小型断路器属于保护类电器，用于保护电器线路及设备的安全。当电气线路或用电设备发生载、短路等故障时，其脱扣器应能及时动作，可靠地将电路切断;当电气线路或用电设备处于正常状态时，它的主触头应能可靠接通电路，其脱扣器不应误动作。因此，需要对小型断路器进行操作可靠性试验和瞬动可靠性试验。为了研究小型断路器的可靠性，除了要研究其可靠性指标和试验方案之外，最关键的是要研制出一套用来贯彻其可靠性标准的可靠性试验设备。只有这样才能真正地将小型断路器的可靠性研究工作付诸实施，并且可为小型断路器的生产厂家提供一种提高产品可靠性、增强产品竞争力的有效手段。
本文利用自行设计的试验设备，根据小型断路器可靠性检测标准和用户的具体要求，做到对小型断路器操作可靠性和瞬动可靠性的检测，得到最终试验数据，用以鉴别该型号小型断路器的优劣。
2 可靠性试验装置的硬件设计
小型断路器可靠性试验设备硬件主要由试验控制柜、试品柜、大电流柜和负载电路板组成。
控制柜由工控机、打印机和研华公司生产的PCL-720控制卡和PCL-818系列采集卡组成;
试品柜主要由八台电动机驱动的机械手柄构成。工控机控制电动机驱动的机械手柄，采集试品触头两端的电压从而判断触头是否失效的具体过程如图1所示。
工控机通过PCL-720控制卡的数字量输出口控制电动机正、反转电路的通断，从而，使电动机正转或反转来驱动试品的分合闸。电动机控制的机械结构上装有霍尔元件，当电动机转动到位后，霍尔元件会输出到位信号，通过PCL-720控制卡的数字量输入口来得知电动机到位并通过PCL-720控制卡的数字量输出口使电动机正转或反转电路断开，使电动机停止转动。在电动机正转或反转的过程中，可以通过数据采集卡采集触头两端的闭合电压和打开电压，检测电压值是不是满足要求，如果不满足要求则记录此触头失效数据。
图2为数据采集的电路模型。当待测触头闭合时，触头电压为0V，由采集卡采集到的电压值应该大约为0V;当待测触头打开时，触头电压为24V，PCL-818HG采集卡模拟量采集的最大量程为10V，由采集卡测量前，由R1和R2进行分压后再进行测量。所以，测到的电压值为
大电流柜主要由主回路接触器、调压器和变压器等构成，它的作用是模拟产生一个故障大电流。对于C型小型断路器来说，瞬动可靠性试验电流为5倍和10倍额定电流。当通过5倍额定电流时，小型断路器脱扣器不应动作;当通过10倍额定电流时，小型断路器脱扣器应及时动作，可靠地将电路切断。瞬动可靠性试验过程中，通过调节调压器使电流值达到5倍或10倍电流值。然后，闭合所要检测的试品回路，通过PCL-818HG采集卡对触头两端电压进行采集，用采集到的电压值与允许值比较，判断试品是否失效。
负载电路板主要是为试品触头提供试验条件为24V、0.1A情况下的阻性负载。图2给出了负载电路板提供的负载回路和采样回路的原理图。在外接电源为24V 时，负载电阻为0.24kΩ，以给断路器触头提供0.1A的负载电流。
3 可靠性试验装置的软件设计
软件是配合硬件实现小型断路器操作可靠性试验和瞬动可靠性试验的重要部分。本试验装置利用VC++/MFC和汇编语言嵌套的方法编写控制界面。由于Windows 98的非完全保护，所以需要在Windows 98环境下使用这种编程方法。
小型断路器可靠性试验装置的界面如图3所示。通过点击相应的菜单项，可以实现小型断路器的各项试验。
在此界面中，点击相应的菜单会弹出对话框或出现下拉菜单。应用界面的主要功能有试验初始化、试验参数设置、试验辅助操作、操作可靠性试验、瞬动可靠性试验、查看数据和帮助。
