MCCB机械寿命试验系统技术方案

MCCB机械寿命试验系统技术方案一．方案概述塑料外壳式断路器（MCCB）的机械寿命是其在需要修理或者更换任何机械部件前能达到的机械操作次数。在GB-14048.2-2001中描述了MCCB机械寿命的基本参数。因此机械寿命是衡量MCCB性能优劣的重要指标。目前广泛使用的机械寿命试验台只能适用于某一特定壳架等级的MCCB，并不具备通用性，且功能单一，安装繁琐。本MCCB机械寿命试验台（以下简称本试验台）就是旨在解决以上存在的问题。本试验台用于大全集团630A和1600A塑壳断路器，同时兼容其他合资及国产品牌1600A及以下塑壳断路器。试验台包含2个测试工位，可进行机械寿命试验及回路电阻测试。二．功能要求分析本试验台用于测试MCCB的机械寿命，包含4种基本测试模式：1、合闸+分闸；2、合闸+脱扣按钮脱扣+再扣；3、合闸+分励脱扣+再扣；4、合闸+欠压脱扣+再扣。也可根据用户要求，增加其他用户定义的测试动作模式。试验台可通过人机界面根据不同用户的测试要求对如下参数进行设置：测试总次数（1-99,999）,操作频率（60-480次/小时），开关极数（3P/4P），失效判断次数，动作模式等。实际测试次数具有记忆功能，即使突然出现的断电故障，也不会对测试结果产生影响，重新启动后能接着上次的结果继续进行试验。数据记录可记录所有测试项的试验数据及波形。并根据用户要求输出试验报表。MCCB操作机构采用气动机构（或步进电机）操作；为脱扣器器提供各种交直流分励脱扣、欠压脱扣电源；同时，提供30A直流程控电流源用于测试回路电阻，提供开关电源用于触头失效检测，测量精度高于±1%，回路电阻测量范围1m。三．试验整体设计根据试验台的功能要求，MCCB机械寿命通用试验台的整体设计如下：MCCB机械寿命试验台由2大部分组成：机械操作系统和控制系统，其中机械操作系统由试验台框架，试验品安装机构和功能测试机构组成；控制系统由气动系统和电气控制系统组成。机械系统实现试验品的安装，测试功能的机械执行等功能，为MCCB机械寿命试验提供硬件条件。控制系统利用气动系统实现机械寿命测试功能，电气控制系统对整个试验过程进行自动控制，并实现试验参数设置，状态监测和试验数据记录与保存等功能。本试验台设备尺寸为1500mm（宽）X800mm(深)X1600mm（高）（其中台面高度为1000mm）四试验台机械系统设计为了提高试验台的工作效率，试验台为2工位机械寿命测试，可同时对2台MCCB进行机械寿命试验并监测。1）安装机构试验台安装机构实现对试验MCCB的固定。a)试验台安装机构由下托块，上托块，安装基座和连接滑块等4部分组成，其中上下托块和安装基座都镶有燕尾槽，实现安装尺寸的任意调节b)试验用MCCB安装分析本方案设计的一种MCCB的长为175mm，宽为105mm；另一种MCCB的长为406mm，宽为190mm，可见两款MCCB的外形尺寸具有差异性。利用安装基座上的燕尾槽调节Y方向尺寸以应对不同MCCB的长度尺寸，利用上托块和下托块上的燕尾槽调节连接滑块在X方向的尺寸以对应不同的MCCB的宽度尺寸。通过调节以上两个方向的尺寸，试验台安装机构可适用于所有壳架等级MCCB的固定。2）功能测试机构试验台有四种测试模式，但是每种测试模式都需要几个基本动作来实现测试功能，试验台功能测试机构的设计目标是完成试验MCCB分闸或储能，合闸和脱扣等基本动作，以实现机械寿命试验。试验台功能测试机构由合闸机构，分闸或储能机构和脱扣机构等3部分组成。