Aktuel status for testteknikker for elektrisk ydeevne for kontaktorer
Forskning i dynamiske testteknikker for kontaktorer og andre koblingsenheder med elektriske kontakter fokuserer primært på følgende aspekter:
1. Automatiserede kontaktparameterdetektionssystemer, der bruger en computer som vært og et A/D Sampling Board eller DSP som slaveenhed
Denne tilgang anvender et egenudviklet-computer-baseret system til test og styring af relæernes elektriske levetid. Dette system fanger overspændingssignaler under tre forskellige faser af relæets elektriske levetidstest: begyndelsen, midten og slutningen. Ved at bruge et proprietært A/D-samplingkort-eller et høj-dataindsamlingskort centreret omkring en DSP-prøver systemet kontakternes vigtige elektriske parametre, såsom kontaktspændingsfald, spændingen over åbne kontakter og hovedkredsløbets strøm. Kontrolsektionen anvender et digitalt I/O-kort til at drive solid-relæer, hvorved kontaktoren eller relæet tændes og slukkes. Med hensyn til software anvender systemet Visual Basic (VB) programmering, der inkorporerer interrupt service rutiner til at udføre funktioner såsom datasampling og logisk kontrol. Databehandlingsaspekterne beskrevet i litteraturen fokuserer primært på beregning af elnettets frekvens og effektfaktor. Ved at analysere de opfangede spændingssignaler og anvende Fast Fourier Transform (FFT) konverteres tidsdomænesignaler til frekvensdomænesignaler{{13}. Resultaterne af denne transformation lagres i separate arrays for de reelle og imaginære komponenter; den position, hvor en spidsværdi opstår, svarer til elnettets frekvens, som derefter beregnes ved hjælp af en bestemt formel. Ved at udsætte de indsamlede data for en Fourier Transform-konvertering af tid-domænesignaler til frekvens-domænesignaler-bestemmes fasevinklerne for spændingen og strømmen, hvilket muliggør beregningen af effektfaktoren.
2. Relæparameterdetektionsteknikker baseret på mikrocontrollerkontrolteknologi
Efterhånden som automatiseringsniveauet i test af elektriske enheder fortsætter med at skride frem, anvendes mikrocontrollere i stigende grad til test og kontrol af forskellige elektriske apparater. Ved at forfine traditionelle testrigge, der bruges til at skifte (fremstille og bryde) operationer af AC-kontaktorer, er en mikrocontroller integreret som kontrolmodul til at styre AC-kontaktorens switch-handlinger. Detekteringen af elektriske kontaktparametre opnås primært ved brug af spændings- og strømtransformatorer, dataindsamlingskort og en personlig computer (PC). Dette system muliggør realtids-optagelse af dynamiske bølgeformer-såsom kontaktspænding og strøm-under kontaktorens fremstillings- og brudprocesser. Sammenlignet med traditionelle oscilloskopbaserede-testmetoder tilbyder dette system overlegen nøjagtighed ved registrering af de spændingsbølgeformer, der er forbundet med kontaktbuebrænding. Visual C++ 6.0-software bruges til at udvikle dataindsamlingsprogrammet og den menneskelige-maskine-grænseflade (HMI); databehandlingsmodulet udfører automatisk.realtidsanalyse af de indsamlede data og minimerer derved fejl, der typisk er forbundet med manuel kurvebehandling. Dette eksperimentelle skema er enkelt og gennemførligt og muliggør analyse af kontaktspænding og strømbølgeformer under AC-kontaktorers dynamiske fremstilling-og-brudsprocesser. I litteraturen er en relæ-elektrisk parametertestanordning udviklet af Zhang Qiang et al. bruger en forbedret 89C51 mikrocontroller som sin kerne; ved at inkorporere AC- og DC-spændingskilder samt kontaktdetektionskredsløb kan den teste forskellige elektriske parametre-såsom driftstid, driftsspænding og kontaktmodstand-for en lang række AC- og DC-spændingsrelæer. Med hensyn til måling af driftstid er den normalt lukkede (NC) kontakt på relæet under test forbundet til et højt-niveausignal, mens den normalt åbne (NO) kontakt er jordet. Samtidig med påføringen af spolens nominelle spænding startes en timer for at begynde at tælle, og et kontakt-niveaudetekteringskredsløb etableres for at overvåge ændringer i kontaktens spændingsniveau i realtid. Kontakternes driftsstatus bestemmes ud fra, hvordan deres spændingsniveauer ændres. Når spændingsniveauet skifter fra højt til lavt, stoppes timeren øjeblikkeligt; den forløbne tid, der vises af timeren på dette tidspunkt, repræsenterer den tilsvarende afhentningstid. Relæets udfaldstid kan bestemmes ved hjælp af en analog procedure. Desuden er denne testanordning i stand til at overvåge kontaktmodstanden. Denne enhed tilbyder en høj omkostnings{30}}ydelsesforhold og fungerer som en værdifuld reference til udviklingen af det eksperimentelle apparatur, der kræves til det aktuelle forskningsprojekt.
3. Anvendelse af virtuel instrumentteknologi i parametertestning af switching-enheder
Med fremskridt og modning af virtuel instrumentteknologi bliver den i stigende grad anvendt til test af koblingsenheder såsom relæer og kontaktorer. Virtuel instrumentteknologi er en ny software-centreret målemetode, der kan reducere omkostningerne ved testinstrumentering markant. Målefunktioner implementeres primært gennem softwareprogrammering; Understøttet af en hardwareplatform centreret om en industriel pc, realiseres instrumentets testmuligheder via programmering i LabVIEW-softwareudviklingsmiljøet. LabVIEW-applikationsbiblioteket indeholder et væld af test- og kontrolmoduler designet til forskellige formål, hvilket giver brugerne mulighed for direkte at påkalde relevante moduler i en LabVIEW-applikation for at udføre en bred vifte af testfunktioner. Sammenlignet med traditionelle tekstbaserede-programmeringssprog-såsom Assembly, VB og VC-er det bemærkelsesværdigt simpelt at skrive softwareprogrammer i LabVIEW. Når driverne til et dataopsamlingskort (DAQ) er blevet installeret i LabVIEW-miljøet, kan kortets funktionelle rutiner påberåbes for at lette kontrollen over enheden samt udføre dataopsamlings-, behandlings- og visningsopgaver.
