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《山东冶金》 2000年第4期 新型电子脱扣器测试装置 刘仲景1，吴 毅1,杨庆珠2 （1 山东省冶金科学研究院，山东 济南 250014；2 济南钢铁集团总公 司装备部,山东 济南 250101） 摘 要：新型电子脱扣器采用升流器提供低压大电 流，利用单片机 检测电子脱扣器动作信号及动作时间。该测试装置具有精度高、性能稳定、集成度高等特点。 关键词：测试装置；电子脱扣器；升流器；单片机 中图分类号: TM561文献标识码：B 文章编号：1004-4620(2000)04-0051-02 A New Type of Testing and Measuring Device for Electronic Release LIU Zhong-jing1,WU Yi1,YANG Qing-zhu2 (1 Shandong Metallurgical Science Research Institute,Jinan 250014;2 The Equipment Department of Jinan Iron and Steel Group,Jinan 250101,China) Abstract:This paper introduces the new method of test ing electronic release with low voltage and large current supplied by current tr a nsformer,analyzes the principle for detecting the operational signal and time of electronic release with microprocessor,and demonstrates that this device can be also used in testing operational characteristics for other products of low volt age electrical apparatus. Key words:electronic release;current transformer;microprocessor 1 前言 带电子脱扣器的断路器,其过电流是通过套在断路器主回路上的电流互感器来检测的。电子脱扣器根据此电流值的大小来行使保护功能,根据每排上通过的电流以及电流互感器的变比计算出输入电子脱扣器的实际电流。若能模拟出该二次电流,就可以用校验电子脱扣器的方法间接地校验断路器的过电流保护特性。 目前国内外校验电子脱扣器的设备存在以下不足:(1)性能不理想,尤其对于短延时时间的测试几乎是失败的,有的误差高达50%。(2)一旦损坏,维修不方便。(3)价格昂贵,体积较大,作为专用仪器,价格高达数万元。而本产品精度高,抗干扰性强,全面优于以往产品的电子性能,维修方便,且成本仅为其它产品的1/3。 2 工作原理 2.1 测试装置的组成 电子脱扣器测试装置的组成如图1所示。
220V电压接入仪器后,由模拟电流发生电路输出可调的交流电至电子脱扣器,同时将输出模拟电流的信号传至动作时间测试电路。本测试装置可输出的最大模拟电流为60A,可以满足电子脱扣器调试、维修等。220V电压接入仪器中的电源电路,可以产生稳定的直流电压。测试装置中的直流电压包括12V和5V两种,以满足动作时间测试电路和脱扣器动作信号检测电路之用。 模拟电流输入电子脱扣器后,电子脱扣器就可以产生动作信号。当测试装置的动作信号检测到脱扣器的动作信号后,立即将此信号传到动作时间检测电路,而动作时间检测电路一旦接收到模拟电流发生电路输出电流的信号后,即开始计时,并通过数码管显示计时时间。当该电路接收到信号检测电路发生的脱扣器动作信号后,即停止计时,此时数码管上所显示的时间值即是从加入脱扣器动作电流至脱扣器动作所经历的时间。因此,利用模拟电流发生及显示电路可知加入到脱扣器中的模拟电流的数值,利用动作时间测试电路可知脱扣器的延时时间〔1〕。 2.2 模拟电流发生电路 模拟电流发生电路如图2所示。220V电压首先接入调压器,操作人员通过它可以手动调节输入至升流器1和升流器2的电压,进而调节输入电子脱扣器的电流。对于调压器输出端之所以要经过升流器再入输入电子脱扣器，主要是基于以下考虑:(1)输入至电子脱扣器的电流一般都很大,但电压并不高,通过升流器正好可以产生一个低压大电流。(2)加入升流器也是为了电隔离,防止高压进入电子脱扣器,以保证操作人员的人身安全和防止脱扣器损坏。
图2中的升流器1电压变比为220V/30V,升流器2的变比为220V/6.3V。当需产生0～10A模拟电流时,k与a点相连;当需产生10～50A模拟电流时,k与b点相连。通过串接的电流表,精确测量输入脱扣器的电流。 2.3 电源电路 电源电路如图3所示。220V电压通过B1变压器降压,经整流电路、滤波电路接入三端集成稳压器7812①脚,②脚即输出12V,该12V再接入7805脚①,7805脚②即输出5V〔2〕。
2.4 脱扣器动作信号检测电路 脱扣器动作信号一般有两种,一种为电压信号,其检测电路如图4a所示,另一种为触点信号,其检测电路如图4b所示。 在图4a中,当脱扣器动作时,TP、TN间产生 电压,使光耦合器的输出端输出信号至动作时 间测试电路。在图4b中,当触点P1闭合时,光 耦合器亦输出信号至动作时间测试电路。之所 以选用光耦合器是因为它的动作速度极快,其 反应时间为几个μs。这对于分辨率为1ms的动作 时间测试电路其精度是达到要求的,而如果采 用一般的继电器,其反应时间就需几十ms,这显然 是不合适的〔3〕。
2.5 动作时间测试电路 动作时间测试电路采用了MCS—51系列单片机8031。该电路采用四位数码管显示延时时间的长短。根据电子脱扣器的延时时间的长短,其延时时间分为长延时和短延时。长延时一般为几十秒甚至上百秒,短延时时间一般在半秒以内。因此对于长延时的测定,其分辨率为0.1s;而对于短延时的测定,其分辨率为1ms。由于采用了单片机,其外接晶体的振荡频率为6MHz,因此测试精度极高。图5为动作时间检测电路的框图。
图5中EPROM 2732为程序存贮器,373为地址锁存器,CPU 8031为该电路的控制器件,数码管显示延时时间。对于长延时时间测试程序和短延时时间测试程序的选择是采用中断的方式来进行的。当外部中断INT0产生时,转向长延时时间测试程序;当外部中断INT1产生时,转向短延时时间测试程序。长延时测试程序第一条指令设定外部中断INT1为高优先级。短延时时间测试程序的第一条指令设定为外部中断INT0为高优先级。这样,当选择了长延时测试程序后,可以立即再转向短延时测试程序,反之亦然。但由于MCS-51单片机中断嵌套为两级,所以当选择长延时测试程序后,可以转向短延时测试程序,但不能从短延时测试程序再转向长延时测试程序。如果一定要转向长延时测试程序,可按一下复位健。 时间测试程序的启动应与模拟电流的输出同步,用一个光耦合器4N25来实现。优点为:(1)光耦合器的动作速度快;(2)由于模拟输出电流很大,对毫伏级的时间测试电路极易产生干扰,而光耦合器可以实现隔离,对于线路中的抗干扰极为有利。 3 结语 新型电子脱扣器测试装置在济南锻压铸造研究所电气技术检测中心测试使用后,又不断改进,具有性能稳定、精度高、集成度高、测量范围广等特点,完全符合国家有关检定规程的各项技术指标,而且维修方便,操作简单可靠,证明了它是一种比较理想的测试仪器,为其它设备的换代产品。同时该测试的基本原理也适用于其它电器产品的检测,如塑壳断路器、接触器、继电器、漏电开关等。因为这些电器动作性能测试的重要方面就是动作电流和动作时间的测试,而该两项测试也正是本装置的主要测试功能。 参考文献： 〔1〕曾义.低压成套配电装置电器元件设备手册。武汉:湖北科学技术出版社.1994.140～245 〔2〕顾良士等译.微电子技术应用丛书.上海:上海科学普及出版社.1992 〔3〕时广礼.微机化工业仪表设计基础.济南：山东工业大学出版社.1996.56～121 |
