Przełączanie przekaźników – działanie testera AT

Techniki przełączania przekaźników - 20-węzłowa macierz przekaźników

Voltech AT5600 wykorzystuje 20-węzłową matrycę przekaźnikową zakończoną parami sond sprężynowych, aby umożliwić podłączenie do urządzenia standardowych urządzeń.
Każda para sond sprężynowych (węzeł) jest podłączona do czterech przekaźników wysokiego napięcia, skonfigurowanych do pomiaru w pełnym zakresie Kelvina (4-przewodowe).
Dwa z tych przekaźników, „Source Hi” i „Source Lo” (para „zasilanie”), są zasilane w celu dostarczenia źródła napięcia/prądu do testowanego elementu.
Pozostałe dwa przekaźniki, „Measure Hi” i „Measure Lo” (para „sensowna”) są zasilane w celu skierowania źródła napięcia/prądu do obwodu pomiarowego.
Konfigurację tę pokazano poniżej, na rysunku 1, dla jednego z węzłów podłączonych do jednego końca badanego uzwojenia transformatora.

Rysunek 1

Ten typ układu przekaźników Kelvina dla każdego z 20 węzłów jest w pełni kontrolowany przez AT5600 i można go programować za pomocą dostarczonego oprogramowania AT Editor.
Nie ma ograniczeń co do tego, który węzeł jest używany dla którego uzwojenia transformatora.

Rysunek 2
Zdjęcie po prawej to zrzut ekranu z programu AT Editor.
Jest to graficzna reprezentacja rzeczywistej 20-węzłowej matrycy przekaźników na samym testerze AT.
Każdy ponumerowany węzeł (1-20) reprezentuje schemat czterech przekaźników pokazany na rysunku 1 powyżej.
Istnieją cztery przekaźniki na węzeł i 20 węzłów, w sumie 80 przekaźników.

Optymalizacja niezawodności przekaźnika

Często zakłada się, że przekaźniki są gorszą alternatywą dla przełączników półprzewodnikowych jako urządzenia przełączającego. Jednakże przekaźniki umożliwiają zatrzymanie tysięcy woltów, gdy są otwarte, i nadal zapewniają rezystancję styków rzędu kilkudziesięciu miliomów, gdy są zamknięte – czyli cechy, której nie może zapewnić żadne urządzenie półprzewodnikowe ani obecnie, ani w przyszłości. przewidywalnej przyszłości.
Głównym powodem, dla którego przekaźniki są postrzegane jako podzespoły gorszej jakości, jest założenie, że są zawodne.
Jednakże trwałość mechaniczna przekaźnika przekracza 100 000 000 operacji – co wystarcza na ponad dziesięć lat w przypadku testera transformatora o dużym obciążeniu, pod warunkiem zastosowania właściwej techniki przełączania przekaźnika. Voltech opracował taką technikę.

Aby zmaksymalizować żywotność przekaźników, źródła napięcia i prądu AT3600 są wyłączane przed jakimkolwiek otwarciem i zamknięciem 80 przekaźników wysokiego napięcia.
Na początku każdego testu przekaźniki są zamykane, zanim napięcie wzrośnie.
Na koniec testu AT3600 sprawdza prąd płynący przez przekaźniki i jeśli prąd nadal płynie, AT3600 zaczeka, aż spadnie do zera, zanim otworzy przekaźniki.
Technika ta znana jest jako przełączanie na zimno i minimalizuje wszelkie wyładowania łukowe na stykach przekaźnika, zapewniając, że styki ulegają minimalnej degradacji, a tym samym maksymalizuje żywotność przekaźników i samego AT3600.

Znaczenie pomiaru prądu dla zimnego przełączania pokazano na rysunku 3 poniżej.

Jeśli przekaźniki zostaną otwarte w ustalonym czasie po wyłączeniu zasilania, uporanie się z najgorszym komponentem musiałoby zająć dużo czasu, niepotrzebnie marnując czas testowania większości komponentów.
Z drugiej strony, jeśli wybrany czas jest zbyt krótki, przekaźniki będą narażone na prąd wyłączający, powodując wyładowania łukowe i skracając ich żywotność.

Większość rozwiązań testerów transformatorów wykorzystujących zewnętrzną matrycę po prostu wykorzystuje ustalony czas do określenia, kiedy należy otworzyć przekaźniki, co w konsekwencji wiąże się z ryzykiem wyładowania łukowego i degradacji przekaźnika.
W swojej serii produktów AT firma Voltech maksymalizuje zarówno szybkość, jak i niezawodność, stosując zintegrowaną matrycę ze źródłem i pomiarem, metodę aktywnego rozładowania, aby wymusić jak najszybszy zanik prądu oraz pomiar, kiedy prąd spada do zera przed otwarciem.
Otwieranie i zamykanie przekaźników jest niezwykle szybkie (czas zamykania około trzech milisekund i czas zwalniania jednej milisekundy).

Aby zachować dokładność działania AT3600, w AT5600 wprowadzono bardzo kompleksową procedurę autotestu.
Sekwencja autotestu jest inicjowana przez użytkownika po zakończeniu sekwencji włączania zasilania. Autotest został zaprojektowany, aby w pełni przetestować zakres działania produktu, w tym rezystancję styków 40 przekaźników źródłowych i 40 przekaźników pomiarowych.
Rezystancja stykowa może wzrosnąć w ciągu wielu miesięcy użytkowania z powodu migracji zanieczyszczeń o grubości cząsteczkowej do powierzchni styku.
Jeśli na styku przekaźnika wykryta zostanie rezystancja styku większa niż ustalona wartość, automatycznie zostanie uruchomiony unikalny proces czyszczenia elektroniki, aż do momentu, gdy styk przekaźnika osiągnie pierwotną niską wartość. To działanie dodatkowo maksymalizuje cykl życia przekaźników.

Wnioski

Każdy z 80 przekaźników AT3600 ma średni, sprawdzony w praktyce średni czas między awariami (MTBF) przekraczający 100 000 000 operacji, wartość znamionową odsunięcia wysokiego napięcia wynoszącą 10 kV DC lub szczytową wartość AC oraz prąd przełączania do 3 Ampery DC lub szczytowe AC.
W połączeniu z wbudowaną sekwencją autotestu, szybkością przełączania przekaźników, systemem pomiaru Kelvina, rzeczywistymi metodami przełączania i unikalnym procesem elektronicznego czyszczenia przekaźników AT3600 sprawia, że jest to jedna z najdokładniejszych i najbardziej niezawodnych metod mocowania i testowania transformatorów dostępnych na rynku jeden instrument.

Ogłoszenie

Układ wielu przekaźników, źródeł sygnału i obwodów pomiarowych zastosowany w testerach Voltech serii AT chroniony jest następującymi patentami:
USA: US5500598 ; Wielka Brytania: 2261957B ; Europa: 0621953B .