相位控制裝置在低壓小型斷路器瞬時脫扣測試中的應(yīng)用

相位控制裝置在低壓小型斷路器瞬時脫扣測試中的應(yīng)用
一、前言
在低壓電器行業(yè)，一批技術(shù)含量低，不能滿足市場要求的斷路器產(chǎn)品被淘汰出市場，同時具有高性能、高可靠性、高分?jǐn)嗟臄嗦菲鞑粩嗤瞥觯瑥V泛應(yīng)用于各行各業(yè)。低壓電器正向著小型化、智能化、高分?jǐn)唷⒖赏ㄐ诺姆较虬l(fā)展。市場競爭也從以前的價格競爭轉(zhuǎn)向技術(shù)和質(zhì)量的競爭。一流的產(chǎn)品需要一流的設(shè)備來保證，隨著對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，對保證產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備也提出了更高的要求。本文介紹一種相位控制裝置在低壓小型斷路器瞬時脫扣測試中的應(yīng)用。 二、分析
在低壓塑料外殼式小型斷路器瞬時脫扣測試中，按照GB/T109631999/9.10.2要求，B型斷路器在接通3In（In為產(chǎn)品額定電流）時，斷開時間應(yīng)大于0.Is，接通5In應(yīng)在0.Is內(nèi)脫扣，C型斷路器在接通5In 時，斷開時間應(yīng)大于0.1s，接通l0ln應(yīng)在0.1s內(nèi)脫扣。但在實際的測試中，調(diào)試人員在現(xiàn)有的設(shè)備上測試，產(chǎn)品的一次測試合格率只能達到98%-99%。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須進行再次測試或提高內(nèi)控測試標(biāo)準(zhǔn)，這樣就降低了生產(chǎn)效率，增加了產(chǎn)品成本。為了解決這一問題，我們經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是現(xiàn)有測試方法和電流波形的特性造成每次輸出的電流大小不一樣，從而使得每次測試的結(jié)果有偏差。我國使用市電額定電壓為220V，頻率為50Hz的正弦波電源，在做小型斷路器瞬時脫扣測試時，測試電路。
其原理是將220V的市電電壓通過中間變壓器變?yōu)?～15V的低電壓，根據(jù)公式：P = UI，當(dāng)變壓器的功率P一定時，通過降低電壓U，可以增大輸出電流I，斷路器以此電流I來進行等效測試，此電流也是呈正弦波變化，電流波形。
U：N匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓（這里為變壓器的輸出電壓）；
N：線圈匝數(shù)（這里為變壓器的次級繞組匝數(shù)）；
△：線圈內(nèi)磁通的變化量；
△t：磁通變化△所需的時間。
我們以A點和C點進行分析，當(dāng)變壓器在A點接通時，此時wt = 0，變壓器初級電流ia1（t）=0，則輸出電流為0。當(dāng)變壓器在C點接通時，Wt= /2，變壓器初級電流icl（t）= ，達到電路中的 大值，此時磁通瞬間從0變化到電路中的 大值c=ic1（t） （L:變壓器的電感），△t卻很小，根據(jù)公式 可知，此時變壓器的瞬時輸出電壓uC2（t）達到 大，也就是輸出電流ic2（t）為 大。峰值表所測量的就是每次測試時電路中 大沖擊電流i maX值。沖擊電流的瞬時波形見。從以上分析可知，瞬時脫扣測試時，電路中的瞬時電流在A，C兩個極限點時的差值是非常大的。在實際的測試中，雖然在A，C兩點進行接通時的概率很小，但實際接通都是在AC和CD波形段或負半周的相同波形段中的不同點，因此其輸出的瞬時沖擊電流i maX的差值也是很大的。根據(jù)我們統(tǒng)計，其變化的誤差接近15%，少數(shù)情況超過了20%。此誤差對小型斷路器瞬時脫扣測試的影響較大，測試的電流I越大，i（t）在A，B，C三點的差值也越大。所以造成每次測試的輸出電流不一樣，從而使得一次測試合格率不能達到。
三、相位控制器原理
根據(jù)以上分析結(jié)果，我們決定對現(xiàn)有的設(shè)備進行改進，開發(fā)了一種相位控制裝置，簡稱相位控制器。其基本原理是：在測試人員每次踩下腳踏開關(guān)時，變壓器的初級電源都是在正弦波的某一固定相位接通，使電流都在正弦波上的此相位開始輸出，從而保證每次測試的輸出電流的大小相等。為了分析方便，我們選擇的導(dǎo)通點在波形過0點位置進行分析，即wt=2n。在實際使用中，要求導(dǎo)通點的相位wt=a條件下接通電路，a為全電路的功率因數(shù)角。導(dǎo)通點的相位可以通過相位控制器上的電位器進行調(diào)節(jié)，其電路框圖。
其工作原理是：用兩個可控硅代替電路中的交流接觸器KM2；同步電路用于產(chǎn)生25ms的方形波，大于一個周期的時間20ms，在25ms內(nèi)波形 少有兩次過0點的機會，使同步電路能夠在25ms的時間內(nèi)準(zhǔn)確捕捉到波形中的0點。本例選擇的過0正上升沿的0點。計數(shù)電路的作用是保證測試的時間為瞬時測試要求的0.1s，0.1s剛好是電路中正弦波的5個周期。當(dāng)同步電路捕捉到0點后，可控硅導(dǎo)通，變壓器開始輸出電流，可控硅導(dǎo)通時計數(shù)電路就開始計數(shù)，以正半波的波形產(chǎn)生計數(shù)脈沖，計數(shù)電路的作用是保證在調(diào)試人員每次踩下腳踏開關(guān)時，輸入5個正弦波形來控制測試的時間為0.1S。5個周期過后，由雙穩(wěn)態(tài)電路輸出信號使可控硅截止。腳踏開關(guān)閉合信號經(jīng)整形電路市制成方形波，輸入門控電路后，由雙穩(wěn)態(tài)電路來控制可控硅的導(dǎo)通。以上工作過程者是在腳踏開關(guān)閉合后同時工作的。各電路的波形。
四、結(jié)束語
在瞬時脫扣測試設(shè)備上安裝相位控制器后，保證了調(diào)試人員每次踩下腳踏開關(guān)時，都是從同一個相位輸出電流，從而使輸出電流每次都基本相同。在輸入電壓相對穩(wěn)定時，輸出電流的誤差小于3%，取得了良好的測試效果，使產(chǎn)品測試的一次合格率達到了，滿足了產(chǎn)品的測試和新產(chǎn)品開發(fā)對設(shè)備的要求，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。