小型斷路器可靠性檢測裝置

　　1 引言

　　小型斷路器屬于保護類電器，用于保護電器線路及設備的安全。當電氣線路或用電設備發生載、短路等故障時，其脫扣器應能及時動作，可靠地將電路切斷;當電氣線路或用電設備處于正常狀態時，它的主觸頭應能可靠接通電路，其脫扣器不應誤動作。因此，需要對小型斷路器進行操作可靠性試驗和瞬動可靠性試驗。為了研究小型斷路器的可靠性，除了要研究其可靠性指標和試驗方案之外，最關鍵的是要研制出一套用來貫徹其可靠性標準的可靠性試驗設備。只有這樣才能真正地將小型斷路器的可靠性研究工作付諸實施，并且可為小型斷路器的生產廠家提供一種提高產品可靠性、增強產品競爭力的有效手段。

　　本文利用自行設計的試驗設備，根據小型斷路器可靠性檢測標準和用戶的具體要求，做到對小型斷路器操作可靠性和瞬動可靠性的檢測，得到最終試驗數據，用以鑒別該型號小型斷路器的優劣。

　　2 可靠性試驗裝置的硬件設計

　　小型斷路器可靠性試驗設備硬件主要由試驗控制柜、試品柜、大電流柜和負載電路板組成。

　　控制柜由工控機、打印機和研華公司生產的PCL-720控制卡和PCL-818系列采集卡組成;

　　試品柜主要由八臺電動機驅動的機械手柄構成。工控機控制電動機驅動的機械手柄，采集試品觸頭兩端的電壓從而判斷觸頭是否失效的具體過程如圖1所示。

　　工控機通過PCL-720控制卡的數字量輸出口控制電動機正、反轉電路的通斷，從而，使電動機正轉或反轉來驅動試品的分合閘。電動機控制的機械結構上裝有霍爾元件，當電動機轉動到位后，霍爾元件會輸出到位信號，通過PCL-720控制卡的數字量輸入口來得知電動機到位并通過PCL-720控制卡的數字量輸出口使電動機正轉或反轉電路斷開，使電動機停止轉動。在電動機正轉或反轉的過程中，可以通過數據采集卡采集觸頭兩端的閉合電壓和打開電壓，檢測電壓值是不是滿足要求，如果不滿足要求則記錄此觸頭失效數據。

　　圖2為數據采集的電路模型。當待測觸頭閉合時，觸頭電壓為0V，由采集卡采集到的電壓值應該大約為0V;當待測觸頭打開時，觸頭電壓為24V，PCL-818HG采集卡模擬量采集的最大量程為10V，由采集卡測量前，由R1和R2進行分壓后再進行測量。所以，測到的電壓值為

　　大電流柜主要由主回路接觸器、調壓器和變壓器等構成，它的作用是模擬產生一個故障大電流。對于C型小型斷路器來說，瞬動可靠性試驗電流為5倍和10倍額定電流。當通過5倍額定電流時，小型斷路器脫扣器不應動作;當通過10倍額定電流時，小型斷路器脫扣器應及時動作，可靠地將電路切斷。瞬動可靠性試驗過程中，通過調節調壓器使電流值達到5倍或10倍電流值。然后，閉合所要檢測的試品回路，通過PCL-818HG采集卡對觸頭兩端電壓進行采集，用采集到的電壓值與允許值比較，判斷試品是否失效。

　　負載電路板主要是為試品觸頭提供試驗條件為24V、0.1A情況下的阻性負載。圖2給出了負載電路板提供的負載回路和采樣回路的原理圖。在外接電源為24V 時，負載電阻為0.24kΩ，以給斷路器觸頭提供0.1A的負載電流。

　　3 可靠性試驗裝置的軟件設計

　　軟件是配合硬件實現小型斷路器操作可靠性試驗和瞬動可靠性試驗的重要部分。本試驗裝置利用VC++/MFC和匯編語言嵌套的方法編寫控制界面。由于Windows 98的非完全保護，所以需要在Windows 98環境下使用這種編程方法。

　　小型斷路器可靠性試驗裝置的界面如圖3所示。通過點擊相應的菜單項，可以實現小型斷路器的各項試驗。

　　在此界面中，點擊相應的菜單會彈出對話框或出現下拉菜單。應用界面的主要功能有試驗初始化、試驗參數設置、試驗輔助操作、操作可靠性試驗、瞬動可靠性試驗、查看數據和幫助。

　　應用界面的操作流程圖如圖4所示，進入應用界面后，首先進行試驗參數設置，進行試驗初始化，如果初始化未檢測到試品，則系統給予不能進行可靠性試驗的提示。如果試驗裝置測到待測試品，則可以點擊操作可靠性開始或瞬動可靠性開始按鈕進行相應的可靠性試驗。在試驗過程中如果需要暫停試驗，可以點擊暫停試驗按鈕使當前試驗結束。

　　下面介紹一些重要的菜單項。

　　(1)試驗初始化

　　試驗初始化以對話框形式與用戶交流，初始化對話框如圖5所示。操作系統會自動識別所安裝的試品個數和每個試品的觸頭數。初始化結束后，在視窗上顯示初始化的結果。結果在視窗上的顯示是在OnDraw () 函數中實現。

　　(2)試驗參數設置

　　點擊試驗參數設置菜單會彈出參數設置對話框，在對話框編輯框控件中，可以輸入觸頭閉合允許電壓值、觸頭打開允許電壓值、操作可靠性允許失效次數、瞬動可靠性允許失效次數、操作頻率、占空比、額定電流值、總操作可靠性次數和總瞬動可靠性次數等參數。

　　(3)操作可靠性試驗

　　操作可靠性試驗下拉菜單中包括開始和暫停兩項。點擊開始按鈕，試驗裝置按照一定的操作頻率進行斷路器的分合閘，在此同時檢測每個觸頭的電壓值是否滿足要求。如果不滿足要求，則把當前失效數據存入數組中，當失效次數達到允許失效次數時，則認為此觸頭失效。

　　此觸頭所