電磁電器測試系統的製作方法
2023-07-18 08:07:16
專利名稱：電磁電器測試系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電磁電器設計技術領域，特別是一種電磁電器測試系統。
背景技術：
在現有技術中，低壓電器的理論分析、產品設計、性能檢驗極為複雜。在分析與設 計低壓電器產品時，除採用低壓電器傳統理論電接觸理論、電弧理論、發熱與電動力理論、 電磁機構理論等進行必要的理論推導、分析計算之外，還使用了大量的經驗數據。即便這 樣，有時設計計算數據與產品實際性能仍然存在較大差異，需要反覆修改和試驗，導致開發 周期長、資金投入大，要設計出性能優良、價格合理的低壓電器產品十分困難。電磁電器一 直是大量使用的低壓電器產品。如電磁式交直流接觸器、電磁式繼電器以及斷路器的電磁 脫扣機構等等。其在結構上主要包含感測機構和執行機構這兩部分。進入新世紀以來，國外 著名低壓電器公司紛紛推出新一代電磁電器系列產品。在節能、節材、控制可靠的基礎上， 試圖提高產品的各項性能指標，尤其是壽命指標。 發展性能優良的低壓電器產品，必須配以先進的測試、檢驗手段。90年代人們提出 了 "可測性設計"新觀念。在系統設計開始就同時考慮測試問題，並同時進行可測性設計， 縮短產品的開發周期。近年來，對電器開關測試技術的研究得到全面展開。目前，國內外各 類低壓電器檢測站已廣泛採用微機數採系統作為其試驗機構的數據採集與分析系統。該 系統可以方便實現線路電壓、斷口電壓、斷口電流、功率因數、頻率(交流)、時間常數(直 流)，以及接通分斷的峰值電流(Ip) 、1、、通斷時間和通斷操作過電壓等參數的自動實時測 量。但是，這些系統都沒有考慮到電器產品的性能特徵和分析功能，只是單純的參數測試。 隨著各項技術的發展，研製含有功能測試與性能預測的新型測試系統成為可能。 目前，國內外對開關電器電壽命的研究，基本上集中在觸頭系統中。如表面粗糙 度法、觸頭的有效接觸距離法、接觸電阻法、簇射電弧法、燃弧參數的統計分析法、觸頭的質 量損耗法、頻譜分析法和多變量壽命預測法等。但是這些方法多難以實時反映觸頭剩餘電 壽命狀態。因此，需要尋找一種通用的、合理的能反映開關電器觸頭實時剩餘電壽命的預測 監測方法。國內各電器檢測機構只是進行電磁電器的常規型式試驗認證。沒有將電磁機構 的動作特徵一併考慮。而電磁機構性能測試裝置，如"光機電電磁電器動態測試裝置"等，實 現了電磁電器動態過程各參數的可視化檢測，但是其在測試過程中主迴路系統不帶載。由 於開關電器不同的操作方式、不同負載、不同工作環境，工作壽命有顯著差別。所以，開關電 器的壽命預測難度很大。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足，提供一種電磁電器測試系統，該系 統有利於對電磁電器進行壽命預測與失效機理分析。 為實現上述之目的，本實用新型的技術方案是這種電磁電器測試系統，其特徵在 於將主迴路測試與電磁機構測試、電磁機構動態特性仿真相結合，該系統包括[0007] 電壓互感器系統L、M、N及電壓信號調理模塊J，電壓互感器系統L的輸入端接入主 電路線電壓信號，以進行主電路與測試系統的電壓隔離與信號採集，電壓互感器系統M的 輸入端接入斷口電壓信號，以測試觸頭系統的斷口電壓信號，電壓互感器系統N的輸入端 接入電磁電器電磁機構線圈的電壓信號；電壓互感器系統L、M、N各自採集的電壓信號都進 入電壓信號調理模塊J，以進行相應的信號處理和抗幹擾處理； 電流互感器系統X、 Y及電流信號調理模塊K，電流互感器系統X的輸入端接入主 電路電流信號，以進行觸頭系統斷口電流的信號隔離與測試，電流互感器系統Y的輸入端 接入電磁機構的電流信號；電流互感器系統X、 Y各自採集的電流信號都輸入電流信號調理 模塊K，以進行信號的轉換、採集與抗幹擾處理； 高速信號採集卡A，用於接收電壓信號調理模塊J和電流信號調理模塊K輸入的信 號，並將採集卡中的信號輸入測試程序模塊C ; 測試程序模塊C，接收並對高速信號採集卡A輸入的所有實測參數進行測量和計 算，而後將相關參數輸入綜合分析模塊D ; 仿真軟體資料庫E，用於向綜合分析模塊D輸入相關結構參數、電器特徵參數和電 磁機構動態特性仿真波形； 綜合分析模塊D ，接收測試程序模塊C輸入的測試參數和仿真軟體資料庫E輸入的 仿真參數，通過波形分析法、人工智慧相關算法、可靠性理論分析法進行綜合分析並將分析 結果輸入到波形顯示模塊G和壽命預測模塊S ; 管理設置模塊H，根據需要進行參數的設置和系統管理，通過綜合分析模塊D完成 波形顯示模塊G和壽命預測模塊S之間的切換與管理。 