一种在线测量交流电参量的校准装置的制作方法

本实用新型涉及一种能够在线快速测量交流电参量、操作方便、稳定性良好、调节范围广的校准装置。

背景技术：

交流稳压电源、变频电源、交流电参数测量仪等都是机电及电子信息产业必备的仪器，为保证该类仪器测试数据的准确性，需要定期对其计量参数进行校准。目前对该类仪器的校准普遍存在以下缺陷：

(1)变频电源在空载条件下只可对其电压、频率进行校准，必须在负载条件下才可对其电流、功率进行校准。企业在使用变频电源时通常是固定输出电压220V，接上不同的负载产品从而得到不同的负载电流和功率。而目前校准时多数使用的是单个固定负载电阻，只可通过调整电源输出电压的方式来校准不同负载点的电流和功率，与企业实际使用情况不相符，且单个固定负载只可以得到单个量值，不能覆盖仪器的测量范围。

(2)在校准交流电参数测量仪时，目前多采用标准源法，而用标准源法校准时需要断开交流电参数测量仪的输入电源和负载。在企业现场进行校准时，由于交流电参数测量仪均已接好输入电源和负载线，现场拆装输入电源和负载线既不安全又耗时耗力，效率低下。

(3)市场上已有的交流电子负载普遍价格昂贵，重量重，不容易携带到现场，在线使用容易损坏。

故此，有必要开发出以一种能解决上述问题的新型的电参量的校准装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决现有技术中的不足和存在的缺陷，提供一种易于携带、方便快捷、在线测量交流电参量的校准装置，且能满足市场上大部分型号规格的变频电源、交流电参数测量仪的校准。本装置主要由多个负载电阻、综合电量表和散热系统组成，电压测量范围为(10V～ 500V)、电流测量范围为(0.1A～20A)、功率测量范围为(10W～4500W), 短期功率稳定度为0.5％/分钟，其体积为400mm×185mm×390mm，重量为 7.7kg。

本实用新型为达到上述目标，采用以下技术方案予以实现：

一种在线测量交流电参量的校准装置，包括机箱外壳、所述机箱外壳由五块金属板材拼合成背面开口的方形箱体状，另配合于背面开口配有方块状背面盖板、所述的机箱外壳内，设有校准用包括小功率电阻和大功率电阻的负载电阻，其中在校准输入电压为220伏时，对应10W、20W、50W、 100W测量功率分别采用阻值为4840Ω、2420Ω、968Ω、484Ω的金属电阻作为负载电阻，金属电阻的热传导率大并具有高稳定性；对于200W以上测量功率采用多个镍铬合金发热丝作为负载电阻经过不同的组合方式得到多个负载功率，兼顾校准装置的体积、重量和方便操作，具体共分为 A、B、C三组负载组合，通过开关控制负载电阻单元的通断方式，每组分别可提供400W、900W、1000W、1500W等负载功率。A、B、C三组负载并联可得到2000W、3000W、4000W等负载功率，最大可得到最大测量功率1500W ×3＝4500W。A、B、C三组负载串联可得到200W、500W等负载功率，确保功率测量范围的覆盖。

在机箱外壳的左侧壁内由上至下依次设置：总开关、并联串联转换开关、小功率电阻、电源接入插座。

在机箱外壳的右侧壁内由上至下依次设置:于中上部并排分布的电流输入端子、综合电量表电流校验口、电压输入端子；于中部设置的校验导线固定插座；于机箱外壳的右侧壁外的中下部设置校验导线固定支架；校验导线固定支架由2组“∏”状的框架组成，每组框架由固定竖立在为机箱外壳的右侧壁外的中下部圆柱立柱及横跨2个圆柱立柱的横杆组成。

