專利名稱：剩余電流動(dòng)作保護(hù)器磁芯磁性能測(cè)試系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁芯磁性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種剩余電流動(dòng)作保護(hù) 器磁芯磁性能測(cè)試系統(tǒng)及其方法。
技術(shù)背景剩余電流動(dòng)作保護(hù)器是利用零序電流互感器原理制成的電路保護(hù)裝置，在電路 發(fā)生直接或間接漏電的情況下(例如名義微分電流IAN《30mA時(shí))具有較高的安全保 護(hù)作用。電工電子技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)剩余電流動(dòng)作保護(hù)器的性能要求不斷提高-不僅在純交流的漏電流下能夠正常工作，在零或接近零的脈動(dòng)直流漏電流下也能正 常工作。因此，在多種輸入電流波形下，保護(hù)器的磁芯具有靈敏的輸出感應(yīng)電壓值 是衡量剩余電流動(dòng)作保護(hù)器性能的關(guān)鍵。同時(shí)，開發(fā)相應(yīng)的磁芯磁性能測(cè)試系統(tǒng)也 是必不可少的環(huán)節(jié)。根據(jù)磁芯性能的要求，需要快速并準(zhǔn)確測(cè)量出50Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波、正向半波、 逆向半波、正向全波、逆向全波等輸入電流波形下磁芯的感應(yīng)電壓平均值。目前國(guó) 內(nèi)在該測(cè)試領(lǐng)域尚缺乏一個(gè)明確的標(biāo)準(zhǔn)，而且現(xiàn)有的磁芯漏電流測(cè)試儀逐漸難以滿 足生產(chǎn)中快速、準(zhǔn)確的磁芯測(cè)試要求。鑒于上述情況，需要有針對(duì)性地開發(fā)能夠快速、準(zhǔn)確測(cè)量在不同頻率、多種電 流輸入波形下磁芯的輸出感應(yīng)電壓的測(cè)試系統(tǒng)?；緶y(cè)試原理見圖2。 電流源發(fā)出一定數(shù)值的電流波形輸入到被測(cè)磁芯初級(jí)，由信號(hào)測(cè)量電壓表測(cè)量 被測(cè)磁芯的在該信號(hào)的感應(yīng)電壓值。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種剩余電流動(dòng)作保護(hù)器磁芯磁性能測(cè)試系統(tǒng)及其方 法，利用高速數(shù)據(jù)測(cè)試、采集技術(shù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制和數(shù)值分析，準(zhǔn)確測(cè)試磁 芯在標(biāo)準(zhǔn)正弦波、正向半波、逆向半波、正向全波、逆向全波等多種輸入電流波形 下的輸出感應(yīng)電壓。本發(fā)明的系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的測(cè)試程序、數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換及模擬信號(hào)采集 設(shè)備(數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換與信號(hào)采集功能根據(jù)不同廠家的產(chǎn)品可以為各自獨(dú)立的設(shè)備 也可以為將數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換及信號(hào)采集功能集成在一起的單一設(shè)備)、具有功率放大 功能的線性放大器(如BB公司的opa541)、低通濾波裝置。系統(tǒng)的主要組件連接及位置關(guān)系見圖3。計(jì)算機(jī)通過PCI或USB接口連接數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換設(shè)備，數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換裝置連接 線性功率放大器，線性功率放大器連接低通濾波裝置，初級(jí)信號(hào)經(jīng)由計(jì)算機(jī)程序生 成，通過數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換設(shè)備變成模擬信號(hào)，經(jīng)過線性功率放大器和低通濾波裝置被 加載到被測(cè)磁芯；信號(hào)采集設(shè)備通過PCI或USB接口連接到計(jì)算機(jī)，低通濾波裝置被連接到信號(hào)采集設(shè)備的信號(hào)輸入端，被測(cè)磁芯在初級(jí)信號(hào)激勵(lì)下產(chǎn)生的感應(yīng)電壓 信號(hào)經(jīng)由低通濾波裝置被信號(hào)采集設(shè)備采集進(jìn)入到計(jì)算機(jī)。 主要組成部分說明數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換設(shè)備主要用于將計(jì)算機(jī)發(fā)出的數(shù)字波形信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬波形信 號(hào)，精度為l 2位或以上。