合闸机构，分闸或储能机构和脱扣机构由气缸或脱扣器实现响应的动作，并由PLC控制系统对其进行自动控制实现一种机械寿命测试模式。如图。.五试验台控制系统设计1）气动系统设计基于气动系统泄露小，反应快，动作迅速，维护简单，管路不易堵塞，长期运行不会发生热现象等特点，本试验台选用气动系统作为动力系统单元气动系统由气缸，单向节流阀和二位五通电磁换向阀等3部分组成。此回路采用单向节流阀的双向调速回路，可实现气缸的正向和反向运动。因为采用排气节流调速方式时，对外负载变化不大，进气阻力小，负载变化对速度影响小，系统能够更好的完成机械寿命试验，所以试验台采用了排气节流调速方式对各个动作气缸进行速度控制。为了准确地进行功能测试完成机械寿命试验，在试验台单元气动系统设计中采用减压阀对各个动作气缸的动作力进行调节。2）电气控制系统设计电气控制系统主要由PLC系统（包括可扩展模块及模拟量模块）及漏电保护断路器，中间继电器，限位传感器，滤波器，人机界面等组成。电气控制系统以PLC为控制核心，实现手动和自动两种操作，根据不同的机械寿命测试模式控制每个工位的机械动作，判断被测产品的通断，并对测试次数进行记录。人机界面会显示被测产品的通断，并对测试次数进行记录。人机界面会显示被测产品的通断，并对测试次数进行记录。人机界面会显示被测产品的通断状态及故障信息，实现人机交互。手动操作时通过气缸的启停按钮控制电磁换向及气缸，使系统达到不同MCCB寿命试验所需的正确位置，从而手动实现对气缸动作力以及动作位置的调节。自动控制时，按下自动启动按钮，启动气缸，由软件编程实现具体的动作过程。PLC根据限位传感器，用户对机械寿命试验次数，间隔时间以及测试模式的设定值，电磁换向阀的状态等实现MCCB分闸或储能，合闸和脱扣等动作，自动控制气缸正反运动，稳定的完成MCCB机械寿命试验。在系统发生故障，气缸动作异常或试验MCCB滑扣时系统自动切换，并发出故障信号。3）试验电源试验台提供的电源如下：程控电流源：用于测试回路电阻，提供30A程控电流源，电流输出精度±1%，该电流源测试仅供失效判断。分励脱扣电源：3路AC24V~440V三路连续可调；3路DC24V~25连续可调，电源输出精度±1%。欠压脱扣电源：3路AC24V~440V三路连续可调；3路DC24V~25连续可调，电源输出精度±1%。开关电源：3路直流24V，5A直流开关电源用于触点失效检测。4）控制软件软件采用LabView设计，提供参数设定，数据显示，试验控制，数据记录等各项功能。可通过软件进行试验全过程控制，可进行测试总次数（1-99,999）,操作频率（60-480次/小时），开关极数（3P/4P），失效判断次数，动作模式等参数设定，并可显示及保存所有测试项的测试数据。本设计方案出自，首次发布在百度文库。软件参考画面如下：参数设置试品状态显示六主要设备清单序号名称规格型号厂家数量备注1工业计算机AdvantechIPC610-H研华1含键鼠等附件2PLCS7-1200系列西门子1含电源，CPU，输入输出等全部功能模块及PLC程序源代码3监控组态软件LabViewNI1含控制程序源代码4控制台非标定制维思15回路电阻测试电源TDK-Lambda750W，gen20-38TDK-Lambda16分励脱扣和欠压脱扣电源非标订制维思67测量仪表安捷伦349701含全套测试配件8气缸，电磁阀含节流阀、调压阀等全套气动设备FESTO2德国，成套供应9断路器夹具非标定制维思22套10整流模块BSM300GA100D英飞凌2德国11断路器C65施耐德512其他控制附件施耐德1