電阻法線圈繞組溫升測試的數(shù)據(jù)補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)

錢書文 葉呂斌 張軍強(qiáng)

摘要：電器產(chǎn)品的溫升試驗(yàn)是最基礎(chǔ)的試驗(yàn)項(xiàng)目，溫升試驗(yàn)通常包括產(chǎn)品表面溫升和繞組整體溫升，表面溫升采用表面布點(diǎn)的熱電偶法，但對于線圈繞組的溫升不能用表面熱電偶法，必須采用電阻法來測量整個(gè)繞組的電阻變化值來換算成繞組的溫升。但是電阻法在測量繞組電阻值時(shí)需要斷電后測量，這就導(dǎo)致由于斷電后繞組電阻值的變化。如何補(bǔ)償因斷電后電阻值變化而引起的測量誤差是必須考慮的一個(gè)問題。本文闡述在參加大學(xué)生社會(huì)實(shí)踐過程中通過搭建PLC控制定時(shí)間間隔測量得出的電阻數(shù)據(jù)擬合曲線方程，為電阻測量的補(bǔ)償數(shù)據(jù)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：線圈繞組；溫升試驗(yàn)；電阻測量；擬合曲線

1.引言

電器產(chǎn)品的溫升試驗(yàn)是最基礎(chǔ)的試驗(yàn)項(xiàng)目，溫升試驗(yàn)通常包括產(chǎn)品表面或接線端子的溫升和以及線圈繞組的溫升，表面或接線端子的溫升測量采用表面布點(diǎn)的熱電偶法，但對于線圈繞組的溫升不能用表面熱電偶法，必須采用電阻法來測量整個(gè)繞組的電阻變化值來換算成繞組的溫升。本文闡述參加大學(xué)生社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)以一次實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷為背景，介紹通過搭建PLC控制器的實(shí)驗(yàn)線路并采用電阻法測量線圈繞組溫升的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及利用數(shù)據(jù)擬合曲線對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)補(bǔ)償。

2.電阻法測量線圈繞組溫升的原理

但是在實(shí)驗(yàn)中熱態(tài)電阻R2值的測量是需要在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)先斷開施加在線圈繞組上的實(shí)驗(yàn)電源之后才能用儀表測得，理論上必須是斷電瞬時(shí)的熱態(tài)電阻R2值，而在實(shí)際操作中不可能在斷電的瞬間就能實(shí)現(xiàn)對R2值的精確測量，因此我們設(shè)計(jì)了一種實(shí)驗(yàn)方案，預(yù)期計(jì)劃在斷電后0.1s內(nèi)就能開始測量R2電阻值，并繼續(xù)定時(shí)10 S循環(huán)多次測量斷電后的電阻，測得斷電后一段時(shí)間內(nèi)R2電阻值數(shù)據(jù)與其對應(yīng)時(shí)間點(diǎn)，并擬合斷電后時(shí)間間隔與電阻的變化曲線，為數(shù)據(jù)補(bǔ)償計(jì)算提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

3.實(shí)驗(yàn)過程：

1）被試樣品：交流接觸器CJ20-100A，線圈繞組材料為銅，工作電壓AC380V，斷續(xù)周期工作制，（3秒/次，通電率40%）

2）實(shí)驗(yàn)測量儀器與輔助設(shè)備：交流精密穩(wěn)壓電源；智能電參數(shù)測量儀；高精度電阻測試儀

0.1級標(biāo)準(zhǔn)電阻10Ω；環(huán)境溫度測量儀34970A； PLC控制器；銅導(dǎo)線1.0mm2 若干。

3）實(shí)驗(yàn)開始階段被試線圈繞組處于室溫中先進(jìn)行溫度平衡2小時(shí)，環(huán)境要求+10C°～ +40C°。

A.其中PCL控制器的輸出點(diǎn)Y01/常開觸點(diǎn)Y01NO與 Y02/常開觸點(diǎn)Y02NO為1組，與實(shí)驗(yàn)電源E1相連，控制線圈繞組接通與斷開實(shí)驗(yàn)電源。

B.輸出點(diǎn)Y03/常開觸點(diǎn)Y03NO與Y04/常開觸點(diǎn)Y04NO為1組，與高精度電阻測試儀測試線連接，實(shí)現(xiàn)對電阻的測量。

C.Y01與Y03并聯(lián)；Y02與Y04并聯(lián)；Y01與Y02接被實(shí)驗(yàn)的線圈繞組KM1。

D.輸出點(diǎn)Y05/常開觸點(diǎn)Y05NO 與輔助電源以及聲光指示器D1相連，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)指示回路。

