電弧故障保護器綜合測試臺的製作方法

2024-02-07 11:11:15

本發明涉及電弧故障保護器測試技術領域，尤其涉及一種電弧故障保護器綜合測試臺。

背景技術：

隨著國民經濟的快速發展，工業及民用用電量大量增加，隨之帶來的電器元件及導電線路所引發的漏電、接點鬆動、電器設備老化引起擊穿短路等故障，導致了大量的電器火災事故發生。為了更好的防患於未然，杜絕因電弧故障引發火災事故。國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會聯合發布《gb14287.4-2014》和《gb/t31143-2014》標準，對電弧故障保護器(簡稱afdd)等產品要求必須進行檢測並於2015年04月01日實施。目前國內用於電弧故障保護器產品的測試設備，除國家ccc認證中心擁有外，其他相關單位和企業基本沒有標準的測試設備。國家ccc認證中心在參考國外引進設備的基礎上，研製了一套能滿足相關產品測試要求的大型設備，但該設備的核心技術並未對外公開，而且該測試設備主要是針對申報檢驗的產品進行測試，並不適合電弧故障保護器生產企業在產品研發過程和實際生產過程中進行測試使用，同時該套測試設備還存在造價昂貴的缺點。

技術實現要素：

針對現有技術中的問題，本發明提供一種成本低廉，適合電弧故障器生產企業在產品研發過程和實際生產過程中對產品進行故障電弧(尤其是模擬相關電器產生的電弧)測試、抑制性屏蔽負載試驗和抗幹擾負載試驗的電弧故障保護器綜合測試臺。

為實現以上技術目的，本發明的技術方案是：

一種電弧故障保護器綜合測試臺，包括測試臺本體、故障電弧發生器和測試電路，所述測試臺本體包括上部箱體和具有操作臺面的下部箱體，所述故障電弧發生器安裝於上部箱體內部，所述測試電路安裝於上部箱體和下部箱體內部，所述上部箱體正面左邊設有用於觀察故障電弧發生器工作狀態的觀察窗，右邊設有控制面板一，所述操作檯面上設有控制面板二和待測電弧故障保護器放置座，所述下部箱體正面設有櫃門，所述下部箱體底部四角設有滾輪，所述操作臺面由環氧樹脂絕緣板製成；所述測試電路包括故障電弧電流源模塊、測試臺控制模塊、切換控制模塊和電源模塊；所述故障電弧電流源模塊與故障電弧發生器配合產生用於進行電弧試驗的具有故障電弧的多種電流負載；所述測試臺控制模塊用於系統電源工作狀態指示、系統電壓指示和系統輸出電流指示；所述切換控制模塊用於在電弧試驗和屏蔽試驗之間進行切換控制及試驗狀態指示；所述電源模塊為故障電流源模塊、測試臺控制模塊和切換控制模塊供電；所述待測電弧故障保護器的輸入端分別與電源模塊和測試臺控制模塊相連，負載端分別與故障電弧發生器、故障電弧電流源模塊和切換控制模塊相連；所述控制面板一和控制面板二用於控制故障電弧發生器、故障電弧電流源模塊、測試臺控制模塊、切換控制模塊和電源模塊。

作為優選，所述電源模塊由ac220v電源和二級開關q1構成，所述二級開關q1用於控制電源是否接入測試臺，所述控制面板二上設置有對應於二級開關q1的電源總開關按鈕。

作為改進，所述電源模塊還包括用於調節ac220v電源電壓的調壓器，相應地在所述下部箱體的櫃門上設置調壓器旋鈕。

作為優選，所述測試臺控制模塊包括用於指示電源工作狀態的電源指示燈支路、用於指示系統輸出電流的電流表支路和用於指示電源電壓的電壓表支路，所述電源指示燈支路、電流表支路和電壓表支路並聯，所述電源指示燈支路由指示燈h1構成，所述電流表支路由電流表a構成，所述電壓表支路由電壓表v構成，所述控制面板一上設置有對應於指示燈h1的進線電源指示燈、電源電壓指示屏和測試電流指示屏，所述電源電壓指示屏用於顯示電壓表v的讀數，所述測試電流指示屏用於顯示電流表a的讀數。

