一种小容量接触器电寿命测试系统及方法与流程

本发明属于接触器电寿命测试系统技术领域，涉及一种小容量接触器电寿命测试系统及方法。

背景技术：

接触器是一种通用性很强的自动式开关电器，是电力拖动和自动控制系统中一种重要的低压电器。它可以频繁地接通和断开交、直流主电路和大容量控制电路。接触器的应用非常广泛，比如在高速动车上的应用。统计数据表明，目前动车组故障原因中，因电器元件老化、工作不可靠而导致系统故障占有很高的比例。接触器是高速动车上应用非常广的一个重要辅助器件，因此，对其电寿命进行深入的研究，对其高速动车的运行稳定性和安全性具有非常重要的意义。接触器试验是检验接触器质量的重要手段，其中，电寿命试验是重要的试验项目之一，通过电寿命不仅可以得到接触器的电寿命指标，而且有助于分析接触器失效的原因，为提高产品质量提供重要依据。因此，接触器电寿命的试验系统以及测试方法一直是国内外电器学术界研究的重要领域。

在接触器寿命试验技术相关方面，传统接触器电寿命测试系统主要由控制开关、脉冲信号发生器、小容量继电器、计数器、负载等构成，这种测试系统中控制通、断电时间和次数等动作都需要人为的操作，试验操作过程繁琐。负载的调节也需要手动调节，负载的功率因数、时间常数等试验参数也无法直接得到。接触器电寿命测试传统方案还有通过单片机集成技术或者用PLC技术控制进行数据采集，这种方案在数据采集方面采用循环扫面方式，当主电路出现问题而需要扫描的程序很多的时候，主电路不能及时的受到保护。采用PLC板卡采集，隔离不够充分，易受外界干扰，不能即采即传，数据量较少，在大量数据处理与比较复杂的应用处理方面不适用。现有接触器电寿命测试的方案所涉及到的测试方案处理任务单一，运算速度慢，皆没有实现检测一段时间内，在吸合和释放过程中测得主回路两端及接触器主触头两端的电压和电流值，不能得到相应的稳态电阻值。 现有测试方法中对电寿命的判定方法也只有一种，不能更准确地判断电寿命试验过程中接触器试品的故障情况。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种小容量接触器电寿命测试系统及方法,该测试系统自动化程度高，可通过工业控制用计算机自动执行试验流程，中途无需人工干扰。采用多种冗余的判定方法,通过电压判定方式以及电阻和电流判定方式对电寿命测试进行更准确的判定，提高测试的准确率与测试结果的可靠性。

为实现上述发明目的，本发明提供一种小容量接触器电寿命测试系统, 包括控制回路电源、主回路电源、负载，其特征在于：与负载连接一工控机，工控机又分别连接一电压电流传感器和驱动电路，驱动电路又连接控制回路电源，电压电流传感器又与主回路电源相连，主回路电源和控制回路电源又分别各自与工控机相连；接触器安装在被试品安装台上，接触器分别与电压电流传感器、驱动电路、主回路电源、负载相连，被试品安装台主要集成所有电源输出及负载的输入接口，同时内部集成各种相应传感器；工控机通过总线向主回路电源、控制回路电源和负载发送设置指令，自动完成电压、电流的设置和负载阻抗的条件，以满足接触器电寿命测试所需，负载根据具体测试项目的需求和工控机发送的控制指令来自动调整主回路的电阻和电感值，得到不同的负载功率和功率因数、时间常数；工控机传递吸合或者释放的指令信号给驱动电路，控制回路电源通过驱动电路给接触器线圈供电，驱动电路将工控机输出的高低电平数字量转化为线圈的开关量，来控制接触器的吸合和释放；电压电流传感器采集主回路电源电压以及接触器主触点间的电压电流值传递给工控机，工控机将回传的测试数据进行分析和处理，最终将试验结果显示和保存。

所述的负载为手动与智能两种方式，其中交流负载的智能方式有两种， 一种是直接通过设置电压、电流和功率因数来选择电感和电阻值，第二种是通过设置电压、电阻和电感来计算功率因数；手动方式是根据测试需要计算出加载的电流值，根据需要加载的电流和功率因数计算出相应的阻抗和感抗值，然后选择相应的电阻值。

本发明还提供了一种小容量接触器电寿命测试方法，其特征在于包括下列步骤：

1、设置主回路与控制回路测试所需要的所有参数，启动负载、主回路电源、控制回路电源；

2、闭合主回路电源与控制回路电源与对应的接触器开关，检测线路对接触器的所有触头进行检测,采用多种判定冗余的方式，主要判据为：（1）当触头接触时触点的接触电压降是否超过触头回路电源电压的5％；（2）触头分断时触点间的电压是否低于触头回路电源电压的90％；（3）触头接触时检测主触点两端的电压和电流计算其接触电阻，接触电阻是否大于接触电阻超限设置；4）触头分断时触点两端的电流是否大于0.5mA。当对接触器的触头进行检测时发生以上任一情况为“是”时，即认为该接触器发生故障，重复进行检测，当达到“预期故障次数”，断开接触器，记录当前循环次数，记录数据，完成测试，生成报告。

本发明与现有技术相比有以下几个主要的有益效果：

1.本发明所应用的小容量接触器电寿命测试系统的测试判定方法采用多种判定冗余的判定方法。冗余判定的方法对电寿命的测试准确，提高了测试的准确率。

2. 本发明所应用的小容量接触器电寿命测试系统由工控机控制，可以按照试验人员的预先设置自动执行试验流程，中途无需人工干扰。工控机具有良好的人机操作界面，可自动控制接触器触点的通断时间和通断次数，也可通过工控机直接向电源系统和负载发送设置指令，可自动、准确的完成交直流接触器的电寿命测试。

