cm2程控稳流电源电流稳定性的自动化测试
第25卷第6期 航天器环境工程
SPACECRAFTENVIRONMENT 575
2008年12月 ENGn、『EERrNG
CM2程 控 稳 流 电 源 电 流 稳 定 性 的 自 动 化 测 试
季启政1,桑琳1,王琪2
1.北京东方计量测试研究所,北京100086:2.北京卫星环境工程研究所,北京l00094
摘要:文章将零 磁通电流互感器技术应用到 了大电流稳定性测试中,从而 解决了cM2航天器磁环境模拟
设备中的程控稳流电源榆出电流稳定性测试的难
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
,稳定性指标高达lOo,8h.文章简述了零磁通电流互感器技
术的基本原理,介绍了采用零磁通电流互感器技术对CM2程控稳流电源电流稳定性进行自动测试的方法,分析
了影响大电流稳定性现场自动测试的因素并提出了相应解决
方案
气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载
.
关键词:零磁通;电流互感器;CM2:稳流电源;大电流;高稳定性
中图分 类号:T附52+.2 文献标识码:^ 文章编号:1673?13792 ?8 ?-0575稍
l 前言
流小电流后对小电流进行测试的技术。它以被测电
流产生的磁场为基础进行测量,从而避免了传统测 CM2程控稳流电源是一种高稳定性直流大电 量设备在电流测量过程中需与被测电路有电的联 流源,专用于对CM2航天器磁环境模拟设备中的 系,进而解决了大电流测试过程中测试设备因自身 零磁场和恒定磁场线圈的供电。程控稳流电源为线 功耗而发热的问题。零磁通电流互感器技术的这一 圈提供稳定电流产生磁场,分别抵消垂直、南北和 特点对保证测试设备自身稳定性至关重要。因此本 东西方向的地磁场,使线圈中心区域内产生零磁场 文将零磁通电流互感器技术应用到对CM2程控稳 或恒定磁场。稳流电源输出电流的稳定性直接影响 流电源稳定性测试中,同时采用分流器法对电源输 线圈中心磁场的质量,因此必须对稳流电源电流稳 出电流的小量程部分的稳定性进行测试,获得了满 定性进行周期准确的测量,以确定稳流电源的工作 意的测量结果。
状态是否满足CM2磁场线圈使用要求,从而保证 CM2磁环境模拟试验更加准确地模拟卫星磁试验 2零磁通电流互感器技术原理
所需要的磁场环境。
电流与磁场之间存在着密切的联系,它们之间
对于大电流测试,已经有很多单位对其进行了 的关系决定于恒定电流的磁场方程式。以与被测电 研究,但大部分侧重于对其准确度的研究,而对稳 流和已知电流有函数关系的磁学量进行直接比较 定性测试方法的研究涉及较少,对大电流高稳定性 为基础可制作电流互感器,其结构示意图如图l 所 测试方法的研究涉及更少。cM2程控稳流电源的 示。
最大输出电流为100 A ,稳定性指标要求高达 10‘5/8h,这两个指标以我国目前已建标的直流大 电流检定装置的计量能力 都很难实现准确测量, 因此必须研究其他测试技术来实现大电流的测 试。
零磁通电流互感器技术在大电流测试中的应 用越来越广泛,它不仅将电流测试的量程进一步拓 图1 电流互感器结构示意图
宽,而且还使大电流测试精度得到了进一步提高。 Schenlat ic s 劬lcture ofthe alrrem
Fig.1 diag衄ofthe
.缸aI塔f.o衄eIs
该技术是利用磁平衡原理将直流大电流转换成直 收稿日期:2008.09.17: 修回日期:2008.10加8
作者简介:季启政1979一 ,男,硕士研究生,工程师,主要从事电学计量和刀
陵工作.E-mail :jiq曲e甥790308@sil 诅.co札2008年第25卷 576 航天器环境工程
用分流器法和零磁通电流互感器技术对电源输出
图1中A 为高磁导率材料铁芯,以被测电流
在绕着汇流排的铁芯与已知电流通过平衡绕组所 电流的1/10量程和高量
程进行测量,其测试系统
产生的磁势相平衡即为零磁通电流互感科11。公式 线路如图2所示。 测试系统由电流转换设备、数据采集系统以及
表示如下:
负载系统三部分组成,可实现对CM2程控稳流源
四
的全量程稳定性自动化测试。根据测试电流的大小 缟罢 , 珐2警 。
可以对电流转换设备进行选择,lOA 以下电流的稳 式中:‘为被测电流,亦为一次绕组电流;J:为二
定性采用高稳定性大功率标准分流器进行测量,测 次绕组电流:暇为一次绕组匝数;%为二次绕组
试过程中需特别注意对分流器自身的温度进行控
匝数;红为一次绕组产生的磁通量;唬为二次绕组
制,下文重点讨论lOA以上电流稳定性测试时所
产生的磁 通量。
采用的零磁通电流互感器技术。
对于零磁通电流互感器,两绕组所产生的磁势 相平衡,于是有
2
缟伤。
由1 、2 式可得
3
‘?彤厶?%。
