相位控制裝置在低壓小型斷路器瞬時脫扣測試中的應用

相位控制裝置在低壓小型斷路器瞬時脫扣測試中的應用
一、前言
在低壓電器行業，一批技術含量低，不能滿足市場要求的斷路器產品被淘汰出市場，同時具有高性能、高可靠性、高分斷的斷路器不斷推出，廣泛應用于各行各業。低壓電器正向著小型化、智能化、高分斷、可通信的方向發展。市場競爭也從以前的價格競爭轉向技術和質量的競爭。一流的產品需要一流的設備來保證，隨著對產品質量的要求不斷提高，對保證產品質量的設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為產品額定電流）時，斷開時間應大于0.Is，接通5In應在0.Is內脫扣，C型斷路器在接通5In 時，斷開時間應大于0.1s，接通l0ln應在0.1s內脫扣。但在實際的測試中，調試人員在現有的設備上測試，產品的一次測試合格率只能達到98%-99%。為了保證產品質量，必須進行再次測試或提高內控測試標準，這樣就降低了生產效率，增加了產品成本。為了解決這一問題，我們經過分析發現，出現上述現象的原因是現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為0～15V的低電壓，根據公式：P = UI，當變壓器的功率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匝線圈產生的感應電壓（這里為變壓器的輸出電壓）；
N：線圈匝數（這里為變壓器的次級繞組匝數）；
△：線圈內磁通的變化量；
△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。根據我們統計，其變化的誤差接近15%，少數情況超過了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
根據以上分析結果，我們決定對現有的設備進行改進，開發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，要求導通點的相位wt=a條件下接通電路，a為全電路的功率因數角。導通點的相位可以通過相位控制器上的電位器進行調節，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；同步電路用于產生25ms的方形波，大于一個周期的時間20ms，在25ms內波形 少有兩次過0點的機會，使同步電路能夠在25ms的時間內準確捕捉到波形中的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。當同步電路捕捉到0點后，可控硅導通，變壓器開始輸出電流，可控硅導通時計數電路就開始計數，以正半波的波形產生計數脈沖，計數電路的作用是保證在調試人員每次踩下腳踏開關時，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，由雙穩態電路輸出信號使可控硅截止。腳踏開關閉合信號經整形電路市制成方形波，輸入門控電路后，由雙穩態電路來控制可控硅的導通。以上工作過程者是在腳踏開關閉合后同時工作的。各電路的波形。
四、結束語
在瞬時脫扣測試設備上安裝相位控制器后，保證了調試人員每次踩下腳踏開關時，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。在輸入電壓相對穩定時，輸出電流的誤差小于3%，取得了良好的測試效果，使產品測試的一次合格率達到了，滿足了產品的測試和新產品開發對設備的要求，提高了產品的質量和可靠性。