作為優選，所述切塊控制模塊包括帶輔助觸頭of的開關q2、指示燈h2和指示燈h3，所述指示燈h2和指示燈h3並聯後與輔助觸頭of串聯，所述開關q2閉合時輔助觸頭of連接到指示燈h2且屏蔽試驗測試迴路接通，所述開關q2打開時輔助觸頭of連接到指示燈h3且電弧試驗測試迴路接通，所述控制面板一上設置有對應於指示燈h2的屏蔽試驗指示燈和對應於指示燈h3的電弧試驗指示燈，所述控制面板二上設置有對應於q2的電弧切換試驗開關。

作為優選，所述故障電弧電流源模塊包括用於產生多種電流負載值的多個支路，所有多個支路具有一個總開關，每個支路具有相應的支路開關。

作為優選，所述故障電弧電流源模塊包括用於產生白熾燈負載的第一支路，用於產生日光燈負載的第二支路、用於產生滷素燈負載的第三支路、用於產生吸塵器負載的第四支路、用於產生空壓機負載的第五支路、用於產生電鑽負載的第六支路、用於產生開關電源負載的第七支路、用於產生3a負載值的第八支路、用於產生5a負載值的第九支路；開關q3、電子調光器和白熾燈串聯構成第一支路，開關q4、鎮流器和日光燈串聯構成第二支路，開關q5、鎮流器和滷素燈串聯構成第三支路，開關q6和用於連接吸塵器的插座一串聯構成第四支路，開關q7和用於連接空壓機的插座二串聯構成第五支路，開關q8和電鑽負載串聯構成第六支路，電阻r2和開關電源負載並聯後再與開關q9串聯構成第七支路，開關q10與電阻r1串聯構成第八支路，開關q11與電阻r2串聯構成第九支路，所述第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路、第六支路、第七支路、第八支路和第九支路並聯後再與總開關q2串聯；所述控制面板二上設置有對應於開關q3的白熾燈開關、對應於電子調光器的電子調光旋鈕、對應於開關q4的日光燈開關、對應於開關q5的滷素燈開關、對應於開關q6的吸塵器開關、對應於開關q7的空壓機開關、對應於開關q8的電鑽開關、對應於開關q9的開關電源開關、對應於開關q10的3a電流測試開關和對應於開關q11的5a電流測試開關，所述下部箱體側面設置有對應於插座一的吸塵器插座面板和對應於插座二的空壓機插座面板。

作為改進，所述故障電弧電流源模塊還包括用於emi試驗的第十支路、用於備用的第十一支路和第十二支路和用於串擾試驗的第十三支路，開關q12和插座三串聯構成第十支路，開關q13和插座四串聯構成第十一支路，開關q14和插座五串聯構成第十二支路，開關q15和插座六串聯構成第十三支路，所述第一支路、第二支路、第三支路、第四支路、第五支路、第六支路、第七支路、第八支路、第九支路、第十支路、第十一支路、第十二支路和第十三支路並聯；所述控制面板二上設置有對應於開關q12的emi試驗測試開關、對應於開關q13的備用測試開關一、對應於開關q14的備用測試開關二和對應於開關q15的串擾試驗測試開關，所述下部箱體側面設置有對應於插座三的emi試驗插座面板、對應於插座四的備用插座面板一、對應插座五的備用插座面板二和對應於插座六的串擾試驗插座面板。

作為優選，所述故障電弧發生器包括固定電極、移動電極、電極移動調節機構、延伸軸固定裝置、轉向變速調節機構、固定電極固定座、移動電極固定座和絕緣底座，所述固定電極和移動電極相向設置，所述固定電極通過固定電極固定座安裝於絕緣底座的左側，所述移動電極通過移動電極固定座與絕緣底座內部右側的電極移動調節機構相連，所述電機移動調節機構通過延伸軸固定裝置與轉向變速調節機構相連，所述轉向變速調節機構用於驅動電極移動調節機構移動，相應地在控制面板一上設有用於控制轉向變速調節機構的電弧調節旋鈕。

