含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法

1.本发明涉及接触器性能测试技术领域，具体为含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法。


背景技术：

2.双线圈绕组结构是一种典型的接触器电磁机构结构，主要用于航空接触器产品中，具有起动阶段线圈电流大，电磁驱动力大，保持闭合阶段线圈电流小，功耗小的优点。如图3所示，双线圈绕组其一为起动绕组wqd；其二为保持绕组wbc。初始状态下，保持绕组被常闭型辅助触头k2短路，只有起动绕组带电，衔铁运动后k2断开，保持绕组与起动绕组串联接入电路。按照图4所示测试单线圈绕组接触器的方法测试双线圈绕组接触器的吸合电压，控制程控电源输出，使线圈两端电压从0v逐渐递增，同时监测触头电压与线圈电压，当t1时刻触头电压变为低电平时，将此时的线圈电压ua作为接触器的吸合电压。由于电压步进值与测试精度相关，为了准确测得吸合电压，电压步进值设置较小，测试流程耗时较长；对于双线圈绕组接触器而言，该测试过程中，双线圈绕组接触器的保持绕组两端的辅助触头闭合，在衔铁动作之前，只有起动绕组带电，线圈一直保持在大电流负载状态，接触器整体发热严重，导致吸合电压的测试失真。如图5所示，在双线圈接触器辅助触头断开的瞬间，保持绕组串入线圈回路，回路电流在短时间内出现突变，根据电感两端电压ul与电流il的关系:线圈电压出现波动，并且波动出现的时间点与触头电压变化时间点重合。按照以往接触器吸合电压的测试方法，在t2时刻接触器触头电压发生变化，此时读取线圈两端的电压值为ub，吸合电压测试结果出现偏差。综上所述，测试耗时长、线圈发热和线圈电压瞬时波动等问题导致以往测试方法测试效率低且无法准确测得双线圈绕组吸合电压。