图2 CM2程控稳流电源电流稳定性测试框图 B10ck the curr ent of Fig.2 diag姗for me酗u血g s劬il ity 3 式即为零磁通电流互感器的原理表达式, 山e CM2 stabil切ed al 玎em
suppIy
即电流互感器一次绕组匝数与电流的乘积和二次 本文所使用的零磁通电流互感器由电流变换 绕组匝数与电流的乘积相等。
头、电子控制单元以及量程选择器三部分组成,如 零磁通电流互感器的上述特性表明,互感器两 图3所示【2】。其中:电流变换头包括铁芯、一次绕 端的电流比与匝数比成反比,通过调整匝数比,可 组、二次绕组以及检测绕组等:电子控制单元由零
以将~次绕组的直流大电流转换成二次绕组的直 磁通检测器、放大电路、温控电路以及电流电压转 流小电流。本文直接应用了零磁通电流互感器的这 换电路组成。零磁通检测电路是用来检测铁芯磁势 一特性,将被测直流大电流转换成直流小电流,再 平衡情况并通过反馈补偿电路调节二次绕组的电 流来维持铁芯磁势的动态平衡,从而实现对被测电 用高准确度数字表直接测量。
流的准确测量。量程选择器用来设定电流互感器的 本文主要研究对大电流稳定性的测试方法,因 电流变比。为了保证在较大的电流范围内的测量线 此更加关注测试过程中互感器自身稳定性,而对互 性度和准确度,互感器的二次绕组采用了分段绕制 感器转换精度没有严格要求。为了提高互感器的稳 的方法,共绕制了匝数分别为20、40、80、160和 定性,避免使用过程中出现如漏磁、受外磁场干扰 320的5段绕组,各段绕组可以代数累加作为二次 等现象,本文所使用的零磁通电流互感器对其变换 绕组使用。量程选择器控制上述二次绕组的连接方 头的材料、绕线方法和屏蔽
措施
《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施
都做了仔细研究和 式和累加匝数,使对应40A到600A以20A 为步 特殊处理。
进的不同的一次电流,可以单独和串联接入不同匝 3
CM2程控稳流电源电流稳定性测试系统
数的二次绕组,保证二次绕组的额定输出电流为1 A。二次绕组中的电流经过高稳定度的负载电阻后 CM2程控稳流电源可以输出O~100 A 连续可 转变成电压,再经输出放大器电路转换成稳定的 调节的电流,并且输出的电流具有很高的稳定性: lO
V电压输出。10
v是高准确度 字标准表准确
当输出电流为lO ~100A 时,其稳定性可达10。5/8h、 度和稳定性指标最高的量程,因此可以实现准确测 10击/30min;当输出电流为O~lOA 时,其稳定性 量。
为104/8h、10.5/30min。根 此特点,本文分别采季启政等:cM2程 控稳流电
源电流稳定性的自动化测 试
了满足实现自动化测试,该高精度数字表还必须留 有IEEE488并行接口或RS232串行接口,以便实 现计算机自动控制。鉴于上述要求,本文采用了 b~ 黔 产 WA 、也TEK生产的8位半高精度多功能标准表 I 叫 习
J 128l ,充分满足本文测试要求。计算机通过自动测 i
,
H 到
试软件对高精度数字表进行控制,以实现数据自动 L !
| 筒
r : I ‘, i I 表I
采集。本文开发的自动测试软件基于虚拟仪器平 :电流变换头
台,采用Lab?ew 图形编程语言进行编写。自动测 图3零磁通电流互感器技术原理图
试程序系统
流程
快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计
画面如图4所示,根据测试要求, nlc
of ze肛 日lD【
Fig .3 确ncipl e diagr 锄of 血e tecllIlology
前面板设置了电压量程、采样时间、采样间隔等输 a 哪TI:m 仃ansf .o?ners
入量,同时还设置了表格、图表等观察输出量。测 数据采集系统由高精度数字表和计算机构成。 试人员可以针对电源的长期或短期稳定性测试,输 对高精度数字表的要求非常高,不仅要求具有7位
入所需的采样间隔,其数据表格和数据图表便会直
半以上的显示能力,而且还要求其在直流电压功能
观显示出测试结果。
lOV 量程的稳定性至少需达到10击/8h。另外,为
图4自动测试系统流程I 母j 面
Flowchart ofthe 卸tomatic me硒?.emeIIt
Fig.4 syst em
CM2程控稳流电源对其负载电阻要求比较 于CM2磁场线圈距离稳流电源较远 至少100m,
高,不仅要求阻值变化只能在0.51?25%Q之 长距离测试也可能对测试结果产生影响,因此本文
A、0.5
间,而且还要求能够承受100A 以上的电流。负载 另外选用了100 Q滑行变阻器作为近距离
Q 滑行变阻器是普通电阻,
阻值超出上述范围,电源输出电流的稳定性将得不 测试负载。100A 、O .5
到保证。而对于普通电阻,长时间通100A电流, 长时间通过大电流必然会发热,因此使用过程中必
其自身必然将产生大量热量从而改变阻值,因此必 须使用风扇等降温措施。
须慎重选择负载。本文分别采用CM2磁场线圈和