应用界面的操作流程图如图4所示，进入应用界面后，首先进行试验参数设置，进行试验初始化，如果初始化未检测到试品，则系统给予不能进行可靠性试验的提示。如果试验装置测到待测试品，则可以点击操作可靠性开始或瞬动可靠性开始按钮进行相应的可靠性试验。在试验过程中如果需要暂停试验，可以点击暂停试验按钮使当前试验结束。
下面介绍一些重要的菜单项。
(1)试验初始化
试验初始化以对话框形式与用户交流，初始化对话框如图5所示。操作系统会自动识别所安装的试品个数和每个试品的触头数。初始化结束后，在视窗上显示初始化的结果。结果在视窗上的显示是在OnDraw () 函数中实现。
(2)试验参数设置
点击试验参数设置菜单会弹出参数设置对话框，在对话框编辑框控件中，可以输入触头闭合允许电压值、触头打开允许电压值、操作可靠性允许失效次数、瞬动可靠性允许失效次数、操作频率、占空比、额定电流值、总操作可靠性次数和总瞬动可靠性次数等参数。
(3)操作可靠性试验
操作可靠性试验下拉菜单中包括开始和暂停两项。点击开始按钮，试验装置按照一定的操作频率进行断路器的分合闸，在此同时检测每个触头的电压值是否满足要求。如果不满足要求，则把当前失效数据存入数组中，当失效次数达到允许失效次数时，则认为此触头失效。
此触头所有的失效数据都已经在试验过程中存在数组中。在OnTimer ()函数中用SetTimer ()进行定时，从而使试验装置具有一定的操作频率。例如，在试验参数设置时，操作频率为500次/h，占空比为50%占空比为试品触头闭合时间与周期值的比值)，由占空比和试验操作频率可以计算出试验过程中试品触头的闭合时间和打开时间。小型断路器处于闭合状态的时间
ms=3600ms。软件编程为SetTimer (1,3600, NULL)。当定时时间到后用KillTimer(1) 释放定时器的资源。
(4)查看数据< 点击查看数据菜单项，可以显示所有的失效数据。根据这些失效数据，可以计算小型断路器的可靠性，从而鉴别该型号小型断路器的优劣。
(5)帮助< 帮助菜单为用户提供了联机帮助系统。点击此菜单或按F1键可以弹出小型断路器试验装置的使用说明书。通过在CMainFrame类中增加WM_HELPINFO消息函数，可以实现此功能。
4 触头电压采集方法
在此试验装置中，最重要的就是对触头两端电压值的采集。数据采集是否准确，关系到本试验装置的可靠性。下面介绍模拟量采集的方法。
本装置用PCL-818HG数据采集卡，采用16路单端模拟量输入的方法测量电压值。PCL-818HG采集卡提供2KB的FIFO数据缓冲器，A/D转换完成后，首先将数据存入FIFO中，判断FIFO缓存器半满以后停止数据采集，从FIFO中取出每个通道一个周期的数据，采用冒泡法对一周期的数据进行排序，然后求取中位数，得到每个通道的电压值。
本文对32个触头电压值进行采集，用两块PCL-818HG采集卡进行数据采集。每块采集卡设置为选择0~15通道，并设置输入电压范围为0~10V。设定采样周期为1ms，采集卡共对16个通道进行扫描，则每个通道的时间为1/16ms。因此，触发采集转换的脉冲设置为1/16ms ，当FIFO半满时，取出FIFO中前320个数据分别存入Word类型变量number中。因为每个Word类型变量中，后四位是通道号，所以，用汇编语句and channel，000FH将后四位通道号取出，把采集到的同一通道的数值进行运算，得到每个通道采集到的具体电压值。
5 结束语
小型断路器是工业上常用的器件，其性能评价对提高其质量有重要意义，而检测是评价产品质量的重要手段。对小型断路器需要进行操作可靠性试验和瞬动可靠性试验。本试验装置完全可以实现对小型断路器的完整检测，并减少了试验操作人员的工作量，实现了试验过程的自动化，具有一定的科学意义和实际意义。