波形顯示模塊G，通過對測試波形的處理分析，實現對電壓、電流測試信號的運算 處理，並對採集到的波形進行顯示和相關的圖像處理； 壽命預測模塊S，將測試參數與仿真參數相結合，對測試樣品進行失效機理分析和 壽命預測。 本實用新型的有益效果是改變了以往主迴路測試與動作機構測試分離的測試系
統，在電磁電器進行型式試驗的同時，建立基于波形分析法的電磁電器壽命預測模型，並結
合模型給出樣機的壽命預測，將電磁機構動態特性指標與產品的通斷能力相結合，建立了
含電磁電器壽命預測功能的新型電磁電器測試系統，具有廣闊的實際應用前景。
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
圖1是本實用新型的工作原理框圖。
具體實施方式
本實用新型的電磁電器測試系統，將主迴路測試與電磁機構測試、電磁機構動態 特性仿真相結合，該系統包括電壓互感器系統L、M、N，電壓信號調理模塊J，電流互感器系 統X、 Y，電流信號調理模塊K，高速信號採集卡A，測試程序模塊C，仿真軟體資料庫E，綜合 分析模塊D，波形顯示模塊G，壽命預測模塊S以及管理設置模塊H。下面對各模塊作進一步 詳細的敘述。[0020] 電壓互感器系統L、 M、 N及電壓信號調理模塊J :電壓互感器系統L的輸入端接入 主電路線電壓信號，以進行主電路與測試系統的電壓隔離與信號採集，電壓互感器系統M 的輸入端接入斷口電壓信號，以測試觸頭系統的斷口電壓信號，電壓互感器系統N的輸入 端接入電磁電器電磁機構線圈的電壓信號，以作為電磁機構動態計算模塊的激勵源信號； 電壓互感器系統L、 M、 N各自採集的電壓信號都進入電壓信號調理模塊J，以進行相應的信 號處理和抗幹擾處理。 電流互感器系統X、 Y及電流信號調理模塊K :電流互感器系統X的輸入端接入主 電路電流信號，以進行觸頭系統斷口電流的信號隔離與測試，電流互感器系統Y的輸入端 接入電磁機構的電流信號，以作為電磁機構動態特性計算的重要基準參量；電流互感器系 統X、Y各自採集的電流信號都輸入電流信號調理模塊K，以進行信號的轉換、採集與抗幹擾 處理。 高速信號採集卡A :用於接收電壓信號調理模塊J和電流信號調理模塊K輸入的 信號，並將採集卡中的信號輸入測試程序模塊C。 測試程序模塊C :接收並對高速信號採集卡A輸入的所有實測參數進行測量和計 算，其可以實現線路電壓、斷口電壓、線圈勵磁電壓、線圈勵磁電流、斷口電流、功率因數、頻 率(交流)、時間常數(直流)，以及接通分斷的峰值電流(Ip)、I^、通斷時間和通斷操作過 電壓等參數的自動實時測量，並將相關參數輸入綜合分析模塊D。 仿真軟體資料庫E :仿真軟體資料庫E為採用MATLAB等相關軟體建立的仿真軟體 資料庫，該資料庫中涵蓋了相關的結構參數和電器特徵參數，以及後臺運算、處理、仿真程 序，用於向綜合分析模塊D輸入相關結構參數、電器特徵參數和電磁機構動態特性仿真波 形。 綜合分析模塊D :綜合分析模塊D接收併集中了測試程序模塊C輸入的測試參數 和仿真軟體資料庫E輸入的仿真參數，通過波形分析法、人工智慧相關算法、可靠性理論分 析法進行綜合分析並將分析結果輸入到波形顯示模塊G、壽命預測模塊S。 管理設置模塊H :根據需要進行參數的設置和系統管理，通過綜合分析模塊D完成 波形顯示模塊G和壽命預測模塊S之間的切換與管理。 波形顯示模塊G :通過對測試波形的處理分析，實現對電壓、電流等測試信號的運 算處理，如最大值、最小值、方均根值、1、、功率因數等，也可實現通道間的運算如電弧能量 計算；同時，對採集到的波形進行顯示和相關的圖像處理，如單通道/全通道的放大、縮小 或對指定區域進行縮放處理，可以自動讀出通流時間以及光標間指定的波形數據，具有友 好的人機界面，操作方便、功能完善；波形顯示模塊G還具有自動報表功能通過預先設置 的試驗參數(報告編號、試驗類別、試驗條件、樣品信息、儀器信息、樣品編號、測量參數、試 驗時間、試驗人員等)可在試驗後自動生成試驗報告，並且可以自動對各通道進行零位校 準。