E.輸出點(diǎn)Y06/常開觸點(diǎn)Y06NO與輔助電源以及聲光警示器D2相連，構(gòu)成實(shí)驗(yàn)即將完成指示回路。

5）實(shí)驗(yàn)控制邏輯：依據(jù)接觸器試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T14048.4-2010中8.2.2.7.2條款：斷續(xù)周期工作制繞組的溫升試驗(yàn)要求，我們設(shè)置實(shí)驗(yàn)過程PLC控制程序邏輯步驟為：

1.當(dāng)PLC輸入點(diǎn)X001閉合 2. 延時(shí)5s 3. Y01/常開觸點(diǎn)Y01NO與 Y02/常開觸點(diǎn)Y02NO以及Y05/常開觸點(diǎn)Y05NO 同時(shí)閉合，被試線圈繞組KM1得電，開始實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)指示燈D1亮，提示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中 4. 延時(shí)1.2S 5. Y01/常開觸點(diǎn)Y01NO與 Y02/常開觸點(diǎn)Y02NO同時(shí)斷開 6. 延時(shí)1.8S 7.循環(huán)第3步，4800次（4小時(shí)）8. 輸出點(diǎn)Y06/常開觸點(diǎn)Y06NO閉合，實(shí)驗(yàn)通電時(shí)間即將完成，報(bào)警指示D2蜂鳴，提示實(shí)驗(yàn)人員注意 9.Y01/常開觸點(diǎn)Y01NO與 Y02/常開觸點(diǎn)Y02NO以及Y05/常開觸點(diǎn)Y05NO同時(shí)斷開（通電熱穩(wěn)定周期結(jié)束）10.延時(shí)0.1s，（消除觸點(diǎn)斷開瞬時(shí)過電壓）11. 輸出點(diǎn)Y03/常開觸點(diǎn)Y03NO與Y04/常開觸點(diǎn)Y04NO同時(shí)閉合，接通電阻測量儀MR（開始測量電阻R2）12.延時(shí)3s，讀取記錄R2值13.輸出點(diǎn)Y03/常開觸點(diǎn)Y03NO與Y04/常開觸點(diǎn)Y04NO同時(shí)斷開 14.延時(shí)7s 15.循環(huán)第11步，10次 16.輸出點(diǎn)Y03/Y03NO與Y04/常開觸點(diǎn)Y04NO，以及輸出點(diǎn)Y06/常開觸點(diǎn)Y06NO同時(shí)斷開（實(shí)驗(yàn)結(jié)束）。

6）實(shí)驗(yàn)線路核查與系統(tǒng)誤差消除：為消除PLC觸點(diǎn)以及連接導(dǎo)線等引入接觸電阻的系統(tǒng)誤差，在正式啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)前將0.1級標(biāo)準(zhǔn)電阻10Ω接入輸出點(diǎn)Y01與Y02代替被試的線圈繞組KM1；Y01NO與Y02NO不接入實(shí)驗(yàn)電源，設(shè)定PLC控制器程序第7步的循環(huán)次數(shù)為1次：啟動(dòng)程序第1步，模擬運(yùn)行實(shí)驗(yàn)過程，觀察程序控制運(yùn)行是否正常；以及將標(biāo)準(zhǔn)電阻的測量值與標(biāo)準(zhǔn)電阻實(shí)際值的差值作為PLC觸點(diǎn)接觸電阻的附加系統(tǒng)誤差予以修整。

4.結(jié)束語

1）本實(shí)驗(yàn)方案符合實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，并能通過數(shù)據(jù)方程求得斷電瞬時(shí)的電阻值。

2）根據(jù)溫升實(shí)驗(yàn)最大允差要求小于1K，那么斷電后必須在60S內(nèi)完成電阻值的測量。

感謝浙江省高低壓電器產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)中心 葉呂斌老師與張軍強(qiáng)老師，在實(shí)驗(yàn)過程與實(shí)驗(yàn)總結(jié)論文中的指導(dǎo)。通過本次實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)了很多實(shí)驗(yàn)知識與操作流程規(guī)范：

1）實(shí)驗(yàn)方案的制定2）實(shí)驗(yàn)線路的搭建與PLC控制邏輯核驗(yàn)3）測量儀器的使用與計(jì)量校準(zhǔn)要求4）如何消除系統(tǒng)測量誤差5）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取以及數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭強(qiáng).電連接器溫升測試淺析.機(jī)電元件，2013，vol：33-No.5

[2]GB14048.1-2012《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 第1部分：總則》

作者簡介：

錢書文（1996年7月-），男，漢族，山東大學(xué)機(jī)電與信息工程學(xué)院本科在讀，專業(yè)方向機(jī)械制造與自動(dòng)化。指導(dǎo)老師：葉呂斌、張軍強(qiáng)。