MCCB机械寿命试验系统技术方案介绍

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。
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。
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。
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。 软件参考画面如下：
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。
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。
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Байду номын сангаас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。
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。
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方案概述 功能要求分析 试验整体设计 试验台机械系统设计 试验台控制系统设计
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GB14048.2-2001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。
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

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。
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）
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