4
CM2程控稳流电源电流稳定性测试的干
100
A、O.5
Q 滑行变阻器作为负载。CM2磁场线
扰因素控制
m ×16 m ×16
圈自身阻值为O.5 Q ,且为16 m 的
在CM2程控稳流电源电流稳定性测试过程 立 体框架结构,散热面积大,发热现象不明显, 中,现场环境在发生不断的变化,而这些变化很大 阻值变化不大;但在长期稳定性试验过程中,环境 程度上对其测试结果产生影响。这些影响并非电源 温度的变化对其负载线圈阻值有着一定的影响。由航天器环境工程 2008年
第25卷
自身品质闯题,如果附加到测试结果中去,必将使 3 对负载设备的影响。对
于。舵磁场线圈,
由于其自身散热面积非常大,因此因功耗产生的温 测试结果不能真实表现出电源的质量。本文详细分 A、O.5
度变化可以忽略。而对于100 Q滑行变阻 析了测试过程中多种干扰因素对稳定性测试的影 响,并尝试采用一定措施进行屏蔽。 器,长时间通电温度变化很大。本文测
试过程中使
用多台风扇从不同角度对其进行降温,监测结果显
4.1
电磁环境的影响及控制
示,测试过程中,负载电阻的变化没有超过CM2
1 电环境的影响
程控稳流源对负载的要求。
测试现场供电电源的成分非常复杂,来自其他
4.3其他因素的影响及控制
各类试验的高低频噪声非常丰富,测试过程发现,这
些噪声对稳流源输出的影响较为明显。为了减小电网 除上述因素外,还有很多方面影响着测试结
噪声影响,本文使用净化电源对稳流源进行供电。 果,如负载电阻与电源输出的连接处,若有连接不
牢、过分老化氧化或者材料导电率差异较大等现象
2 磁环境的影响
时,容易产生附加电阻,而此附加电阻与负载电阻
CM2航天器磁环境模拟试验室周围用电产生
的磁场以及周围实验室试验所产生的磁场对本文 之和超出要求范围,将直接影响电源输出电流的稳
的测试结果产生一定的影响。基于现场测试点与电 定性。所使用测量标准的稳定性指标必须非常高,
一般要求与被测设备稳定性指标满足三分之一关
源之间距离较远,在测试过程中要使用对讲机。使 用过程中发现对讲机发射的电磁波对测试结果产 系,否则数据处理时需考
虑标准设备引入的误差,
生影响。为了减小磁干扰,本文使用屏蔽线进行测 本文采用的自动测试系统
基士满足测试要求。
试,并尽量选择夜间其他实验室不进行试验的时候 5测量结果
进行测试。 ’
基于零磁通电流互感器技术的电流稳定性自 4.2温度变化的影响及控制
动测试系统实现了对CM2磁环境模拟试验室3台 温度的变化对测量设备、被测设备以及负载设 程控稳流电源的电流稳定性测试,测试结果均符合 备都将产生不同程度的影响。尤其是本文进行的稳
规定
关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定
的技术指标,表l 给出了z方向程控稳流源输 定性测试,所需时间较长,环境温度变化以及测试 出电流为70A的8h稳定性测试结果。
过程仪器自身功耗发热引起的温度变化都较为明 表1 o舵程控稳流电源输出稳定性的测试结果 T.abI e l results oftl 地CM2
oft he
显,这些变化必然对稳定性 测试结果产生影响【2】。 Me勰u血g o呻ut s
缸山ilny
stabilized culTent suppl y
为此,本文采取了一些措施进行控制。
测试时阃:2008年3月2日
1 对测量设备的影响。零磁通电流互感器和高 测试地点 :航天器磁环境 模拟试验室CM2 所用标准设备:数字标准表1281,零磁通电流互感器, 精度数字表自身功耗较小,发热不明显,本文使用 风扇对其降温。分流器长时间通电,温度变化较为 测试条件
设定值/A 测量值/A
时间
70.00 70.16505
明显,因此本文将其置放于便携式油槽中进行恒温。 15:20 1.采用零磁通电
流互感器
技术;
2 对被测设备的影响。被测程控电流源长时 70.00 70.16490
16:20 2.零磁通电流互感器最程
间输出大电流,其内部取样电阻温度急剧升高,若 开关置于100A 量程:
70.oo 70.16482
17:20 3.数字标准表置于lOV
不采取控温措施,不仅输出电流稳定性得不到保 量程,显示位数设为7位半;
障,甚至危及设备安全。因此本文测试过程中对其 70.00 70.165ll
18:20 4.程控稳流电源的控温水
箱设置为10?O .25 ?:
控温系统严格要求,不仅要求能够控温,而且还要 70.oo 70.16526
19:20
5.程控稳流电源采用净化
求具有较高的控温精度。试验表明,水循环控温系 电源供电;
70.00 70.16539
20:20 6.负载为CM2磁场线圈。
统温度控制在lO ?,变化范围不大于?O.1?为 70.oo 70.16527
2I :20
最佳,实际使用时温度值可以根 环境温度作适当 70.oo
70.16508
22:20
调整,控温范围可以放宽至?O.5?。