附图说明

图1为本发明试验系统框架图；

图2为本发明试验测试流程图。

具体实施方式

参照图1，本发明包括控制回路电源、主回路电源、工控机、驱动电路、负载、电压电流传感器。接触器安装在被试品安装台上，并且测试系统中的电压传感器与电流传感器的接线柱安装在被试品安装台内部的背板上，每次试验可根据试验项目需要将信号线连接到指定接线柱。被试品安装台主要集成所有电源输出及负载的输入接口，同时内部集成电压传感器、电流传感器、温度传感器、湿度传感器等用于系统测试需要。负载有手动与智能两种方式，负载内部有控制电路，内部具有接触器与通讯装置；工控制机分别与电压电流传感器、驱动电路、主回路电源、控制回路电源、负载相连。电压电流传感器与接触器、主回路电源、工控机相连。驱动电路与接触器、工控机及控制电路电源相连。接触器与电压电流传感器、驱动电路、主回路电源、负载相连。 主回路电源与接触器的主触点以及负载相连形成测试的主回路。工控机通过总线向主电源、控制回路电源和负载发送设置指令，自动完成电压、电流的设置和负载阻抗的条件，以满足接触器电寿命测试所需，负载根据具体测试项目的需求和工控机发送的控制指令来自动调整主回路的电阻和电感值，得到不同的负载功率和功率因数、时间常数。工控机将吸合或者释放的指令信号传递给驱动电路，控制回路电源得到工控机发送的指令通过驱动电路给接触器线圈供电，驱动电路将工控机输出的高低电平数字量，转化为线圈的开关量，也就是高电平开通，低电平关断，来控制接触器的吸合和释放。电压电流传感器采集主回路电源电压以及接触器主触点间的电压电流值并传递给工控机，工业控制计算机将远端的测试数据回传，在此基础上进行分析好处理，最终将试验结果显示和保存。接触器电寿命测试过程中可以暂停试验或退出试验，当达到设定的试验循环次数满足 “预期寿命装置”或故障次数满足“预期故障次数”，试验停止，工控机断开接触器并停止累计次数，该数值即为电寿命。如果电寿命测试耗时较长，会出现测试到一半有临时进行其他性能测试的需求，此时可暂停试验，等完成临时性能测试后，继续寿命测试，测试数据可以延续。

本发明所应用于小容量接触器电寿命测试系统中的负载的选择方式有手动与智能两种方式，可根据具体测试项目的需求对工控机发送的控制指令来自动调整主回路的电阻和电感值，得到不同的负载功率和功率因数、时间常数。相比传统测试使用的负载线性度好，时间控制精度高，大大提高了工作效率，可以节省操作时间并可以满足循环计数要求。其中智能负载是通过PC软件进行操作，阻抗的电阻，电感采用接触器等自动切换，电阻之间用接触器代替空开。智能有两种方式，对于交流负载来说，第一种是直接设置电压电流和功率因数进行测试，不需要计算。第二种是设置电压电阻和电感，求功率因数。其中第二种方式是针对线路长，系统中电阻较多会导致测量结果偏差大时所应用的，需要计算出功率因数，选择好系统会自动分配电流进行加载，并且负载的参数计算非常准确且快捷方便。

本发明所应用的小容量接触器电寿命测试系统中主回路电源的操作为人机界面，显示全面，操作简单，采用触控屏进行交互，具有良好的人机界面，能直观的监控设备的运行情况和故障报警情况，可查看电源的各个参数，故障记录等，支持远程监控。

参照图2，在工控机控制下进行接触器寿命试验，其试验运行过程如下：

1.设置主回路电压、电流指令，即“主回路的电压、电流设置”；

2.设置控制线圈电源的电压、电流，即“控制回路电压、电流设置”；

3.配置负载参数，主要的试验参数包括：线圈控制电压、接触电源过流保护值、回路电压、回路电流、触点的级数、吸合时间、释放时间、预期寿命设置、预期故障设置、接触电阻超限设置；

4.启动负载，启动主回路电源，启动控制回路电源；

5.闭合主回路电源和控制回路电源对应的接触器开关，即输入电源_使能DO和控制电源_使能DO；

6.闭合电压传感器开关DO，即电压检测_使能DO；

7.闭合控制接触器线圈的开关S1，即交直流接触器_控制DO；

8.延时，长度为“吸合时间设置”；

9.检测线路对接触器的所有触头进行检测,本测试系统最多可以对9组触点进行检测；

10.在接触器每次循环的“接通”期的40％时间内，检测触头接触时9组触点的接触电压降；

11.如果触头接触时触点的接触电压降超过触头回路电源电压的5％，则故障次数加1，执行步骤20；

12.检测9组触点两端的电压和电流，计算9个接触电阻；

13.接触电阻大于“接触电阻超限设置”，则故障次数加1 ，执行步骤20；

14.断开接触器_控制DO；

15.延时，长度为“释放时间设置”；

16.在接触器每次循环的“分断”期的40％时间内，检测触头分断时9组触点间的电压；

17.如果触头分断时触点间的电压低于触头回路电源电压的90％，则故障次数加 1 ,执行步骤20；

18.检测9组触点两端的电流；

19.如果电流大于0.5mA，则故障次数加1；

20.重复步骤7-19，直到循环次数满足“预期寿命设置”或故障次数满足“预期故障次数”；

21.断开电压检测_使能DO；

22.记录当前循环次数。记录数据；

完成测试，生成报告。