Commutazione relè - Funzionamento del tester AT

Tecniche di commutazione dei relè: la matrice di relè a 20 nodi

Voltech AT5600 utilizza una matrice di relè a 20 nodi, che termina con coppie di sonde a molla, per consentire il collegamento di apparecchi standard all'unità.
Ciascuna coppia di sonde a molla (un nodo) si collega a quattro relè ad alta tensione, configurati per la misurazione Full Kelvin (4 fili).
Due di questi relè, "Source Hi" e "Source Lo" (la coppia "potenza"), vengono eccitati per fornire la sorgente di tensione/corrente al componente sottoposto a test.
I restanti due relè, "Misura Hi" e "Misura Lo" (la coppia "rilevamento"), vengono eccitati per instradare la sorgente di tensione/corrente al circuito di misura.
Questa configurazione è mostrata di seguito, nella Figura 1, per uno dei nodi collegati a un'estremità dell'avvolgimento del trasformatore in prova.

Figura 1

Questo tipo di disposizione dei relè Kelvin per ciascuno dei 20 nodi è completamente controllato dall'AT5600 ed è programmabile tramite il software AT Editor in dotazione.
Non ci sono limitazioni su quale nodo viene utilizzato per quale avvolgimento del trasformatore.

figura 2
L'immagine a destra è una schermata del software AT Editor.
Si tratta di una rappresentazione grafica dell'effettiva matrice di relè a 20 nodi sul tester AT stesso.
Ciascun nodo numerato (1-20) rappresenta lo schema a quattro relè mostrato nella Figura 1 sopra.
Ci sono quattro relè per nodo e 20 nodi, per un totale di 80 relè.

Ottimizzazione dell'affidabilità dei relè

Si ritiene spesso che i relè siano un'alternativa inferiore agli interruttori a stato solido come dispositivo di commutazione. Tuttavia, i relè offrono la possibilità di trattenere migliaia di volt quando sono aperti e forniscono comunque qualche decina di milliohm di resistenza di contatto quando sono chiusi, caratteristiche che non possono essere fornite da nessun dispositivo a stato solido né ora né in futuro. futuro prevedibile.
Il motivo principale per cui i relè sono considerati componenti inferiori è perché si presume che siano inaffidabili.
Tuttavia, la vita meccanica di un relè supera i 100.000.000 di operazioni, abbastanza per durare più di dieci anni in un'applicazione di tester per trasformatori ad uso intensivo, a condizione che venga utilizzata la tecnica corretta per commutare il relè. Voltech ha sviluppato una tale tecnica.

Per massimizzare la durata dei relè, le sorgenti di tensione e corrente dell'AT3600 vengono disattivate prima di qualsiasi apertura e chiusura degli 80 relè ad alta tensione.
All'inizio di qualsiasi test, i relè vengono chiusi prima che venga aumentata la tensione.
Al termine di un test, l'AT3600 controlla la corrente attraverso i relè e, se la corrente scorre ancora, l'AT3600 attenderà finché questa non sarà scesa a zero prima di aprire i relè.
Questa tecnica è nota come commutazione a freddo e riduce al minimo qualsiasi arco elettrico sui contatti dei relè, garantendo che i contatti subiscano un degrado minimo e massimizzando così la durata di servizio dei relè e dell'AT3600 stesso.

L'importanza di misurare la corrente per la commutazione a freddo è illustrata nella Figura 3 di seguito.

Se i relè venissero aperti per un tempo fisso dopo aver interrotto l'alimentazione, sarebbe necessario molto tempo per far fronte al componente nel caso peggiore, sprecando inutilmente tempo di test per la maggior parte dei componenti.
D'altra parte, se il tempo scelto è troppo breve, i relè saranno soggetti a corrente di interruzione, causando archi voltaici e riducendone la durata.

La maggior parte delle soluzioni di tester per trasformatori che utilizzano una matrice esterna utilizzano semplicemente un tempo fisso per determinare quando aprire i relè, con il conseguente rischio di archi elettrici e degrado dei relè.
Sulla serie di prodotti AT, Voltech massimizza sia la velocità che l'affidabilità utilizzando una matrice integrata con sorgente e misura, un metodo di scarica attiva per forzare la corrente a decadere il più rapidamente possibile e misurando quando la corrente scende a zero prima dell'apertura.
L'azione di apertura e chiusura dei relè è estremamente rapida (circa tre millisecondi di chiusura e un millisecondo di rilascio).

Per mantenere la precisione operativa dell'AT3600, nell'AT5600 è stata incorporata una routine di autotest molto completa.
La sequenza di autotest viene avviata dall'utente al termine della sequenza di accensione. L'autotest è stato progettato per testare completamente il campo di funzionamento del prodotto, inclusa la resistenza di contatto dei suoi 40 relè sorgente e 40 relè di misura.
La resistenza del contatto può aumentare nel corso di molti mesi di utilizzo a causa della migrazione delle impurità dello spessore molecolare verso la superficie di contatto.
Se su un contatto del relè viene rilevata una resistenza di contatto superiore a un valore determinato, viene implementato automaticamente un esclusivo processo di pulizia elettronica finché il contatto del relè non raggiunge il suo valore basso originale. Questa azione massimizza ulteriormente il ciclo di vita dei relè.

Conclusioni

Ciascuno degli 80 relè dell'AT3600 ha un tempo medio tra guasti (MTBF) medio, comprovato sul campo, superiore a 100.000.000 di operazioni, una resistenza nominale ad alta tensione di 10 kV CC o CA di picco e una corrente di commutazione fino a 3 Ampere CC o CA di picco.
Combinando tutto ciò con la sequenza di autotest integrata, le velocità di commutazione dei relè, il sistema di misurazione Kelvin, i metodi di commutazione effettivi e l'esclusivo processo di pulizia dei relè elettronici, l'AT3600 lo rende uno dei metodi più accurati e affidabili di fissaggio e test dei trasformatori disponibili sul mercato. uno strumento.

Avviso

La disposizione di relè multipli, sorgenti di segnale e circuiti di misura utilizzati nei tester della serie Voltech AT è protetta dai seguenti brevetti:
USA: US5500598 ; Regno Unito: 2261957B ; Europa: 0621953B .