【正文】 應(yīng)在規(guī)定的最高周圍空氣溫度及熱態(tài)下進(jìn)行測定，因?yàn)榫€圈電阻會(huì)隨著周圍空氣溫度及線圈的溫升變化而變化，其關(guān)系式如下 ?R ? ????10R 注： R— 溫度為時(shí)的線圈電阻； R0— 時(shí)的線圈電阻； ? — 時(shí)線圈導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù)，紫銅為 1／ ℃ . 而吸和電壓 所以當(dāng)線圈的電阻 R改變時(shí)，吸合電壓 也隨之改變。測得常溫和冷態(tài)下的釋放電壓，同時(shí)測量銜鐵在剛開始釋放時(shí)的電流值，測得的數(shù)據(jù)分別為 U1 和 式中 最低周圍空氣溫度， 。 最后，衷心感謝關(guān)心和幫助過我的所有師長、同學(xué)、朋友和親人。共試驗(yàn) 2~6 次，取兩次比較接近的釋放電壓的算術(shù)平均值為試品實(shí)際的釋放電壓值。電源電壓值應(yīng)足夠穩(wěn)定，即電源的容量足夠大或電源的內(nèi)阻抗盡量小 ，以保證在測定吸合電壓的過程中線圈端電壓的波動(dòng)對電源空載電壓而言不大于 5%。熱電勢的大小只與熱電偶導(dǎo)體材質(zhì)以及兩端溫差有關(guān)，與熱電偶導(dǎo)體的長度、直徑無關(guān)。 當(dāng)電源開關(guān) Q Q1 先后閉合后，時(shí)間繼電器 KT2 線圈通電，其兩個(gè)動(dòng)合觸頭瞬時(shí)閉合，被試低壓斷路器的線圈于時(shí)間繼電器的 KT1 的線圈同時(shí)通電，被試低壓斷路器的銜鐵 吸合 ，同時(shí) KT1 也吸合，其動(dòng)斷觸頭瞬時(shí)斷開，使時(shí)間繼電器 KT2 的線圈斷電。 （ 3） 電壓施加部位 ①觸頭處于所有正常工作位置時(shí)，連接在一起的主電路所有接線端子與外殼或金屬安裝板之間。 ② 測量時(shí)要把兆歐表放平穩(wěn)，以免儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)部分產(chǎn)生誤差； 兆歐表有不同的電壓等級，按電器的額定工作電壓 來選擇，要求可按表 41 所示： 表 32 兆歐表額定電壓等級的要求 電器的額定工作電壓（ V） 兆歐表額定電壓等級（ V） Un≤ 60 250 60＜ Un≤ 600 500 660＜ Un≤ 1200 1000 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 工頻 耐壓試驗(yàn) 工頻耐壓試驗(yàn)是對電器在正常工作中要求電隔離的部件之間施加一定的高電壓，并持續(xù)一定的時(shí)間，以驗(yàn)證固體絕緣耐受暫態(tài)過電壓的能力。其中最大的額定電流100A 與殼架等級額定電流一致。 （ 5） 按保護(hù)特性分 有選擇型和非選擇型低壓斷路器。需要進(jìn)行分閘操作時(shí)，按動(dòng)常開按鈕使分勵(lì)脫扣器的電磁鐵得電吸動(dòng)銜鐵，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)，使低壓斷路器掉閘。它們的結(jié)構(gòu) 如 圖 所示： 圖 低壓斷路器的脫扣器 1操作手柄 2主觸頭 3自由脫扣器 4分閘彈簧 5過電流脫扣器 6過電流脫扣器銜鐵 13反作用力彈簧 9熱脫扣器電流整定螺絲 10加熱元件 11失壓脫扣電磁鐵 12失壓脫扣銜鐵 1 16斷路器輔助觸頭 1 17分閘按鈕 18傳遞元件 19分勵(lì)脫扣電磁鐵 20分勵(lì)脫扣銜鐵 低壓斷路器投入運(yùn)行時(shí)，操作手柄已經(jīng)使主觸頭閉合，自由脫扣機(jī)構(gòu)將主觸頭鎖定基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 在閉合位置，各類脫扣器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。主觸點(diǎn)閉合后，自由脫扣機(jī)構(gòu)將主觸點(diǎn)鎖在合閘位置 上。松下公司的 FP10SH 系列可編程程序控制器采用 32 位 5 級流水線 RISC 結(jié)構(gòu)的 CPU，可以同時(shí)處理 5 條命令。