抽 芯式芯 架 。我厂 的 ｔ计数 信 号 波 形 ６０ ５０ 智能馈 电开关均 采 用这种 结构 。 ３Ａ、０Ａ ２ ５ 两侧齿 扣 结构 ． Ｕ ０ Ｕ ０ 图 ５ 这 种 结构 是 由第三 种 或 第 四种 结构 简 化 而成 的 ， 仅需 要左 右两侧 齿 扣或 上 下 两侧 扣 板 ， 另两 侧 则靠 前 门本 身的 刚度保证 。 ４ 结束语 在 瞬 时脱 扣 测试 设 备 上 安 装相 位 控 制 器后 ， 证 保 结 构分 析 ： 种结 构更 为简单 ， 此 因为少 了两侧 齿扣 了调试 人 员 每次 踩下 脚 踏 开关 时 ， 都是 从 同一 个相 位 输 出电流 ， 而使输 出 电流 每 次都 基本相 同。 从 在输 入 电 压 相对 稳定 时 ， 出 电流 的 误差 小 于 ±３ ， 得 了 良 输 取 或扣板 ， 从而增 大 了壳体 法兰 内周 空 间 ， 便于 抽芯式 结 构 ， 降低 了成 本 ， 它 对 前 门的 刚 度 提 出 了更 高 要 也 但 求， 为保证 刚度 ， 加 大前 门 凸起 高度 ， 可 一方 面增 加 前 门容积 ， 以放 置更 多元 器件 ， 一方面 提高 了其抗 弯 可 另 曲变形 的能力 。 好 的 测 试 效 果 ， 产 品 测 试 的 一 次 合 格 率 达 到 了 使 １ ０ ， 足 了 产 品 的 测 试 和 新 产 品 开 发 对 设 备 的要 ０ 满 求， 提高 了产 品的质 量 和可 靠性 。 参 考文献 工 艺分 析 ： 配 与加 工 均 简单 ， 用 零 部件 少 ， 装 所 但 对前 门热处理 要求 高 ， 以免其 时效 弯 曲变 形 。 适 用范 围； 积较 小 的 电器 开关 或 前 门法兰 一 侧 体 尺寸较短 的结 构 。 ［］ 张永 瑞 ， 林 耀 ， 雅 兰． １ 杨 张 电路 分析 基 础 ［ ． Ｍ］ 西 安 电子科 技 大学 出版社 ， ９ ９ １９． ［ ］ 康华光 ， 大钦． ２ 陈 电子技 术基础 ［ ． Ｍ］ 高等教 育 出 版 社 ，９ ９ １ ９． ３ 结束语 通过 以上 几 种 主要 齿 扣 结 构 的分 析 ， 们在 设计 我 矿用隔爆外 壳结 构 时 ， 可 以根 据具 体 的情况 ， 用 合 就 选 适 的结构 ， 以便 满足设 计和 生产 的要 求 。 收稿日期 ：０ ５ ９ ９ ２ ０ —０ —１ ［ ３ 周 茂 祥 ， 国 泰 ， 征 远 ． 压 电器 设 计 手 册 ３ 黄 王 低 ［ ］ 机械 工业 出版社 ，９２ Ｚ． １９ ． ［ ３ 赵 明生 ， 建 华 ， 兆 安 ， ４ 王 王 陈瑞 瀛 等． 气工程 师 电 手 册［ ］ ｚ ＿机械 工业 出版社 ，０ ０３ ２ ０． 收 稿 日期 。０ ５ ２ ２ ２ ０ ～１ — ２ （ 上接 第 １ ８页 ） 在调试 人员 每次 踩 下脚 踏 开关 时 ， 入 ５ 正 弦 波形 输 个 来控 制测试 的时 间为 ０Ｉ 。 个 周期过 后 ， ．ｓ ５ 由双稳 态 电 匦 醺 二 蜀