技术实现要素：

3.本发明为了解决应用传统接触器吸合电压测试方法测试含双线圈绕组接触器时，测试效率低、线圈发热和线圈电压波动引起吸合电压测试失真的问题，提出了一种准确测试含双线圈绕组接触器吸合电压的方法。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法，包括以下步骤：
5.步骤一、采用程控电源激励接触器线圈，同时常开触头两端加载6v电压；wqd和wbc分别为接触器的起动绕组和保持绕组，k1为接触器的主触头，k2为与保持绕组wbc并联的常闭型辅助触头；
6.步骤二、控制程控电源使双线圈绕组接触器的线圈电压从0v开始递增，设置电压步长δua为1v，保持时间ta为1s，断电散热时间tb为1s；
7.步骤三、在线圈电压步进增长的同时监测接触器触头k1两端电压u2，若在某时刻u2降到0v，则记录此时的线圈电压ua并以此电压作为接触器吸合电压的粗略测试值；
8.步骤四、得到接触器吸合电压的粗略测试值后线圈断电并等待1s；
9.步骤五、控制程控电源，使双线圈绕组接触器的线圈电压从(ua-1)v开始递增，设置电压步长δua为0.1v，保持时间ta为1s，断电散热时间tb为1s；
10.步骤六、监测触头两端电压u2，存储接触器触头闭合时间点前后100ms的触头电压波形和线圈电压波形；
11.步骤七、采用线圈电压波形处理算法处理步骤六获取到的线圈电压波形，滤除线圈电压波动带来的影响，得到吸合电压的精确测试值。
12.进一步，所述步骤二和步骤五中，采用了间断激励方式，增加了线圈散热时间，减小了线圈发热引起的测试结果失真。
13.进一步，所述步骤二与步骤五中，对线圈分别以大步长激励电压和小步长激励电压测试，有效缩短了测试时间，提升了测试效率和测试准确性。
14.进一步，所述步骤七采用线圈电压波形处理算法处理线圈电压波形，滤除线圈电压波动带来的影响，得到符合测试精度要求的吸合电压值。
15.进一步，所述符合测试精度要求的吸合电压值是采用下述方法获得的：
16.步骤七一、定义数据窗口包含的数据点数量n，根据当前的电压递增步长δua和数据窗口大小n设置均值差值阈值lx和方差阈值
17.步骤七二、在存储的线圈电压波形数据中滑动窗口，从数据起点开始以窗口大小n为步长滑动窗口，并计算每个窗口内数据的均值xi和方差s2；
18.步骤七三、计算每个窗口u[n]i与前一个窗口u[n]i-1的均值差值(xi-xi-1)，如果差值大于均值差值阈值，代表线圈电压在这个窗口内出现了影响测试结果的波动；同时，计算每个窗口内数据的方差s2，如果方差大于方差阈值，代表线圈电压在这个窗口内出现了影响测试结果的波动；
[0019]
步骤七四、将u[n]i中大于u[n]i-1的平均值的数据点用u[n]i-1的平均值进行替换，将替换后的两组数据合并得到u[2n]；
[0020]
步骤七五、使用最小二乘法拟合u[2n]，得出拟合公式u(x)；
[0021]
步骤七六、根据触头电压波形，找到触头分离的数据点xi，根据得到的拟合公式，计算对应的点的电压值为u(xi)，此电压值为接触器的吸合电压。
[0022]
进一步，所述步骤七一中，采用滑动窗口法处理得到的线圈电压数据以及数据处理所需的数据窗口大小n，均值阈值lx和方差阈值大小的设置；步骤七五中，采用最小二乘法拟合出线圈电压的公式u(x)，得到吸合电压精确测试值。
[0023]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0024]
1、采用间断激励的方式增加了线圈的散热时间，避免线圈发热而引起的吸合电压失真问题；
[0025]
2、通过粗略测试和精确测试两次测试流程，兼顾了吸合电压测试效率与准确性；
[0026]
3、考虑到保持绕组两端辅助触头断开可引起线圈电压波动的问题，提出了一种结合滑动窗口法和最小二乘法的线圈电压波形处理算法，进一步提高了吸合电压的测试准确性。
附图说明
[0027]
图1为步骤一所述用于描述双线圈绕组接触器测试接线方式的示意图；
[0028]
图2为步骤一所述用于测试含双线圈绕组接触器吸合电压的线圈电压激励方式示意图；
[0029]
图3为背景技术所述用于描述双线圈绕组接触器的结构示意图；
[0030]
图4为背景技术所述用于描述传统单线圈绕组接触器触头电压与线圈电压变化的示意图；
[0031]
图5为背景技术所述用于描述含双线圈绕组接触器触头电压与线圈电压变化的示意图；
[0032]
图6为具体实施方式一所述的用于测试双线圈绕组的接触器吸合电压的流程图；
[0033]
图7为具体实施方式三所述的用于获取符合测试精度的吸合电压值的流程图。
具体实施方式
[0034]
下文结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
[0035]
实施例一、
[0036]
结合图1、图2和图6说明本具体实施方式，本具体实施方式所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法包括以下步骤：
[0037]
步骤一、结合图1说明本步骤。以常开型触头为例，采用程控电源激励接触器线圈，同时常开触头两端加载6v电压。图中的wqd和wbc分别为接触器的起动绕组和保持绕组，k1为接触器的主触头，k2为与保持绕组wbc并联的常闭型辅助触头。