在机箱外壳的顶面内由左至右设置：提手、电阻组合选择开关、综合电量表、提手。

于机箱外壳内部中下部位置横跨机箱外壳的左、右侧壁固定设置下固定支架；于下固定支架顶面设置大功率电阻接线盒；于下固定支架下方并排纵向设置由圆形塑料管制成的三条通风槽，通风槽与下固定支架之间以固定圈块固定连接；三条通风槽内分别设有A、B、C三组大功率电阻，每组电阻由镍铬合金发热丝制成，采用风洞散热，电阻得以强制风冷散热，使负载保持稳定的输出功率；于通风槽的前端设置有贯通前面板的风扇；于机箱外壳前面板对应通风槽位置设有机箱进风口；于背面盖板对应通风槽位置设有机箱出风口。

进一步，所述的负载电阻由不同电阻进行搭配连接而成，负载电阻由下至上到时电阻的编号依次为：R1、R2～R13.包括：电阻R1,(阻值为4840Ω的金属电阻，对应运行功率为10W(220伏)，额定功率为50W)、R2(阻值为2420Ω的金属电阻，对应运行功率为20W(220伏)，额定功率为50W)、 R3(阻值为968Ω的金属电阻，对应运行功率为50W(220伏)，额定功率为100W)、R4(阻值为484Ω的金属电阻，对应运行功率为100W(220伏)，额定功率为300W),上述四电阻分别串联对应开关(K1、K2、K3、K4)后并联，并联后的一端接总开关K总，另一端接综合电量表电流校验口。

另上述A、B、C三组负载中：

——C组负载由：电阻R6串联开关K6、电阻R7串联开关K7后，上述二者与电阻R5形成并联，并联后的一端依次串联连接C组开关K5后连接总开关K总，另一端接综合电量表电流校验口；阻值分别为R5＝121Ω、R6＝98.3 Ω、R7＝80.7Ω。

——B组负载由：电阻R9串联开关K9、电阻R10串联开关K10后，上述二者与电阻R8形成并联，并联后的一端串联连接并联串联转换开关KAB的前公共接插端，转换开关KAB为双刀双掷转换开关，然后并联串联转换开关 KAB的后公共接插端连接总开关K总，另一端串联B组开关KB后连接转换开关KAB的后公共接插端；阻值分别为R8＝121Ω、R9＝98.3Ω、R10＝80.7Ω。

——A组负载由：电阻R12串联开关K12、电阻R13串联开关K13后，上述二者与电阻R11组成并联，并联后的一端连接A组开关KA后再依次连接到并联串联转换开关第一组后自由连接端及第二组的前自由连接端；并联后的另一端连接到并联串联转换开关第一组前自由连接端及综合电量表电流校验口；综合电量表电流校验口连接综合电量表的电流低端。阻值分别为R11＝121Ω、R12＝98.3Ω、R13＝80.7Ω。

将开关K1-K7，K9-K13，以及KB、KA。KAB，设置于电阻组合选择开关上，通过不同的开关组合实现形成不同电阻值。

本校准装置采用风洞散热，利用轴流风扇的叶片推动空气与轴相同的方向流动，产生风向对流，将电阻产生的热带走，使负载保持稳定的输出功率。上述负载电阻在工作时会产生热量，尤其是大功率状态或长时间使用，如果不能及时散热，不仅会导致负载电阻阻值不稳定，而且负载电阻在高温环境下容易氧化，使用寿命降低，温度过高甚至会导致负载电阻烧毁。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种在线测量交流电参量的校准装置的结构示意图；

