电流(电压)电磁继电器微机检测装置的研究

摘 要：本文介绍了DL(DY)—20C系列电流(电压)继电器微机检测装置的主要功能和工作原理。该装置综合应用了模拟数字电子技术及计算机技术解决了电流、电压电磁继电器按标准规定出厂试验全部电气参数的检测，并使之过程自动化。尤为突出的是本装置解决了电流、电压电磁继电器在过电流能力，过电压能力及动作可靠性测试项目中动合触点抖动时间的测试。
关键词：继电器 自动检测 电压源 电流源

1 引言
继电器作为主要电气元件之一，广泛应用于工业控制、农业、交通运输、国防、军事、空间技术及日常生活等各个领域，作为遥控、遥测、通讯、检测、保护等自动化装置中的一种不可缺少的基本元件。因此，它工作是否正常将直接关系到用该继电器制成的设备及产品的稳定性和可靠性。随着继电器技术的发展及继电器应用范围不断扩大，相应地对继电器的高性能、长寿命、高可靠性等方面的要求越来越高。因此，对继电器的测试提出了更高、更新的要求，在继电器的生产过程及产品抽检中要求测许多参数，包括机械参数和电气参数等。对于机械参数、绝缘检验及继电器的可靠性、寿命等，如果使用微机测试装置进行逐台测试花费时间长，效率低。可以改用微机控制的继电器测试装置，该装置用PC机控制，可以测试DL—20C系列、DY—20C系列两种类型70多种型号的继电器。
2 硬件电路设计?
硬件电路是本微机检测装置的核心部分，它决定了该装置的测量准确度，它由模拟信号源、模拟测试电路、数字测试电路、显示、打印部分等组成。?
2.1 模拟信号电源?
模拟信号电源可分为电压源和电流源。电压源为12V—400V连续可调，容量为IKVA，电流源为0.0125A—200A内连续可调，容量为2KVA，电源波形为交流正弦波，频率为50Hz，副路波形不畸变。
因为电压源是为继电器提供所需电压，而DY—20C系列电压继电器共28种规格，电压最小12V，最大400V，由于电压测量范围大又需连续可调，因此将电压源设计成基本量程14个档，电压从12V到400V连续可调，这14个档覆盖了电压继电器的28种规格。电路如图1所示。图中V表刻度额定值为10V，按超量程25％刻度。电压互感器14个量程，分别为12V，15V，24V，30V，48V，50V，60V，80V，100V，160V，200V，320V，400V。

电压源线路图中，输入端接交流220V电源上，经第Ⅰ级自耦变压器粗调后输送到第Ⅱ级自耦变压器进行细调，再将其中一部分输送下一级细调变压器以便提高电压的调节细度。第Ⅱ级自耦变压器输出电压和细调变压器输出电压的和作为升压器的输入，升压器的副端带有12V—400V 14个量程输出，且输出电压加到多量程电压互感器的原端，为被测DY—20C系列电压继电器提供激励电压，互感器的副端输出电压作为硬件测试电路的被测电压，即为继电器动作电压值，返回值的采样值。互感器副端电压额定值为10V，在末级互感器副端接有监测电压表，用以显示电压值，伏特表量程按超量程25％设计，因此伏特表按过载125％刻度，满量程刻度为12.5V。
因为模拟电流源是为电流继电器提供所需电流的，而DL—20C系列电磁继电器有42种规格，最小电流为0.0125A，最大为200A，因为电流源测量范围大又需连续可调节，因此将电流源设计成基本量程12档，辅助量5档来完成26档量程的调节，使电流从0.0125A-200A连续可调。这26档覆盖了DL—20C系列电流继电器的42种规格，电路如图2所示，图中A表额定值为10A，电流互感器26个量程分别为0.0125A、0.025A、0.05A、0.1A、0.15A、0.2A、0.3A、0.5A、0.6A、lA、1.5A、2.0A、2.5A、3.0A、3.75A、5.0A、6.0A、7.5A、10.0A、12.5A、15A、20A、25A、50A、100A、200A。
电流源输入端接在交流220V电源上，经第Ⅰ级自耦变压器粗调后输送到第Ⅱ级自耦变压器进行细调，再将其中一部分输送给下一级细调变压器以便提高电流调节细度，第Ⅱ级自耦变压器和细调变压器输出的和作为升流器的输入，升流器副端有26档电流输出，覆盖了42种规格的电流量限。这26档量程是12档基本量程和5档辅助量程来实现的，12档基本量程为0.125A、0.25A、0.6A、1.25A、2.5A、5A、10A、12.5A、25A、50A、100A、200A，5档辅助量程为10％、75％、80％、100％、120％组合的26档量程。这26档量程输出加到多量程电流互感器的原端，为被测DL—20C系列电流继电器提供激励电流，在互感器的副端接有电流表用以显示副端电流值。然后再接一级互感器得到O1A的电流输出，作为5Ω采样电阻的采样电流，用作被测继电器的电流动作值，返回值的输入电流。

2.2 模拟测试电路
模拟测试电路是为测试继电器动作值极限误差、动作值一致性及返回系数而设计的。测试装置每次可对1—16台继电器参数进行测试。电路由模拟开关，交直流转换器、ADC转换器等构成。
从动作值极限误差，动作值一致性及返回系数定义不难看出，对于这几个参数的检测，实际上都是通过对动作值和返回值的测量来实现的。因为动作值和返回值均为模拟量，因此为了实现动作值和返回值的测量而设计了由放大器、I—V转换器、多路选择开关CC4053，交直流转换器AD536、模数转换器AD574A等构成的模拟测试电路，电路原理如图3所示。
对电流和过电压继电器来说，动作值是指当电流或电压逐渐增加，所有触点达到工作位置时的最小值。返回值是指当电流或电压逐渐减少，所有触点恢复到非工作位置时的最大值。对低电压继电器来说，动作值是指当电压逐渐减少，所有触点达到工作位置时的最大值。返回值是指当电压逐渐增加，所有触点恢复到非工作位置时的最小值。
对各种当不同型号的电流继电器所规定的整定点进行测试时，只需将电流互感器CT输出的0—0.1A范围内的电流经采样电阻变成0—0.5V的电压(采样电阻采用5锰铜线绕式电阻)。
实现电流—电压转换，转换后的电压信号经10倍放大后送4053的X1端，此时微机发出控制信号使CC4053的A端为高电平，选通X1，使电流信号通过4053送至AD536转换成直流信号，最后经AD574A转换成数字信号存入微机并由微机将所有测量结果显示、打印。为了提高测量准确度，减少数字信号对模拟信号间由于寄生耦合造成的干扰，CPU系统与模拟电路之间的每一衔接，均采用光电耦合器使之有效隔离。