線性功率放大器主要用于將低功率的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流范圍為0-2000mA的 電流信號(hào)，參數(shù)要求為頻率帶寬大于等于10KHz,失真度小于0. 5%。低通濾波裝置主要用于去除初級(jí)測(cè)試和次級(jí)測(cè)試電路中的高頻干擾信號(hào)，可 采用RC低通濾波裝置信號(hào)采集設(shè)備主要用于采集被測(cè)磁芯在初級(jí)電流信號(hào)作用下的感應(yīng)電壓信號(hào)， 該設(shè)備要求為精度為l2位或以上。存儲(chǔ)程序的計(jì)算機(jī)主要執(zhí)行以下步驟 生成人機(jī)交流界面，供測(cè)試人員輸入相關(guān)測(cè)試參數(shù)； 按照測(cè)試人員的指令產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字電壓波形； 接收數(shù)據(jù)采集卡傳回的磁芯感應(yīng)電壓波形數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算； 將上述數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫，輸出測(cè)試結(jié)果，并可提供數(shù)據(jù)查詢； 對(duì)批量測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提供質(zhì)量分析報(bào)表。測(cè)試系統(tǒng)主要工作過程 根據(jù)測(cè)量需求由計(jì)算機(jī)程序生成期望的被測(cè)波形，經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備將計(jì)算機(jī)生 成的數(shù)字波形生成實(shí)際的模擬波形，模擬波形經(jīng)過線性功率放大器變換成電流范圍 為0-2000mA的電流信號(hào)，經(jīng)由低通濾波裝置去掉部分高頻干擾信號(hào)輸出給被測(cè)鐵芯 初級(jí)線圈，被測(cè)鐵芯在初級(jí)電流波形作用下產(chǎn)生感應(yīng)電壓波形，感應(yīng)電壓波形經(jīng)過 低通濾波裝置被信號(hào)采集設(shè)備采集輸入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)程序根據(jù)采集信號(hào)的波形 計(jì)算出測(cè)量電壓值，并將測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫。 磁芯測(cè)試系統(tǒng)綜述乘除電流動(dòng)作保護(hù)器磁芯磁性能測(cè)試系統(tǒng)可以產(chǎn)生50Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波、正向半波、 逆向半波、正向全波、逆向全波、相位觸發(fā)波形(0 2Jt內(nèi)可調(diào))、三角波、脈沖方 波中的至少一種輸入電流波形，電流波形振幅有效值在0 2000mA范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)， 調(diào)制誤差為0.2mA，測(cè)量誤差為100uV，單只磁芯測(cè)試用時(shí)小于2s。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，采用如下的技術(shù)方案編寫程序，由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生期望的 數(shù)字電壓波形，經(jīng)由數(shù)模(DA)轉(zhuǎn)換設(shè)備將計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)生的數(shù)字電壓波形轉(zhuǎn)換為實(shí) 際的模擬電壓波形輸出，經(jīng)過功率線性放大器得到最終期望的測(cè)試電流信號(hào)，再對(duì) 該電流信號(hào)進(jìn)行濾波和消除干擾，使之成為被測(cè)磁芯的初級(jí)電流，被測(cè)磁芯在次級(jí) 線圈中感應(yīng)出相應(yīng)的電壓波形，對(duì)感應(yīng)電壓波形通過低通濾波裝置進(jìn)行濾波和消除 干擾，由模擬信號(hào)采集設(shè)備采集到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)程序計(jì)算得到次級(jí)感應(yīng)電壓值。電壓平均值按照「卵g j7〖卜0)|^ (2)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算機(jī)把得到的初級(jí)電流和次級(jí)電壓值、測(cè)試波形等相關(guān)的數(shù)據(jù)保存到 數(shù)據(jù)庫同時(shí)輸出到計(jì)算機(jī)屏幕。