作為改進，所述測試臺本體內部還安裝有用於散熱的風扇，相應地所述測試臺控制模塊還包括用於控制風扇的風扇支路。

從以上描述可以看出，本發明具備以下優點：

本發明利用故障電弧發生器產生標準的故障電弧，同時利用故障電弧電流源模塊產生多種電流負載，將帶有故障電弧的多種電流負載接入被測產品(即電弧故障保護器)，在各種電流負載下對電弧故障保護器的動作進行判定，從而實現對電弧故障保護器的性能測試，同時還能對被測產品進行emi試驗測試、串擾試驗(即抗幹擾負載試驗)測試和屏蔽試驗(即抑制性屏蔽負載試驗)測試。本發明所述的電弧故障保護器綜合測試臺按照國家標準《gb14287.4-2014》和《gb/t31143-2014》進行設計，電路結構簡單，測試精準，成本低廉，適於在電弧故障保護器生產企業大規模推廣應用。

附圖說明

圖1是本發明的正面結構示意圖；

圖2是本發明的側面結構示意圖；

圖3是本發明的故障電弧發生器結構示意圖；

圖4是本發明的電路結構示意圖；

圖5是本發明操作臺面結構示意圖。

具體實施方式

結合圖1至圖5，詳細說明本發明的一個具體實施例，但不對本發明的權利要求做任何限定。

一種電弧故障保護器綜合測試臺，包括測試臺本體1、故障電弧發生器2和測試電路3；

測試臺本體1包括上部箱體11和具有操作臺面13的下部箱體12，故障電弧發生器2安裝於上部箱體11內部，測試電路3安裝於上部箱體11和下部箱體12內部，上部箱體11正面左邊設有用於觀察故障電弧發生器工作狀態的觀察窗14，右邊設有控制面板一15，操作臺面13上設有控制面板二16和待測電弧故障保護器afdd放置座17，下部箱體12正面設有櫃門18；

測試電路3包括故障電弧電流源模塊31、測試臺控制模塊32、切換控制模塊33和電源模塊34；故障電弧電流源模塊31與故障電弧發生器2配合產生用於進行電弧試驗的具有故障電弧的多種電流負載；測試臺控制模塊32用於系統電源工作狀態指示、系統電壓指示和系統輸出電流指示；切換控制模塊33用於在電弧試驗和屏蔽試驗之間進行切換控制及試驗狀態指示；電源模塊34為故障電流源模塊31、測試臺控制模塊32、切換控制模塊33供電；待測電弧故障保護器afdd的輸入端分別與電源模塊34和測試臺控制模塊32相連，負載端分別與護長電弧發生器2、故障電弧電流源模塊31和切換控制模塊33相連；控制面板一15和控制面板二16用於控制故障電弧發生器2、故障電弧電流源模塊31、測試臺控制模塊32、切換控制模塊33和電源模塊34。

下面結合圖3對故障電弧發生器2的具體結構進行說明。

如圖3所示，故障電弧發生器2包括固定電極21、移動電極22、電極移動調節機構23、延伸軸固定裝置24、轉向變速調節機構25、固定電極固定座26、移動電極固定座27和絕緣底座28，固定電極21和移動電極22相向設置，固定電極21通過固定電極固定座26安裝於絕緣底座28的左側，移動電極22通過移動電極固定座27與絕緣底座28內部右側的電極移動調節機構23相連，電極移動調節機構23通過延伸軸固定裝置24與轉向變速調節機構25相連，轉向變速調節機構25用於驅動電極移動調節機構23移動，相應地在控制面板一15上設有用於控制轉向變速調節機構的電弧調節旋鈕151。

利用故障電弧發生器能夠產生測試臺進行電弧試驗所需的電弧，通過電弧調節旋鈕控制轉向變速調節機構，從而控制電極移動調節機構帶動移動電極移動到能夠產生電弧的距離，從而得到電弧試驗所需的持續電弧。