該 系統(tǒng) 可以對溫升、壽命、通斷 、過載和 動(dòng)作 特性 等 低壓斷路器型式 試驗(yàn)自動(dòng) 控制 和 根據(jù)不同的參數(shù)判定斷路器的性能好壞，完成型式試驗(yàn)。 掌握低壓斷路器 型式試驗(yàn)的基本原理及基本方法 。 （ 7） 6 月 21 日至 6 月 25 日 :畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 該 系統(tǒng) 可以對溫升、壽命、通斷 、過載和特性 等 低壓斷路器型式 試驗(yàn)自動(dòng) 控制 、 并采樣試驗(yàn)中測的 波形給于上位機(jī)，根據(jù)不同的參數(shù)判定斷路器的性能好壞，完成型式試驗(yàn)。 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 第 2 章 斷路器 及其型式試驗(yàn) 斷路器的工作原理 低壓斷路器也稱為自動(dòng)空氣開關(guān)，可用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可用來控制不頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。滅弧室用于熄滅主觸頭系統(tǒng)在分?jǐn)嚯娐窌r(shí)產(chǎn)生的電弧。 電源電壓為額定電壓的 75%～ 105%時(shí)，失壓脫扣器保證吸合，使斷路器順利合閘。 滅弧裝置 低壓斷路器 中的滅弧裝置一般為柵片式滅罩，滅弧室的絕緣壁一般用鋼板紙壓制或陶土燒制。 （ 2） 額定電流 ① 斷路器殼架等級額定電流用尺寸和結(jié)構(gòu)相同的框架或塑料外殼中能裝入的最大脫扣器額定電流表示。 本論文 著重介紹的 低壓 斷路器 的型式試驗(yàn) 有 ： （ 1） 介電強(qiáng)度試驗(yàn) （ 2） 短路通斷能力試驗(yàn) （ 3） 機(jī)械 壽命 和電壽命 試驗(yàn) （ 4） 溫升試驗(yàn) （ 5） 動(dòng)作特性試驗(yàn) 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 第 3 章 低壓斷路器的介電強(qiáng)度 試驗(yàn) 絕緣電阻的測量 絕緣電阻 測量是測量電器在正常工作中屬于電隔離的部件之間的絕緣強(qiáng)度，它是一種設(shè)備簡單，測試方便且對絕緣結(jié)構(gòu)無破壞作用的介電性能檢驗(yàn)項(xiàng)目 。 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 （ 3）試驗(yàn)結(jié)果的判定 工頻耐受電壓試驗(yàn)過程中，被試 斷路器 應(yīng)無內(nèi)部或外部的絕緣閃爍、擊穿、或任何破壞性放電現(xiàn)象產(chǎn)生，但輝光放電是允許的。即：每一試驗(yàn)程序的試驗(yàn)均合格，方能判定為合 格，否則判定為不合格。此溫度極限僅適用于周圍空氣溫度符合 規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。吸合動(dòng)作電壓是指能使其電磁系統(tǒng)的銜鐵可靠的吸合到最終位置的最小電壓。 ②最高周圍空氣溫度下熱態(tài)時(shí)， 將試品直接置于恒溫室中，被試斷路器的電磁線圈持續(xù)通額定電壓至溫升穩(wěn)定，再按常溫下冷態(tài)時(shí)吸合電壓的試驗(yàn)方法測量試品在最高周圍空氣溫度下熱態(tài)時(shí)的吸和電壓值?；ㄙM(fèi) 整整一個(gè)學(xué)期的時(shí)間來做這件事，時(shí)間不 長不短，但 其意義深遠(yuǎn) 。在此次設(shè)計(jì)過程中，也使自己 熟悉了 PROTEL、 WORD、 ATUOCAD 等相關(guān)軟件應(yīng)用。調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電壓表的度數(shù)為試品線圈的額定電壓。因?yàn)殡娖髦械膶?dǎo)體電阻和發(fā)熱功率隨周圍的空氣溫度變化的不同而改變，所以周圍空氣溫度的變化對電器的溫度是有影響的。 ① 主電路圖 圖 電壽命試驗(yàn)主電路圖 KC KC2— 控制接觸器 QF— 被試斷路器 R— 負(fù)載電阻 L— 負(fù)載電感 ? ??? ?cos3IUR? ?HIUL ?c os 2133141 ??