當試品發生熔焊故障時，具有自動報警功能。 壽命預測模塊S :將測試系統中的電壓、電流、電弧電壓、系統過電壓、燃弧時間、 電弧能量、觸頭系統的開距、超程等測試參數，與仿真計算中的電磁機構運動速度、撞擊能 量、線圈電流、磁鏈、吸力特性、反力特性等動態過程仿真參數相結合，對測試樣品進行失效 機理分析和壽命預測。此功能模塊極大提高了測試系統的技術含量，改變了傳統壽命試驗 浪費時間、浪費能源、浪費人力的落後局面，並且可以提出產品設計參數的修改意見。[0029] 管理設置模塊H包括波形顯示模塊G參數設置、壽命預測模塊S參數設置以及電 壓互感器系統L、 M、 N和電流互感器系統X、 Y的測試範圍、測試精度設置其根據需要進行 參數的設置和系統管理，分為兩個相對獨立又相互關聯的參數設置模塊，即波形顯示模塊G 參數設置模塊和壽命預測模塊S參數設置模塊，由系統管理界面進行切換。 (1)電壓互感器系統L、 M、 N和電流互感器系統X、 Y的測試範圍、測試精度等參數 設置，並對波形顯示模塊G的參數與顯示進行設置根據試驗樣機進行歷史記錄存儲、顯示 參數、報告格式、報表輸出等設置； (2)壽命預測模塊S的參數與顯示設置根據試驗樣機設定動態計算與分析模塊 的樣機結構尺寸、反力、勵磁線圈等相關參數，設定失效機理分析與壽命預測的關鍵參數， 根據要求設定顯示的動態過程特性參數與分析參數值。 以上是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術方案所作的改變，所產生 的功能作用未超出本實用新型技術方案的範圍時，均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求一種電磁電器測試系統，其特徵在於將主迴路測試與電磁機構測試、電磁機構動態特性仿真相結合，該系統包括電壓互感器系統[L]、[M]、[N]及電壓信號調理模塊[J]，電壓互感器系統[L]的輸入端接入主電路線電壓信號，電壓互感器系統[M]的輸入端接入斷口電壓信號，電壓互感器系統[N]的輸入端接入電磁電器電磁機構線圈的電壓信號；電壓互感器系統[L]、[M]、[N]各自採集的電壓信號都進入電壓信號調理模塊[J]；電流互感器系統[X]、[Y]及電流信號調理模塊[K]，電流互感器系統[X]的輸入端接入主電路電流信號，電流互感器系統[Y]的輸入端接入電磁機構的電流信號；電流互感器系統[X]、[Y]各自採集的電流信號都輸入電流信號調理模塊[K]；所述電壓信號調理模塊[J]和電流信號調理模塊[K]的輸出端與高速信號採集卡[A]連接；所述高速信號採集卡[A]的輸出端與測試程序模塊[C]的輸入端連接，所述測試程序模塊[C]的輸出端連接有綜合分析模塊[D]，所述綜合分析模塊[D]連接有仿真軟體資料庫[E]、管理設置模塊[H]、波形顯示模塊[G]及壽命預測模塊[S]。
2. 根據權利要求1所述的電磁電器測試系統，其特徵在於所述管理設置模塊[H]包 括波形顯示模塊[G]參數設置、壽命預測模塊[S]參數設置以及電壓互感器系統[L]、[M]、 [N]和電流互感器系統[幻、[Y]的測試範圍、測試精度設置。
專利摘要本實用新型涉及電磁電器設計技術領域，特別是一種電磁電器測試系統，該系統將主迴路測試與電磁機構測試、電磁機構動態特性仿真相結合，電壓互感器系統L、M、N及電壓信號調理模塊J對主電路線電壓信號、斷口電壓信號和電磁電器電磁機構線圈的電壓信號進行採集和處理，電流互感器系統X、Y及電流信號調理模塊K對主電路電流信號和電磁機構的電流信號進行採集和處理，採集的電壓、電流信號經高速信號採集卡A和用於對實測參數進行測量和轉換的測試程序模塊C輸入綜合分析模塊D，綜合分析模塊D對測試參數和仿真軟體資料庫E輸入的仿真參數進行綜合分析後，將分析結果輸入到壽命預測模塊S和波形顯示模塊G，以進行樣機的壽命預測以及測試波形的顯示和相關的圖像處理。
文檔編號G01R31/00GK201503472SQ200920138510
公開日2010年6月9日 申請日期2009年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者林抒毅, 蘇金州, 許志紅, 鄭昕 申請人:福州大學