下面結合圖4對測試電路3的各個模塊進行詳細的描述。

如圖4所示，電源模塊34由ac220v電源和二級開關q1構成，所述二級開關q1用於控制電源是否接入測試臺。

為了進一步提高電源模塊的性能以滿足測試需求，電源模塊34還包括用於調節ac220v電源電壓的調壓器。

如圖4所示，測試臺控制模塊32包括用於指示電源工作狀態的電源指示燈支路321、用於指示系統輸出電流的電流表支路322和用於指示電源電壓的電壓表支路323，電源指示燈支路321、電流表支路322和電壓表支路323並聯；電源指示燈支路由指示燈h1構成，電流表支路322由電流表a構成，電壓表支路323由電壓表v構成。

如圖4所示，切塊控制模塊33包括帶輔助觸頭of的開關q2、指示燈h2和指示燈h3，指示燈h2和指示燈h3並聯後與輔助觸頭of串聯，開關q2閉合時輔助觸頭of連接到指示燈h2且屏蔽試驗測試迴路接通，開關q2打開時輔助觸頭of連接到指示燈h3且電弧試驗測試迴路接通。

如圖4所示，故障電弧電流源模塊31包括用於產生多種電流負載值的多個支路，所有多個支路具有一個總開關，每個支路具有相應的支路開關，例如可設計為如下結構(但不限於如下結構，只要滿足能產生按照國標要求進行測試所需的各種電流負載值即可)：

(1)包括用於產生白熾燈負載的第一支路3101，用於產生日光燈負載的第二支路3102、用於產生滷素燈負載的第三支路3103、用於產生吸塵器負載的第四支路3104、用於產生空壓機負載的第五支路3105、用於產生電鑽負載的第六支路3106、用於產生開關電源負載的第七支路3107、用於產生3a負載值的第八支路3108、用於產生5a負載值的第九支路3109；

(2)開關q3、電子調光器和白熾燈串聯構成第一支路3102，開關q4、鎮流器和日光燈串聯構成第二支路3102，開關q5、鎮流器和滷素燈串聯構成第三支路3103，開關q6和用於連接吸塵器的插座一串聯構成第四支路3104，開關q7和用於連接空壓機的插座二串聯構成第五支路3105，開關q8和電鑽負載串聯構成第六支路3106，電阻r2和開關電源負載並聯後再與開關q9串聯構成第七支路3107，開關q10與電阻r1串聯構成第八支路3108，開關q11與電阻r2串聯構成第九支路3109；

(3)第一支路3101、第二支路3102、第三支路3103、第四支路3104、第五支路3105、第六支路3106、第七支路3107、第八支路3108和第九支路3109並聯後再與切換控制模塊33的開關q2串聯。

為了進一步擴展測試臺的適用性，對故障電弧電流源模塊31做擴展設計，具體設計方式如下，但不限於以下一種設計方式：

如圖4所示，故障電弧電流源模塊31還包括：用於emi試驗的第十支路3110、用於備用的第十一支路3111和第十二支路3112、用於串擾試驗的第十三支路3113，開關q12和插座三串聯構成第十支路3110，開關q13和插座四串聯構成第十一支路3111，開關q14和插座五串聯構成第十二支路3112，開關q15和插座六串聯構成第十三支路3113，第一支路3101、第二支路3102、第三支路3103、第四支路3104、第五支路3105、第六支路3106、第七支路3107、第八支路3108、第九支路3109、第十支路3110、第十一支路3111、第十二支路3112和第十三支路3113並聯。

對應於測試電路3，在控制面板一15、控制面二16和下部箱體12上做相應設計，以控制測試電路的各個模塊，結合圖1、圖2和圖5進行說明，但不限於圖1、圖2和圖5的設計方式。

如圖1所示，控制面板一15上設置有對應於指示燈h1的進線電源指示燈152、對應於指示燈h2的屏蔽試驗指示燈153、對應於指示燈h3的電弧試驗指示燈154、用於顯示電壓表v的讀數的電源電壓指示屏155和用於顯示電流表a的讀數的測試電流指示屏156；

