电阻法线圈绕组温升测试的数据补偿实验

钱书文 叶吕斌 张军强

摘要：电器产品的温升试验是最基础的试验项目，温升试验通常包括产品表面温升和绕组整体温升，表面温升采用表面布点的热电偶法，但对于线圈绕组的温升不能用表面热电偶法，必须采用电阻法来测量整个绕组的电阻变化值来换算成绕组的温升。但是电阻法在测量绕组电阻值时需要断电后测量，这就导致由于断电后绕组电阻值的变化。如何补偿因断电后电阻值变化而引起的测量误差是必须考虑的一个问题。本文阐述在参加大学生社会实践过程中通过搭建PLC控制定时间间隔测量得出的电阻数据拟合曲线方程，为电阻测量的补偿数据提供实验依据。

关键词：线圈绕组；温升试验；电阻测量；拟合曲线

1.引言

电器产品的温升试验是最基础的试验项目，温升试验通常包括产品表面或接线端子的温升和以及线圈绕组的温升，表面或接线端子的温升测量采用表面布点的热电偶法，但对于线圈绕组的温升不能用表面热电偶法，必须采用电阻法来测量整个绕组的电阻变化值来换算成绕组的温升。本文阐述参加大学生社会实践活动以一次实验经历为背景，介绍通过搭建PLC控制器的实验线路并采用电阻法测量线圈绕组温升的实验数据以及利用数据拟合曲线对实验数据补偿。

2.电阻法测量线圈绕组温升的原理

但是在实验中热态电阻R2值的测量是需要在实验结束时先断开施加在线圈绕组上的实验电源之后才能用仪表测得，理论上必须是断电瞬时的热态电阻R2值，而在实际操作中不可能在断电的瞬间就能实现对R2值的精确测量，因此我们设计了一种实验方案，预期计划在断电后0.1s内就能开始测量R2电阻值，并继续定时10 S循环多次测量断电后的电阻，测得断电后一段时间内R2电阻值数据与其对应时间点，并拟合断电后时间间隔与电阻的变化曲线，为数据补偿计算提供实验依据。

3.实验过程：

1）被试样品：交流接触器CJ20-100A，线圈绕组材料为铜，工作电压AC380V，断续周期工作制，（3秒/次，通电率40%）

2）实验测量仪器与辅助设备：交流精密稳压电源；智能电参数测量仪；高精度电阻测试仪

0.1级标准电阻10Ω；环境温度测量仪34970A； PLC控制器；铜导线1.0mm2 若干。

3）实验开始阶段被试线圈绕组处于室温中先进行温度平衡2小时，环境要求+10C°～ +40C°。

A.其中PCL控制器的输出点Y01/常开触点Y01NO与 Y02/常开触点Y02NO为1组，与实验电源E1相连，控制线圈绕组接通与断开实验电源。

B.输出点Y03/常开触点Y03NO与Y04/常开触点Y04NO为1组，与高精度电阻测试仪测试线连接，实现对电阻的测量。

C.Y01与Y03并联；Y02与Y04并联；Y01与Y02接被实验的线圈绕组KM1。

D.输出点Y05/常开触点Y05NO 与辅助电源以及声光指示器D1相连，构成实验指示回路。

E.输出点Y06/常开触点Y06NO与辅助电源以及声光警示器D2相连，构成实验即将完成指示回路。

5）实验控制逻辑：依据接触器试验标准GB/T14048.4-2010中8.2.2.7.2条款：断续周期工作制绕组的温升试验要求，我们设置实验过程PLC控制程序逻辑步骤为：

1.当PLC输入点X001闭合 2. 延时5s 3. Y01/常开触点Y01NO与 Y02/常开触点Y02NO以及Y05/常开触点Y05NO 同时闭合，被试线圈绕组KM1得电，开始实验，实验指示灯D1亮，提示实验进行中 4. 延时1.2S 5. Y01/常开触点Y01NO与 Y02/常开触点Y02NO同时断开 6. 延时1.8S 7.循环第3步，4800次（4小时）8. 输出点Y06/常开触点Y06NO闭合，实验通电时间即将完成，报警指示D2蜂鸣，提示实验人员注意 9.Y01/常开触点Y01NO与 Y02/常开触点Y02NO以及Y05/常开触点Y05NO同时断开（通电热稳定周期结束）10.延时0.1s，（消除触点断开瞬时过电压）11. 输出点Y03/常开触点Y03NO与Y04/常开触点Y04NO同时闭合，接通电阻测量仪MR（开始测量电阻R2）12.延时3s，读取记录R2值13.输出点Y03/常开触点Y03NO与Y04/常开触点Y04NO同时断开 14.延时7s 15.循环第11步，10次 16.输出点Y03/Y03NO与Y04/常开触点Y04NO，以及输出点Y06/常开触点Y06NO同时断开（实验结束）。

6）实验线路核查与系统误差消除：为消除PLC触点以及连接导线等引入接触电阻的系统误差，在正式启动实验前将0.1级标准电阻10Ω接入输出点Y01与Y02代替被试的线圈绕组KM1；Y01NO与Y02NO不接入实验电源，设定PLC控制器程序第7步的循环次数为1次：启动程序第1步，模拟运行实验过程，观察程序控制运行是否正常；以及将标准电阻的测量值与标准电阻实际值的差值作为PLC触点接触电阻的附加系统误差予以修整。

4.结束语

1）本实验方案符合实验标准规范要求，并能通过数据方程求得断电瞬时的电阻值。

2）根据温升实验最大允差要求小于1K，那么断电后必须在60S内完成电阻值的测量。

感謝浙江省高低压电器产品质量检验中心 叶吕斌老师与张军强老师，在实验过程与实验总结论文中的指导。通过本次实验学会了很多实验知识与操作流程规范：

1）实验方案的制定2）实验线路的搭建与PLC控制逻辑核验3）测量仪器的使用与计量校准要求4）如何消除系统测量误差5）实验数据的获取以及数据处理基础。

参考文献：

[1]郑强.电连接器温升测试浅析.机电元件，2013，vol：33-No.5

[2]GB14048.1-2012《低压开关设备和控制设备 第1部分：总则》

作者简介：

钱书文（1996年7月-），男，汉族，山东大学机电与信息工程学院本科在读，专业方向机械制造与自动化。指导老师：叶吕斌、张军强。