基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 ② 控制電路圖 電動(dòng)機(jī) M經(jīng)減 速機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)凸輪控制器 S，用凸輪控制器的觸頭 S S S3 分別控制接觸器 KC KM和 KC2 的線圈。外施電壓如果指分?jǐn)嚯娏骱蟮碾娐冯妷?，則必須達(dá)到規(guī)定的工頻恢復(fù)電壓。最后分?jǐn)嚯娫撮_關(guān) Q 切斷試驗(yàn)電源。 型式試驗(yàn) 低壓電器試驗(yàn)是鑒定低壓電器產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對多相電路 是指相間的電壓值?；∮|頭用耐弧金屬材料制成，主觸頭和弧觸頭在斷路器分、合閘時(shí)有不同的作用和操作次序。若出現(xiàn)過載現(xiàn)象時(shí)，線路中電流增大，雙金屬片將繼續(xù)彎曲，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)釋放主觸頭，主觸頭在分閘彈簧的作用下分開，切斷電路起到過載保護(hù)的作用。 分勵(lì)脫扣器則作為遠(yuǎn)距離控制用，在正常工作時(shí)，其線圈是斷電的，在需要距離控制時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，使線圈通電，銜鐵帶動(dòng)自由脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使主觸點(diǎn)斷開。除用手機(jī)和 PDA 作為機(jī)界面外，還可與互聯(lián)網(wǎng)相連，這是 PLC 走出自動(dòng)化信息孤島的途徑之一。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)部的標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品的技術(shù)條件規(guī)定，他所包含的項(xiàng)目較多，其中某些試驗(yàn)具有破壞性。 （ 2） 3 月 21 日至 4 月 3 日 ：畢業(yè)實(shí)習(xí)。 系統(tǒng) 軟件的 調(diào)試和分析。 課題主要研究內(nèi)容 低 壓斷路器的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，新產(chǎn)品的性能是否符合要求，改進(jìn)一項(xiàng)生產(chǎn)工藝，方案是否可行等都離不開產(chǎn)品是實(shí)驗(yàn)，而產(chǎn)品的型式試驗(yàn)是全面考核產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)的試驗(yàn)。自上而下的模塊化和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，大大提高了組態(tài)效率，降低了工程費(fèi)用，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)自始至終體現(xiàn)了高度結(jié)構(gòu)化的 特點(diǎn)。當(dāng)電路欠電壓時(shí)，欠電壓脫扣器的銜鐵釋放。主觸頭在分閘彈簧的 作用下分開切斷電路起到短路保護(hù)作用。主觸頭的動(dòng)、靜觸頭的接觸處焊有銀基合金觸點(diǎn)，其接觸電阻小，可以長時(shí)間通過較大的負(fù)荷電流。 低壓斷路器類型的選用應(yīng)根據(jù)線路及電器設(shè)備的額定電流及其對保護(hù)的要求來選用的。 （ 5） 保護(hù)特性：包括過電流保護(hù)特性，欠電壓保護(hù)特性和漏電保護(hù)特性 。并且綠燈 HG 滅、紅燈 HR亮表示實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以投入運(yùn)行。特別指出的是應(yīng)驗(yàn)證電器按外施電壓、工頻恢復(fù)電壓、預(yù)期接通峰值電流和預(yù)期分?jǐn)嚯娏鞯?規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)滿足相應(yīng)的要求。 