图2为图1中A-A向的结构示意图。

图3为图1右视图示意图。

图4为本实用新型实施例1的一种在线测量交流电参量的校准装置的电路连接示意图。

具体实施方式

实施例1

本实用新型实施例1所描述的一种在线测量交流电参量的校准装置，如图1、图2、图3、图4所示，包括机箱外壳1、所述机箱外壳由五面金属板材拼合成背面开口的方形箱体状，另配合于背面开口配有方块状背面盖板2。在机箱外壳的左侧壁内由上至下依次设置：总开关3、并联串联转换开关4、小功率负载电阻5，上述电阻采用罗姆或松下品牌电阻；电源接入插座6。在机箱外壳的右侧壁内由上至下依次设置：于中上部并排分布的电流输入端子(I/I*)7、综合电量表电流校验口(X)20、电压输入端子(V/V*)8；于中部设置的校验导线固定插座9；于机箱外壳的右侧壁外的中下部设置校验导线固定支架21。在机箱外壳的顶面内由左至右设置：提手19、电阻组合选择开关10、综合电量表11、提手19。于机箱外壳内部中下部位置横跨机箱外壳的左、右侧壁固定设置下固定支架12；于下固定支架顶面设置大功率电阻接线盒22；于下固定支架下方并排纵向设置由圆形塑料管制成的三条通风槽15；通风槽与下固定支架之间以固定圈块14 固定连接；三条通风槽内分别设有A、B、C三组大功率电阻13；于通风槽的前端设置有贯通前面板的风扇16、于机箱外壳前面板对应通风槽位置设有机箱进风口17、于背面盖板对应通风槽位置设有机箱出风口18。

所述的机箱外壳内，设有校准用的13组电阻，包括：小功率负载电阻5和大功率电阻13，其中小功率负载电阻为100W及以下测量功率负载电阻，选用金属电阻，其热传导率大并具有高稳定性，具体分别是：R1：为1个额定功率为50W阻值为4840Ω的电阻,对应运行功率是10W；R2：为1个额定功率为50W阻值为2420Ω的电阻,对应运行功率是20W；R3：由 2个电阻串联而成额定功率为100W阻值为968Ω的电阻,对应运行功率是50W；R4：由8个电阻串联而成额定功率为300W阻值为484Ω的电阻，对应运行功率为100W。如此，当校验电压为220伏电压，可对应进行10W、 20W、50W、100W功率测量。上述四个电阻分别串联对应开关(K1、K2、K3、 K4)后并联，并联后的一端接总开关(简称：K总)，总开关的另一端连接电流输入端子的其中一端I*；另一端接综合电量表电流校验口X。

大功率电阻是对应200W及以上测量功率的负载电阻，选用镍铬合金发热丝，其电阻率高且耐高温性能好，具体共分为A、B、C三组负载组合而成，每组电阻由三段镍铬合金发热丝组成，其中：

——C组负载由：电阻R6串联开关K6、电阻R7串联开关K7后，上述二者与电阻R5形成并联，并联后的一端依次串联连接C组开关K5后连接总开关K总，另一端接综合电量表电流校验口X；阻值分别为R5＝121Ω、R6＝98.3 Ω、R7＝80.7Ω；

——B组负载由：电阻R9串联开关K9、电阻R10串联开关K10后，上述二者与电阻R8形成并联，并联后的一端串联连接对A、B实现串联或并联的并联串联转换开关(简称：KAB)的前公共接插端，转换开关KAB为双刀双掷转换开关，然后并联串联转换开关KAB的后公共接插端连接总开关K总，另一端串联B组开关KB后连接转换开关KAB的后公共接插端；阻值分别为 R8＝121Ω、R9＝98.3Ω、R10＝80.7Ω；

——A组负载由：电阻R12串联开关K12、电阻R13串联开关K13后，上述二者与电阻R11组成并联，并联后的一端连接A组开关KA后再依次连接到并联串联转换开关第一组后自由连接端及第二组的前自由连接端；并联后的另一端连接到并联串联转换开关第一组前自由连接端及综合电量表电流校验口X；综合电量表电流校验口连接综合电量表的电流低端I。阻值分别为R11＝121Ω、R12＝98.3Ω、R13＝80.7Ω。

综合电量表还连接综合电压输入端子(V/V*)。

将开关K1-K7，K9-K13以及KB、KA、KAB设置于电阻组合选择开关上，并对应导线连接相关的元件，如此通过开关控制负载电阻单元的通断方式，每组分别可提供400W、900W、1000W、1500W等负载功率。A、B、C三组负载并联可得到2000W、3000W、4000W等负载功率，最大可得到测量功率1500W ×3＝4500W。A、B、C三组负载串联可得到200W、500W等负载功率，确保功率测量范围的覆盖。对大功率电阻采用风洞散热，电阻得以强制风冷散热，使负载保持稳定的输出功率。

以上电阻阻值范围为±10％，不作严格考核，测量时以综合电量表显示功率为准。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。