[0038]
步骤二、结合图2说明本步骤。控制程控电源使双线圈绕组接触器的线圈电压从0v开始递增，设置电压步长δua为1v，保持时间ta为1s，断电散热时间tb为1s；
[0039]
步骤三、在线圈电压步进增长的同时监测接触器触头k1两端电压u2，若在某一时刻u2降低到0v，则记录此时的线圈电压ua并以此电压作为接触器吸合电压的粗略测试值；
[0040]
步骤四、得到接触器吸合电压的粗略测试值后线圈断电并等待1s；
[0041]
步骤五、结合图2说明本步骤。控制程控电源，使双线圈绕组接触器的线圈电压从(ua-1)v开始递增，设置电压步长δua为0.1v，保持时间ta为1s，断电散热时间tb为1s；
[0042]
步骤六、监测触头两端电压u2，存储接触器触头闭合时间点前后100ms的触头电压波形和线圈电压波形；
[0043]
步骤七、采用线圈电压波形处理算法处理步骤六获取到的线圈电压波形，滤除线圈电压波动带来的影响，得到吸合电压的精确测试值。
[0044]
实施例二、
[0045]
本具体实施方式与具体实施方式一所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法的区别在于，步骤二和步骤五中，在线圈电压激励过程中，应用了间断激励的方式，增加了线圈的散热时间，减小了因线圈发热引起的吸合电压失真。
[0046]
实施例三、
[0047]
本具体实施方式与具体实施方式一所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法的区别在于，步骤二与步骤五中，对线圈分别以大步长激励电压和小步长激励电压测试，有效缩短了线圈通电测试时间，提升了测试效率和准确性。
[0048]
实施例四、
[0049]
本具体实施方式与具体实施方式一所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法的区别在于，步骤七采用处理算法处理线圈电压波形，滤除线圈电压波动带来的影响，得到符合测试精度要求的吸合电压值。
[0050]
实施例五、
[0051]
结合图7说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式四所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法的区别在于，所述符合测试精度的吸合电压值是采用下述方法获得的：
[0052]
步骤七一、定义数据窗口包含的数据点数量n，根据当前的电压递增步长δua和数据窗口大小n设置均值差值阈值lx和方差阈值
[0053]
步骤七二、在存储的线圈电压波形数据中滑动窗口，从数据起点开始以窗口大小n为步长滑动窗口，并计算每个窗口内数据的均值xi和方差s2；
[0054]
步骤七三、计算每个窗口u[n]i与前一个窗口u[n]i-1的均值差值(xi-xi-1)，如果差值大于均值差值阈值，代表线圈电压在这个窗口内出现了影响测试结果的波动。同时，计算每个窗口内数据的方差s2，如果方差大于方差阈值，代表线圈电压在这个窗口内出现了影响测试结果的波动。
[0055]
步骤七四、将u[n]i中大于u[n]i-1的平均值的数据点用u[n]i-1的平均值进行替换，将替换后的两组数据合并得到u[2n]；
[0056]
步骤七五、使用最小二乘法拟合u[2n]，得出拟合公式u(x)；
[0057]
步骤七六、根据触头电压波形，找到触头分离的数据点xi，根据得到的拟合公式，计算对应的点的电压值为u(xi)，此电压值为接触器的吸合电压。
[0058]
根据本具体实施方式所述的符合精度要求的吸合电压获得方法，提供一个实例以支持本实施方式所述的方法：
[0059]
1)定义数据窗口包含的数据点数量n＝100，假设当前的电压递增步长δua＝0.1v，设置均值阈值lx＝0.2v，方差阈值
[0060]
2)使用c++语言编写数据处理程序，在存储的线圈电压数据中滑动窗口，从数据的起点开始，以100个数据点为步长滑动窗口，并计算每个窗口内数据的均值x和方差s2。
[0061]
3)使用c++语言编写数据处理程序，计算每个窗口u[n]i与前一个窗口u[n]i-1的均值差值(xi-xi-1)，如果差值大于均值差值阈值0.2v，则线圈电压这个窗口内出现了影响测试结果的波动。同时，计算每个窗口内数据的方差s2，如果方差超过了方差阈值2，则线圈电压这个窗口内出现了影响测试结果的波动。
[0062]
4)使用c++语言编写数据处理程序，将u[n]i中大于u[n]i-1的平均值的数据点用u[n]i-1的平均值进行替换，将替换后的两组数据合并得到u[2n]；
[0063]
5)使用最小二乘法拟合u[2n]，得出拟合公式u(x)；
[0064]
6)根据触头电压波形，找到触头分离的数据点xi，根据得到的拟合公式，计算对应的点的电压值为u(xi)，此电压值为接触器的吸合电压。
[0065]
实施例六、
[0066]
本具体实施方式与具体实施方式五所述的用于测试具有双线圈绕组的接触器吸
合电压的方法的区别在于，步骤六一中数据处理所需的数据窗口大小，均值和方差阈值大小的设置。
[0067]
上述具体实施例仅仅是本发明的几种优选的实施例，基于本发明的技术方案和上述实施例的相关启示，本领域技术人员可以对上述具体实施例做出多种替代性的改进和组合。