如圖5所示，控制面板二上設置有對應於二級開關q1的電源總開關1601、對應於q2的電弧切換試驗開關1602、對應於開關q3的白熾燈開關1603、對應於電子調光器的電子調光旋鈕1604、對應於開關q4的日光燈開關1605、對應於開關q5的滷素燈開關1606、對應於開關q6的吸塵器開關1607、對應於開關q7的空壓機開關1608、對應於開關q8的電鑽開關1609、對應於開關q9的開關電源開關1610、對應於開關q10的3a電流測試開關1611、對應於開關q11的5a電流測試開關1612、對應於開關q12的emi試驗測試開關1613、對應於開關q13的備用測試開關一1614、對應於開關q14的備用測試開關二1615和對應於開關q15的串擾試驗測試開關1616；

如圖1和圖2所示，下部箱體12的櫃門18上設置用於控制調壓器的調壓器旋鈕181，下部箱體12側面設置有對應於插座一的吸塵器插座面板182、對應於插座二的空壓機插座面板183、對應於插座三的emi試驗插座面板184、對應於插座四的備用插座面板一185、對應插座五的備用插座面板二186和對應於插座六的串擾試驗插座面板187。

本發明的工作原理為：

(1)利用故障電弧發生器產生標準的故障電弧，同時利用故障電弧電流源模塊產生多種電流負載，將帶有故障電弧的多種電流負載接入待測產品的負載端(即電弧故障保護器)，在各種電流負載下對電弧故障保護器的動作進行判定，同時通過電壓表v和電流表a對測試過程進行監測，從而實現對電弧故障保護器的性能測試；

(2)故障電弧電流源模塊包括十三條支路，不僅能夠模仿各種實際的電流負載(例如白熾燈、日光燈、滷素燈、吸塵器、空壓機、電鑽和開關電源)，還能產生兩種標準值(3a和5a)電流負載，而且還預留有emi試驗測試接口和串擾試驗測試接口以及兩條備用測試支路接口，利用故障電弧電流源模塊能夠實現各種電流負載的測試、emi試驗測試和串擾試驗(即抗幹擾負載試驗)測試，從而滿足國標測試項目要求；

(3)利用切換控制模塊能夠實現電弧試驗和屏蔽試驗(即抑制性屏蔽負載試驗)之間的切換，使得測試臺能夠實現對兩個項目進行測試，以滿足國標測試項目要求。

本發明所述測試臺本體中的上部箱體11和下部箱體12的框架結構均由鋁型材製成，操作臺面13由環氧樹脂絕緣板製成，其他面則由2mm鍍鋅板製成且其表面經靜噴塑處理，測試臺整體外形美觀，結構牢固，操作安全方便，為了進一步提高測試臺的便捷性，還可在下部箱體底部四角設置滾輪19，從而方便移動。

為了提高測試臺的散熱性能，在測試臺本體內部還可安裝風扇，相應地在測試臺控制模塊中增加風扇控制支路324。

為了進一步提高測試臺的安全性，在電源模塊與測試臺控制模塊之間設置有保險絲fu1，在切換控制模塊設置有保險絲fu2。

為了進一步擴展測試臺的性能，便於進行消防火災監控測試，在測試電路3的電源模塊34與待測電弧故障保護器之間接入消防火災監控器，在測試臺控制模塊設置消防火災監控器控制支路325，相應地在操作檯面上預留火災監控裝置測試端子。

綜上所述，本發明具有以下優點：

本發明利用故障電弧發生器產生標準的故障電弧，同時利用故障電弧電流源模塊產生多種電流負載，將帶有故障電弧的多種電流負載接入被測產品(即電弧故障保護器)，在各種電流負載下對電弧故障保護器的動作進行判定，從而實現對電弧故障保護器的性能測試，同時還能對被測產品進行emi試驗測試、串擾試驗測試和屏蔽試驗測試。本發明所述的電弧故障保護器綜合測試臺按照國家標準《gb14287.4-2014》和《gb/t31143-2014》進行設計，電路結構簡單，測試精準，成本低廉(僅為現有產品的10％)，適於在電弧故障保護器生產企業大規模推廣應用。

可以理解的是，以上關於本發明的具體描述，僅用於說明本發明而並非受限於本發明實施例所描述的技術方案。本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護範圍之內。