电器测试与故障诊断技术 教学课件 作者 金立军 第10章.ppt

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1、第十章低压电器的监测和诊断10.1低压电气接触检测技术10.2电磁系统的故障检修10.3自动断路器的检测与故障分析、处理10.4低压开关柜10.1低压电气接触检测技术低压电器触点的接触电阻直接影响触点的电寿命，可作为电器的筛选指标之一。因此，有关接触电阻的检测方法与检测设备的研究，一直是电器学术界关注的热门课题。接触电阻包括收缩电阻和薄膜电阻两部份，前者是由于动、静触头表面的微观不平度，造成电器触头闭合时的不完整接触，形成电流线的收缩现象而产生的电阻；后者是由于电器触头表面的灰尘和氧化膜等因素而形成的电阻。传统的检测方法是让触头接通

2、一个较大的电流，以消除薄膜电阻，此时触头的接触电阻即认为是收缩电阻。然而电流的选择存在一定的难度，电流选择过小，不足以消除薄膜电阻，选得过大会损伤电器的触头。因此，收缩电阻的检测一直是电器检测的难点之一。10.1.1触头间电压降的特点电器触头闭合时，其动、静触头之间的接触电阻为(10-1)式中Rj——接触电阻，单位为Ω；Rs——收缩电阻，单位为Ω；Rb——薄膜电阻，单位为Ω。设在常温下收缩电阻为Rs0，流过收缩电阻的电流为Is,由此引起的温升Q可根据焦耳定律表示为(10-2)式中ρ——接触材料电阻率，单位为Ω·m；λ——接触材料导热

3、率，单位为W/(m·K)。(10-4)(10-5)(10-3)若触头上流过的电流Is为恒定电流，则在收缩电阻上产生的压降Us为令k=α／(12ρλ)，对于不同材料可得出不同的k值，则设α为电阻温度系数，则当温度增加时，触头的收缩电阻将增大为若选择恒定电流，则触头间电压降为则：由式(10-7)可见，当对正弦波电流通过接触元件时，在接触处产生的接触电压降包括该正弦基波的三次谐波成分，它只与收缩电阻有关。因此，若能检测出接触电压降的三次谐波成分，就能计算出触头在常温下的收缩电阻R。(10-7)令：(10-6)10.1.2触头间电压采集与处

4、理1.触头间电压采集电压采集的原理见图10-1，电器触头两端接到频率为50Hz交流恒流电源，电流可以选择在电器的额定电流IN以下(0.25IN～IN)。电器触头闭合一定时间后，计算机以1kHz的采集频率采集触点间的电压信号，并保存这些数据，以便处理后计算收缩电阻。图10－1电压采集原理图2.数据处理傅里叶变换给出了信号时域或频域的相互转换的方法。这种方法可以分析时域信号的频谱，同样根据信号的频谱来再现时域信号：(10-8)(10-9)式中h(t)——时域信号；H(f)——对应的频域信号。H(f)通常是一个复函数，它包含实部和虚部(1

5、0-10)也可以采用幅度和相位表示为(10-11)对信号的采样总是在有限的时间里进行，这个时间区间被称为时间窗。图10-2所示为在时间窗里的采样数据和它们对应的谱。其中定义几个特征的时间间隔：1／f0为谱的给定的分量周期；1／fw为时间窗口周期；1／fs为采样周期。它们的频域、时域特征值有：谱峰频率f0；谱峰宽度fw；谱的周期重复的间隔fs。图10-2采样的数据和谱的特征量3.收缩电阻的计算计算过程如下图10-4Uj信号频谱图1)以一定频率对触头两端电压信号进行采样，得到两个数据。2)对采样数据进行快速傅里叶变换，求出频域信号，它在

6、电流基波频率与三倍频率处出现峰值（见图10-4）。3)选择适当的窗函数对频域信号进行处理，只保留三次谐波处的峰值。4)对经过处理的频域信号进行快速傅里叶反变换，转换为时域信号，此时时域信号已去掉了基波频率信号Uf，而只剩触头间电压信号U3f。5)计算三次谐波信号U3f的幅值A，然后由可得：(10-12)对于一定的触头材料，k为已知值，故常温下的收缩电阻RS0即可确定图10-4Uj信号频谱图4.检测结果对比表10－1给出三个试品的试验对比数据。由此可知，电阻R2和R3基本一致，说明收缩电阻检测方法的有效性。试品编号R1/mΩR2/mΩ

7、R3/mΩ123.411.712.6234.28.29.7319.110.610.9表10－1检测数据对比利用计算机的数据处理技术，可以实现电器触头收缩电阻的无伤害在线检测，避免了传统检测方法对触头的影响，使电器电寿命的下降。采用计算机虚拟仪器技术来计算电器试验、检测中的电参数，丰富了计算机控制试验与检测装置的功能，使其成为一种集控制、检测、测量为一体的高性能试验与检测设备。10.2电磁系统的故障检修10.2.1励磁线圈断线励磁线圈断线的原因：(1)线圈工作电压过高当电网负荷减轻时，电网电压的上升幅度较大，导致线圈过热而引起绝缘的热

8、击穿，从而使线圈短路而烧毁。(2)线圈工作电压过低交流接触器当线圈工作电压过低时不能吸合，导致线圈电流过大而烧毁。(3)操作频率过高(4)撞击与振动接触器吸合时的衔铁与铁心的撞击以及外界的冲击振动会造成线圈内部断线或短路而将线圈烧毁。