电器测试与故障诊断技术第04章课件

1、 在规定的电压或电流下开关关合或开断过程所经历的时间，此时间仅与开关的固有结构原理有关。 电器动作时间的长度常与其动作性能密切相关，因此，电器的动作时间是一个重要的技术参数。准确地测量时间是非常重要的。开关电器的动作时间一般可分为：固有动作时间：带延时的动作时间：定时延时：通过电器的电流大小无关，延时时间固定。 反时限延时：电流愈大延时愈短。4.1 动作时间的测量4.1.1 电秒表法 同步电机转动时转过的角度（）；通过离合器与联系； 同步电机的同步转速（）/s），当电网频率不变时 是一个常数； 同步电机转动角 所用的时间指针式电秒表原理图用同步电机转过的角度来表示时间点击查看放大图要求 是常数

2、，若有变化，可修正：50Hz为额定值，f1为试验网的试验频率 应用： （一）接触器固有动作时间测量 （二）热继电器的时间/电流特性试验指针式电秒表原理图图中：M 电机，S秒表，L离合器 K、K控制触点4.1.2 示波器法（二）用双线电子示波器测快速动作电器的动作时间可用于 极化继电器或干簧继电器的出厂检查试验，亦可用于 型式试验当测试时间0.1s以下，特别是几个毫秒时采用测量精度高，适于动作时间短的测量应用举例：（一）用光线示波器测量带电压线圈的电器的固有动作时间（二）用双线电子示波器测快速动作电器的动作时间可用于极化继电器或干簧继电器的出厂检查试验，亦可用于型式试验 用示波器拍摄动作信号（如

3、：电磁机构的动作电流等）和触头的接通与开断信号的示波图，通过示波图进行分析与计算来确定动作时间。 目前多使用光线示波器，个别情况下也采用电子示波器拍摄动作值信号。应用举例：（一）用光线示波器测量带电压线圈的电器的固有动作时间4.1.3 电子计数器法特点 测量精度高，使用方便 数脉冲的个数计数单击查看测量过程电子计数器法的原理框图： 测量开始前 输入计时开启信号 输入 计时停止信号 触发器时标信号 与门 计数器 译码 显示QSRQ计时开启信号计时停止信号置零电子计数器法的原理框图： 触发器时标信号 与门 计数器 译码 显示QSR测量开始前： 计数器置零，触发器Q端输出低电平，与门关闭，时标信号不

4、能通过，没有计数脉冲输入计数器。置零Q 输出低电平Q关闭置零电子计数器法的原理框图： 触发器时标信号 与门 计数器 译码 显示Q 输入计时开启信号QSR翻转Q端输出高电平打开开始计数 当输入计时开启信号时，触发器翻转，由Q端输出高电平，与门打开，计时脉冲通过它输给给计数器，使计数器开始计数。电子计数器法的原理框图： 触发器时标信号 与门 计数器 译码 显示Q 输入计时停止信号QSR再次翻转关闭停止计数 当输入计时停止信号时，触发器再次翻转，Q端又输出低电平，与门关闭，计数器停止技术。译码后，由显示器显示计数器测量时间。4.2.1 表面温升测量法1.热电偶方法 原理: 两种电子密度不同的金属，当

5、电子运动快时在接触点将发生自由电子转移，形成接触电动势，温差越大，电动势越高，由此反应温度变化4.2 温升的测量回路电动势： 若0常数，则令f(0)=C故： （1）电偶的制造（2）测试回路（3）测试结果 1KE10 E 1测得的热电动势 0冷端温度 K常数 1被测温度2.测量方法测温线路图1康铜丝，2热端，3铜丝，4转换开关箱，5保温瓶，6冰水，7冷端，8电位差计冷端放在空气中冷端放在冰水混合物中4.2.2 用电阻测量线圈温升的测量线圈的电阻值随温度的增加而增加R温度为时线圈的电阻R00时的线圈电阻（欧） -导线的金属材料0时的电阻温度系数由R、R0和 可推算出4.2.3 温升试验的基本方法与

6、试验电路（一）温升试验的基本方法 不同的通电操作方式或工作制，决定了电器发热的特点。 a)长期与间断长期工作制 b)短时工作制 c)反复短时工作制各种工作制条件下开关电器的发热过程：a)长期与间断长期工作制发热试验主要测量电器的恒定温升无论初始温度为0或 ，并不影响 值所以温升试验可以从冷端也可从热端开始。在发热试验中，当相隔1h前后的两次测量所测得的温升之差不超过1，便可认为大到稳定发热。b)短时工作制 是电器工作时间发热时间必须从冷态开始，并通电到一定的时间 ，测出相应的温升时间c)反复短时工作制t1通电时间，t2断电时间一个周期的工作时间 t= t1+ t2 虚线为包络线，在电器初始阶段