4. Metoder til at opnå relætidsparametre
Bestemmelsen af relætidsparametre har traditionelt været baseret på analoge testmetoder, såsom brugen af elektriske kronometre og lysstråleoscilloskoper-. Disse konventionelle testmetoder er karakteriseret ved langsomme målehastigheder, betydelige fejlmargener og mangel på præcision. Med fremskridt inden for computerteknologi inkorporerer et stigende antal relætestenheder mikroprocessorer; de underliggende principper for disse enheder er generelt ens. En undersøgelse beskriver et kredsløb til detektering af relætidsparametre, hvis primære komponent er en enkelt-chip mikrocontroller. Detektionsprincippet er som følger: når relækontakterne lukker, registreres spændingen ved den tilsvarende indgangskanal på mikrocontrolleren som 5V, hvilket indstiller porttilstanden til "1"; omvendt, når relækontakterne åbner, falder den tilsvarende spænding til 0V, hvilket sætter I/O-porttilstanden til "0". Når en excitationsspænding påføres relæet, sampler mikrocontrolleren den tilsvarende digitale I/O-port med et tilstrækkeligt kort samplingsinterval; gennem efterfølgende databehandling kan de relevante tidsparametre beregnes. Selvom denne metode generelt giver nøjagtige resultater, når relæet er tilsluttet en DC-belastning, viser den sig problematisk, når den er tilsluttet en AC-belastning. Fordi AC-spændingen er vekslende, kan den øjeblikkelige spænding ved mikrocontrollerporten være meget lav-eller endda tæt på nul-i det præcise øjeblik, relæets kontakter åbner. Når kredsløbet, der er forbundet med kontakterne, er et AC-kredsløb, indføres der følgelig betydelige fejl, hvis man stoler på størrelsen af den øjeblikkelige spænding over kontakterne for at bestemme deres åbne eller lukkede tilstand, og derved forhindrer erhvervelsen af nøjagtige tidsværdier. En anden undersøgelse beskriver en computerbaseret-metode til at detektere relætidsparametre, ved at bruge et specialudviklet-dataindsamlingskort bestående af en mikrocontroller og dens perifere kredsløb. Denne metode gør det muligt at detektere forskellige timing-parametre, herunder relædriftstid, driftsspringtid, frigivelsestid og frigivelsesspringtid. Mikrocontrolleren er integreret i spoledrivkredsløbet for at styre aktiveringen og de{20}}deaktiveringen af excitationsspolen; samtidigt fanger den kontakttilstandene under relæets lukke- og åbningsovergange og beregner de tilsvarende tidsparametre. Detektionsprincippet er som følger: når relæspolen er aktiveret, skal der gå en specifik "driftstid", før kontakterne lukker; derfor fanger mikrocontrolleren indledningsvis en dataværdi på "0", og fanger først et "1", når kontakterne er lukket og stabiliseret. Under denne overgang gennemgår kontakterne typisk "bounce" (momentære svingninger), før de når en stabil tilstand; gennem hele dette interval kan de data, der opfanges af mikrocontrolleren, svinge mellem "0" og "1". Ved at indstille mikrocontrollerens samplingsinterval til en specifik værdi-for eksempel 0,01 ms-kan den påkrævede driftstid beregnes ved at multiplicere adresseindekset (eller prøveantallet) for det opfangede datapunkt med samplingsintervallet.
5. Dynamiske ydelsestestteknikker og omfattende evalueringsmetoder for kontaktorer
Vurderingen af elektriske apparaters tekniske ydeevne bygger primært på typeprøvning. Denne metode fokuserer på at evaluere enhedens mekaniske og elektriske levetid, men er ikke i stand til at give en omfattende vurdering af dens dynamiske egenskaber eller indvirkningen af disse karakteristika på dens mekaniske og elektriske levetid. Derfor har forskning i den omfattende ydelsesevaluering af elektriske apparater-baseret på detektering af dynamiske karakteristika- en betydelig praktisk vejledningsværdi for både udvikling og fabriksgodkendelsestest af sådanne produkter. Den citerede litteratur beskriver en proces, der involverer dynamisk test af AC-kontaktorer; ved at udtrække parametre, der indikerer kontaktorens mekaniske og elektriske egenskaber fra kontaktbølgeformsdata, og ved efterfølgende at etablere en omfattende præstationsevalueringsmodel, realiseres et komplet system til vurdering af kontaktorers dynamiske ydeevne. Det dynamiske testapparat til AC-kontaktorer er bygget op omkring en DSP-kerne, inkorporerer forskellige signalsensorer og letter datakommunikation med en værtscomputer via et RS232-interface. Dette testapparat er i stand til at måle vigtige elektriske parametre, inklusive kontaktorens excitationsstrøm og spænding, samt spolens strømforbrug under pull-in-processen. Dette arbejde giver praktisk vejledning til konstruktionen af det eksperimentelle apparatur, der kræves til det aktuelle forskningsprojekt; desuden tilbyder det foreslåede kontaktorydelsesevalueringssystem en betydelig referenceværdi for undersøgelsen af kontaktorydelsesforringelse og pålidelighedsestimering, som er fokus for denne undersøgelse.