技术特征：
1.含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、采用程控电源激励接触器线圈，同时常开触头两端加载6v电压；wqd和wbc分别为接触器的起动绕组和保持绕组，k1为接触器的主触头，k2为与保持绕组wbc并联的常闭型辅助触头；步骤二、控制程控电源使双线圈绕组接触器的线圈电压从0v开始递增，设置电压步长δua为1v，保持时间ta为1s，断电散热时间tb为1s；步骤三、在线圈电压步进增长的同时监测接触器触头k1两端电压u2，若在某时刻u2降到0v，则记录此时的线圈电压ua并以此电压作为接触器吸合电压的粗略测试值；步骤四、得到接触器吸合电压的粗略测试值后线圈断电并等待1s；步骤五、控制程控电源，使双线圈绕组接触器的线圈电压从(ua-1)v开始递增，设置电压步长δua为0.1v，保持时间ta为1s，断电散热时间tb为1s；步骤六、监测触头两端电压u2，存储接触器触头闭合时间点前后100ms的触头电压波形和线圈电压波形；步骤七、采用线圈电压波形处理算法处理步骤六获取到的线圈电压波形，滤除线圈电压波动带来的影响，得到吸合电压的精确测试值。2.根据权利要求1所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法，其特征在于：所述步骤二和步骤五中，采用了间断激励方式，增加了线圈散热时间，减小了线圈发热引起的测试结果失真。3.根据权利要求1所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法，其特征在于：所述步骤二与步骤五中，对线圈分别以大步长激励电压和小步长激励电压测试，有效缩短了测试时间，提升了测试效率和测试准确性。4.根据权利要求1所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法，其特征在于：所述步骤七采用线圈电压波形处理算法处理线圈电压波形，滤除线圈电压波动带来的影响，得到符合测试精度要求的吸合电压值。5.根据权利要求4所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法，其特征在于：所述符合测试精度要求的吸合电压值是采用下述方法获得的：步骤七一、定义数据窗口包含的数据点数量n，根据当前的电压递增步长δua和数据窗口大小n设置均值差值阈值lx和方差阈值l
s2
；步骤七二、在存储的线圈电压波形数据中滑动窗口，从数据起点开始以窗口大小n为步长滑动窗口，并计算每个窗口内数据的均值xi和方差s2；步骤七三、计算每个窗口u[n]i与前一个窗口u[n]i-1的均值差值(xi-xi-1)，如果差值大于均值差值阈值，代表线圈电压在这个窗口内出现了影响测试结果的波动；同时，计算每个窗口内数据的方差s2，如果方差大于方差阈值，代表线圈电压在这个窗口内出现了影响测试结果的波动；步骤七四、将u[n]i中大于u[n]i-1的平均值的数据点用u[n]i-1的平均值进行替换，将替换后的两组数据合并得到u[2n]；步骤七五、使用最小二乘法拟合u[2n]，得出拟合公式u(x)；步骤七六、根据触头电压波形，找到触头分离的数据点xi，根据得到的拟合公式，计算对应的点的电压值为u(xi)，此电压值为接触器的吸合电压。
6.根据权利要求5所述的含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法，其特征在于：所述步骤七一中，采用滑动窗口法处理得到的线圈电压数据以及数据处理所需的数据窗口大小n，均值阈值lx和方差阈值l
s2
大小的设置；步骤七五中，采用最小二乘法拟合出线圈电压的公式u(x)，得到吸合电压精确测试值。

技术总结
本发明涉及接触器性能测试技术领域，具体为含双线圈绕组接触器吸合电压的测试方法，步骤一、采用程控电源激励接触器线圈；步骤二、控制程控电源使双线圈绕组接触器的线圈电压从0V开始递增；步骤三、在线圈电压步进增长的同时监测接触器触头K1两端电压U2；步骤四、得到接触器吸合电压的粗略测试值后线圈断电并等待1s；步骤五、控制程控电源，使双线圈绕组接触器的线圈电压从(Ua-1)V开始递增；步骤六、监测触头两端电压U2；步骤七、采用线圈电压波形处理算法处理步骤六获取到的线圈电压波形；本发明采用间断激励的方式增加了线圈的散热时间，避免线圈发热而引起的吸合电压失真问题。避免线圈发热而引起的吸合电压失真问题。避免线圈发热而引起的吸合电压失真问题。


技术研发人员：任万滨 吴承创 张寅楠 张超 何育斌
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/9/14