400HZ断路器老练测试实验台方案2010年0617.docVIP

PAGE  PAGE 7 400HZ交流断路器老练测试系统 设计方案 陕西三海电子科技有限公司 2011年 11月 共 6 页 400HZ交流断路器老练测试系统 设计方案 要求完成的功能： 1.1要求简介： 本系统用于400HZ交流断路器产品的老练测试。测试过程分三种，分别为： 试验一 断路器在负载电流为额定电流1情况下1小时内不断开。 此时试验台能设定实验时间，试验工位为10位，并试验过程中能监测和准确记录下每个断路器跳开的时间，在设定时间内断路器动作属于不正常断开，要求能工位故障显示，断路器动作试验不能停止，需要在所有工位都断开，或设定时间到达自动断开后试验停止。有故障进行报警指示。 试验二 断路器在负载电流为额定电流2情况下1小时内断开。 此时试验台能设定试验时间，试验工位为10位，并在试验过程中能监测和准确记录下每个断路器跳开的时间，在设定时间内断路器属于正常断开，要求试验不能停止，需要在所有工位都断开或设定时间到达后自动断开。有故障进行报警指示。 试验三 断路器在负载电流为额定电流3的情况下，在规定时间内断开。 此时为单个断路器测试，要求试验台能设置最大测试时间，并记录每个断路器动作时间，（并通过多次测试数据能够绘制安秒曲线）。 3种额定电流用户可在计算机面板上设定。 要求本系统能够为产品测试提供精确的三相交流加载电流，10个工位可单独自动旁路，自动采集电流、工作时间等参数。控制流程由计算机编制，采集的数据和通断状态可在计算机上显示，并能够归纳数据用于生成安秒曲线。 产品要求测试的性能指标： 工位数：10路。 时间控制：10工位独立控制，范围：0~5000秒，精度0.1S； 每相最大电流：100A，三相电流独立调节，10工位合计不超过400A。以后可扩展至每相200A，10工位合计不超过600A。 输出形式：纯净400HZ正弦波。分A、B、C三相输出，每相最大电流100A。10工位合计不超过400A。 每路电流可分别设置和检测，电流量程：150A。 设置和检测精度：1%。 设计方案： 2.1 总体结构： 2.2.1 总体设计思路： 根据用户需求，本测试系统部件安装在测试机柜内。 测试机柜内装控制计算机、3路程控相差120°的400HZ交流电源、电源变换和测试机箱、控制机箱和10个测试工位夹具，每路电源可独立调节，可自由进行1到10组交流断路器的测试。 下图为测试机柜示意图： 测试机柜排布示意图（图1）  机柜设计为20U高。风冷，风向从前到后，测试夹具和接线柱在机柜顶层。 测试机柜内装一体式工控机工控机、工位控制机箱、电源变换和测试机箱、3路400HZ电源等。 工控机采用一体化工控机，可节约体积，方便操作。 电源变换与测试机箱负责变压、测流、提供三相400HZ正弦信号，监测断路器状态并驱动接触器等工作，风冷。 工位控制机箱内包含二极管模块和接触器单元。并负责将电源接头引入测试夹具箱，发热量很大，风冷。 测试夹具箱用于按照要求固定和联接断路器。 测试机柜连接出10组电缆到测试夹具，用户可将被测断路器安装在夹具上，上好测试电缆，在计算机上控制测试参数和测试流程，测试过程和测试结果实时显示在计算机屏幕上。 2.1.2设计难点与方案： 400HZ大电流恒流源的精度与功率是本系统设计的主要难点。 本系统通过电源变换和测试机箱产生3路120Hz相差的400HZ精确交流信号，再通过模拟乘法器动态调节输出幅度；信号分别通过3路交流功率放大器放大为大功率输出，再通过400HZ隔离变压器变换为低压大电流输出。 每路输出电流都由霍尔电流采样器采样，回送至电源变换和测试机箱，经有效值变换、AD采样，与设定值比较，软件动态调节输出信号强度，以达到稳定输出交流电流的目的。 系统满负荷工作时热耗散较大，在功率放大器和隔离变压器的上下两层均安放冷却风机组，可有效带走热量，提高系统可靠性。 如果10路3相交流电流源均为独立输出，则需要30路可独立调整的400HZ电源才能满足试验要求，这样的方案耗散功率极大，而效率很差。串联工作方式可以降低功率需求，但普通的串联工作方式在某一路断路器动作时会影响到其它工位的测试，不能满足用户不间断试验的要求。我们采用动态旁路的串联方案可以很好的解决这个问题。 下图为设计方案原理图： 动态旁路示意图（图2） 2.2计算机和软件： 计算机采用标准工控计算机，WINDOWS-XP系统。 软件兼容WINDOWS-XP系统，可实时监控产品的试验过程，并能够存储试验结果。 软件采用图形化界面，在状态显示栏，用形象化图形显示出每个器件的电流状态和通断状态。在执行栏，用文本窗口显示执行过程中的状态信息和报警或错误信息；执行栏的信息可作为测