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，相比傳統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備，對(duì)于任意一款漏電磁芯，均可根據(jù) 測(cè)試的具體要求由計(jì)算機(jī)生成相應(yīng)的測(cè)試方案，并由計(jì)算機(jī)按照測(cè)試方案依次生成 所需要的測(cè)試波形(波形類型和大小由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)設(shè)定)，經(jīng)過外部設(shè)備加載到 被測(cè)磁芯的初級(jí)，同時(shí)由計(jì)算機(jī)程序采集到在相應(yīng)波形信號(hào)下的被測(cè)磁芯的次級(jí)線 圈的感應(yīng)電壓信號(hào)并計(jì)算出測(cè)試電壓值，整個(gè)測(cè)試過程完成后同時(shí)把包含測(cè)試結(jié)果 的完整的測(cè)試信息輸出到計(jì)算機(jī)屏幕并保存測(cè)試結(jié)果到數(shù)據(jù)庫.這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)高 度自動(dòng)化的測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)比傳統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備主要優(yōu)點(diǎn)在以下幾點(diǎn)-1. 測(cè)試波形失真度小生成的測(cè)試波形更接近于標(biāo)準(zhǔn)波形。如正弦波、正向 半波、負(fù)向半波、正向全波、負(fù)向全波等由于這些波形均來自于計(jì)算機(jī)程序生成的數(shù)字波形所以作為初級(jí)信號(hào)幾乎沒有失真，可保證波形失真度在0. 5%以下。2. 這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)高度自動(dòng)化的測(cè)試系統(tǒng)?？梢栽跇O短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)一個(gè)磁 芯的多個(gè)波形的自動(dòng)化的連續(xù)測(cè)試。3. 可以修正系統(tǒng)的測(cè)試誤差。該測(cè)試系統(tǒng)可以通過修改程序參數(shù)來修正系統(tǒng)測(cè) 量值的誤差，最大限度的保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性4. 這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)可將包含測(cè)試結(jié)果在內(nèi)的多個(gè)測(cè)試信息保存到計(jì)算機(jī)，并能夠 生成相應(yīng)的質(zhì)量報(bào)表，可實(shí)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果的可追溯性


圖1表示本發(fā)明所述的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器磁芯測(cè)試系統(tǒng)主要組成部分框圖。 圖2為基本測(cè)試原理圖。 圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的主要組件連接及位置關(guān)系。 圖4是本系統(tǒng)發(fā)明所用軟件編寫的程序框圖。 圖5為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)正弦波。 圖6為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)正向半波。 圖7為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)正向全波。 圖8為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)正向90度正弦波。 圖9為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)正向135度正弦波。 圖10為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)向半波。 圖11為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)向全波。 圖12為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)向90度正弦波。 圖13為由測(cè)試系統(tǒng)發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)向135度正弦波具體實(shí)施方式