7、逐步上升，后逐渐平坦，并达到稳定温升 试验可从热态开始，也可从冷太开始，如果相隔1h时上包络线的温升变化小于3，则认为发热稳定。 试品 恒 电 流发热试验电路： 导电系统 恒 电 压发热试验电路： 线圈 恒 功 率发热试验电路： 电阻元件（二）试验电路测量方法： 1.弹簧称法； 2.悬重拉力法； 3.测弹簧压缩法； 4.传感器法。 测量项目： 1. 动静触头间的接触压力； 2. 操动机构的出力特性； 3. 开关本体传动机构的负载特性。4.3 电器中力的测量压电效应：某种物质在一定方向上受到外力的作用发生形变时，物质表面会产生电荷。当外力去掉，表面电荷随之消失。Fx 4.3.1 传感器（一）压电

8、式传感器外力与电荷的关系：q=KF K压电陶瓷的压电系数 A压电片面积； h压电片厚度； 压电材料相对介电常数； 真空介电常数（ ） C0压电元件的内部电容。压电传感器的电容值： 电容器上的电压； q 电荷； 电容；将压电式传感器等效成与电容相并联的电荷源，则：(2) 电阻应变片式电容器 将试件受力后产生的应变变化转换成电阻变化的传感元件 电阻丝的电阻率； L 电阻丝的总长度； S 电阻丝的截面积。 式中： R/R电阻的相对变化量； L/L应变片的相对应变量； K 应变片的灵敏系数。 （电阻材料和几何尺寸） 应变片的变形使 ，L，S 都发生变化，使R变化4.3.2 弹性敏感元件 物体因外力作用

9、而改变尺寸和形状，当外力去掉后能完全恢复其原来的尺寸和形状，称为弹性形变。这种物体称为弹性元件。常见弹性敏感元件有： 等截面圆环式：有较高的灵敏度，适用于测较小的力； 等悬臂梁式：有较高的灵敏度，可产生较大的位移。4.3.3 测量电路4.4.1 行程与速度的测量 行程的静态测量可用游标卡尺或钢直尺直接测量，其动态测量则需采用位移传感器。高、低压开关电器对传感器、测试装置及测试方法的应用有明显不同：低压开关电器或继电器运动部件的行程小，质量小，应采用体轻而灵敏度高的位移传感器：如电位器式、电感式、光电式等位移传感器；高压断路器运动系统的质量和操作力均较大，故传感器质量的影响并不显著，而且高压断路

10、器具有行程大，运动速度快等特点，因此，常采用专门的传感器进行测量。随着传感技术的发展，兼顾高、低压开关电器测试特点的传感器也不断出现。 4.4 运动行程、速度与加速度的测量 R0电刷移动单位长度时电位器的电阻值； U0电刷移动单位角度时电位器输出电阻值;1.低压开关电器（1）应变片式位移传感器 （2）电位器式位移传感器 （3）螺管式电感器 利用线圈自感和互感的变化来实现位移参数测量 单线圈螺管式电感器1. 螺管线圈；2. 圆柱型衔铁工作时 衔铁在线圈中的伸入长度的变化，引起螺线管线圈电感值的变化，当用恒流源激磁时，线圈的电压就与衔铁的位移有关。差动式电感传感器（3）螺管式电感器 利用线圈自感和

11、互感的变化来实现位移参数测量 差动式电感传感器3、4 差动线圈工作时 衔铁移动，一个线圈的电感减小，而另一个线圈的电感增加形成差动形式。单线圈螺管式电感器（4）光电式位移传感器 利用遮光片挡光的多少来测量运动特点。光电位移式传感器的特点是灵敏度高，频率响应特性好，安装方便，对被测对象运动状态影响小。光电式位移传感器原理图2.高压开关电器（1）电磁振荡器（2）转鼓测速仪（3）光电传感器（4）电位器式传感器振动器法测试的振荡波形图A合闸位置 B刚合（或刚分）点 D分闸位置XS光电传感器 把特制的开有若干孔的光栅尺固定在断路器的动触头上，光栅尺的前后面装有发光元件和受光元件的光电头，并将其固定在瓷套的上法兰上，其作用是把光信号转换成电信号，经放大后输出脉冲信号。S孔 当断路器分、合闸时，光栅尺随导电杆一起运动，光栅尺移动一个孔距S，脉冲信号即为一个周期T。tuT4.4.2 加速度测量 一般采用 速度时间曲线微分法图4-30给出继电器和小