表 52 電壽命試驗(yàn)時(shí)的操作循環(huán)次數(shù)和操作頻率 殼架等級額定電流（ A） 每小時(shí)循環(huán)次數(shù)（次） 操作循環(huán)次數(shù)（次） INm≤ 100 120 1500 100INm≤ 315 120 100 315INm≤ 630 60 1000 630INm≤ 2500 20 500 2500INm 10 500 (1)試驗(yàn)線路圖 對于電壽命試驗(yàn)條件中規(guī)定電壓值、電流值及功率因數(shù)，負(fù)載電阻 R及負(fù)載電感 L可由公式求得，即 U— 電壽命試驗(yàn)條件中 規(guī)定的接通或分?jǐn)嚯妷?。 ① 電阻法的測溫原理 用電阻法測量線圈的平均溫度，是利用金屬導(dǎo)體電阻隨溫度變化的現(xiàn)象，線圈電阻與溫度的關(guān)系為 ?R ? ????10R 注： R— 溫度為時(shí)的線圈電阻； R0— 時(shí)的線圈電阻； ? — 時(shí)線圈導(dǎo)體材料的電阻溫度系數(shù) ，紫銅為 1／ ℃ . 設(shè)周圍空氣溫度為 ?1 時(shí)，測得線圈的冷態(tài)電阻為 R1，由上 式 可知 R1= ? ??? 10 1?R 線圈通電發(fā)熱至溫度 ?2 時(shí)，測得線圈的 冷 態(tài)電阻 為 R2，同樣得 R2= ? ??? 20 1?R 由上 述兩式 可導(dǎo)出線圈熱態(tài)溫度為 因此，線圈的熱態(tài)溫度 ?2 可從 冷態(tài)溫度 ?1 和熱態(tài)電阻 R2 與冷態(tài)電阻 R1 之比值的函數(shù)得到。因此，吸合電壓應(yīng)在規(guī)定的最高周圍空氣溫度下于熱態(tài)時(shí)進(jìn)行測定。 首先查閱參考資料，在此過程中進(jìn)一步熟悉低壓斷路器的工作原理及結(jié)構(gòu)， 了解了FX 系列的 PLC 的原理及其應(yīng)用，并在此基礎(chǔ)上根據(jù)課題確定本論文的設(shè)計(jì)大綱。 同時(shí) 在論文的寫作過程中也遇到過很多的困難，得到了 周智等 同學(xué)的幫助和支持，在此表示深深的感謝。合上 SA，試品吸合，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使電壓從額定值起連續(xù)遞減，以被試斷路器開始釋放時(shí)電壓表的讀數(shù)為釋放電壓值。 （ 2）被試斷路器應(yīng)在正常工作條件和位置安裝在其固定有支架或等效的支架上。 2．對其他部件的溫升不作規(guī)定，但不應(yīng)引起相鄰絕緣材料部件的損壞，并不影響低壓斷路 器的操作。 表 51 低壓斷路器機(jī)械壽命試驗(yàn)的操作循環(huán)次數(shù) 殼架等級額定電流（ A） 每小時(shí)循環(huán)次數(shù)（次） 操作循環(huán)次數(shù)（次） INm≤ 100 120 8500 100INm≤ 315 120 7000 315INm≤ 630 60 4000 630INm≤ 2500 20 2500 2500INm 10 1500 (2)試驗(yàn)原理圖 圖 時(shí)間繼電器的順序控制裝置 (a)內(nèi)部接線圖 (b)機(jī)械壽命試驗(yàn)電路 Q Q2— 電源開關(guān) KT KT2— 時(shí)間繼電器 QF— 被試低壓斷路器 基于 PLC的低壓斷路器的試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17 (3)試驗(yàn)方法 圖 （ a）中 KT1 和 KT2 是兩只相同釋放延時(shí)的時(shí)間繼電器，其動(dòng)合觸頭斷開延時(shí)，動(dòng)斷觸頭閉合延時(shí)。 （ 1）試驗(yàn)設(shè)備及原理 圖 沖擊耐壓 試驗(yàn)儀常使用標(biāo)準(zhǔn)沖擊耐壓試驗(yàn)儀，它是一種專用的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)沖擊電壓波的電器，主要由調(diào)壓器、升壓變壓器、充放電電路和球隙等組成，如圖 所示。 ② 用兆歐表 測量 被試 低壓斷路器在閉合位置時(shí)，同級帶電部件、 觸頭與線圈之間 ，主電路 與控制電路 之間的