首先，測(cè)試人員在計(jì)算機(jī)的操作界面上輸入測(cè)試波形、電流大小等測(cè)試參數(shù)， 由主程序得到正確的測(cè)試參數(shù)后生成一定的數(shù)字電壓波形，該數(shù)字電壓波形經(jīng)過模 數(shù)(DA)轉(zhuǎn)換設(shè)備編成實(shí)際的模擬電壓信號(hào)，該電壓經(jīng)過線性功率放大器及低通濾波 裝置得到期望的電流信號(hào)，磁芯次級(jí)線圈中的感應(yīng)電壓波形經(jīng)過低通濾波裝置，再 通過模擬信號(hào)采集設(shè)備采集到計(jì)算機(jī)，其作用類似于精度比較高的數(shù)字示波器，采 集到的電壓波形按照相應(yīng)的電工學(xué)共識(shí)，由程序計(jì)算出次級(jí)感應(yīng)電壓值，在顯示器 的操作界面輸出測(cè)試分析結(jié)果。 實(shí)施例1取1只23 — 14一18mra磁芯，初級(jí)線圈匝數(shù)次級(jí)線圈匝數(shù)=1: 1,在初級(jí)線 圈施加50Hz正向半波電流，電流有效值為40mA，將次級(jí)線圈上感應(yīng)電壓平均值波形 反饋到計(jì)算機(jī)，感應(yīng)電壓平均值4.026mV，測(cè)試用時(shí)0.9s。實(shí)施例2取1只23 — 14一18ran磁芯，初級(jí)線圈匝數(shù)次級(jí)線圈匝數(shù)=1: 1，在初級(jí)線 圈施加50Hz正向全波電流，電流有效值為40mA，將次級(jí)線圈上感應(yīng)電壓平均值波形 反饋到計(jì)算機(jī)，感應(yīng)電壓平均值4. 107mV,測(cè)試用時(shí)l.ls。實(shí)施例3取1只23 — 14一18mm磁芯，初級(jí)線圈匝數(shù)次級(jí)線圈匝數(shù)=1: 1，在初級(jí)線 圈施加50Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波電流，電流有效值為40mA，將次級(jí)線圈上感應(yīng)電壓平均值波 形反饋到計(jì)算機(jī)，感應(yīng)電壓平均值5.355mV，測(cè)試用時(shí)1.0s。
權(quán)利要求
1、一種剩余電流動(dòng)作保護(hù)器磁芯磁性能測(cè)試系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的測(cè)試程序、數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備，線性功率放大器，低通濾波裝置、模擬信號(hào)采集設(shè)備；其特征在于，計(jì)算機(jī)通過PCI接口連接數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備，數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置連接線性功率放大器，線性功率放大器連接低通濾波裝置，初級(jí)測(cè)量信號(hào)經(jīng)由計(jì)算機(jī)程序生成，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備變成模擬信號(hào)，經(jīng)過線性功率放大器和低通濾波裝置被加載到被測(cè)磁的初級(jí)線圈；信號(hào)采集設(shè)備通過PCI接口連接到計(jì)算機(jī)，低通濾波裝置被連接到信號(hào)采集設(shè)備的信號(hào)輸入端，被測(cè)磁芯在初級(jí)信號(hào)激勵(lì)下產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)經(jīng)由低通濾波裝置被信號(hào)采集設(shè)備采集進(jìn)入到計(jì)算機(jī)。
全文摘要
一種剩余電流動(dòng)作保護(hù)器磁芯磁性能測(cè)試系統(tǒng)及其方法，屬于磁芯磁性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。包括計(jì)算機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，線性功率放大器，低通濾波裝置、模擬信號(hào)采集設(shè)備。計(jì)算機(jī)通過PCI接口連接數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備，數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置連接線性功率放大器，線性功率放大器連接低通濾波裝置，初級(jí)信號(hào)經(jīng)由上述裝置被加載到被測(cè)磁芯；信號(hào)采集設(shè)備通過PCI接口連接到計(jì)算機(jī)，低通濾波裝置被連接到信號(hào)采集設(shè)備的信號(hào)輸入端，被測(cè)磁芯在初級(jí)信號(hào)激勵(lì)下產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號(hào)經(jīng)由低通濾波裝置被信號(hào)采集設(shè)備采集進(jìn)入到計(jì)算機(jī)。優(yōu)點(diǎn)在于，測(cè)試波形更接近于標(biāo)準(zhǔn)波形，自動(dòng)化的連續(xù)測(cè)試；保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性、可追溯性。
文檔編號(hào)G01R33/12GK101221227SQ20081005717
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者冀春來, 劉宗濱, 芳 阮, 陳文智, 驍 駱 申請(qǐng)人:安泰科技股份有限公司