CN102830347B - 一种电工触点电性能智能实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电工触点电性能智能实验方法。（1）建立一个智能实验单元，智能实验单元由实验主回路电路、嵌入式智能控制装置和触点运动机构构成；嵌入式智能控制装置以微处理器为核心，通过执行程序实现实验流程控制，记录和处理实验数据，利用光纤通信接口传送给外部设备；动触点、定触点与智能实验单元的其它结构绝缘，实验主回路电路电源通过定触点安装夹具上的接线柱接入。（2）提供一种智能实验流程。本发明较好解决了电工触点电性能实验装置的自动化程度和实验结果的可靠性。

Description

一种电工触点电性能智能实验方法

技术领域

本发明涉及一种电工触点电性能智能实验方法。

背景技术

电工触点是开关、继电器、接触器等的关键部件，触点的性能直接影响这些电器的整体性能。触点电性能包括静态性能和动态性能两方面内容，而动态电性能与触点材料、制造工艺、应用条件密切相关，触点电性能实验主要用于新材料和新工艺的筛选、日常生产中的质量控制等。触点电性能实验主要是进行性能对比实验，即在相同环境条件下比较不同材料、不同触点结构、不同制造工艺对触点电性能的影响。实验过程中需要控制的主要环境条件是：触点接触压力、触点间隙、触点超行程、负载电流和功率因数角等。触点电性能实验通过在指定条件下模拟电器触点的开闭操作进行，实验过程长，实验环境差。当前的实验主要为机械式半自动方式，需要人工较多的频繁干预。本发明给出一种基于嵌入式智能控制装置的电工触点电性能智能实验方法。该实验方法由实验流程和智能实验单元构成，可按照预定的程序自动完成实验过程，记录实验结果，其中智能实验单元可以一个单元单独使用，也可多个单元组合使用。

发明内容

本发明目的是提供一种将微处理器、传感器、气动或电动运动控制机构、机械装置相结合的电工触点电性能智能实验方法，利用电流和功率因数可调的交流电源作为实验电源，在实验流程中进行触点的动态检测，利用一个直流恒流源作为辅助电源间隔一定时间周期性的替换实验电源接入触点主回路检测触点的静态电阻，全部流程由嵌入式智能控制装置控制，实现电工触点电性能实验的自动化和智能化。

具体步骤为:

（1）建立一个智能实验单元：

智能实验单元由实验主回路电路、嵌入式智能控制装置和触点运动机构构成。

实验主回路电路电源由两个定触点安装夹具上的接线柱接入，避免动触点部件上大电流引线对动触点的往复运动影响。

嵌入式智能控制装置以微处理器为核心，包括信号检测电路、AD变换电路、功率驱动电路、光电隔离的RS485通信接口电路、光纤通信接口电路和数字显示电路；嵌入式智能控制装置分为微处理器电路B、信号检测电路A、功率驱动电路C三块电路板，整个实验流程由控制程序实现智能控制，控制程序存储在微处理器的程序存储器中，通过RS485通信接口可将多个智能实验单元组成一个现场总线网络，利用光纤通信接口与外部计算机进行信息传送。

触点运动机构由动触点往复运动机构、伺服驱动元件、拉压力传感器、安装嵌入式智能控制装置的金属控制盒、电压检测传感器和电流检测传感器构成；在嵌入式智能控制装置的控制下，动触点往复运动机构由电动或气动伺服驱动元件驱动进行往复运动，带动动触点与定触点按特定的周期闭合与分断，实现电性能实验。

（2）实验流程：

初始状态为触点断开状态，在实验开始时，实验主回路电路电源控制开关闭合，直流恒流源控制开关断开，将实验主回路电路电源接入实验主回路电路，设置实验次数初值N=0，按需要设定静态电阻测试间隔N_S的值、触点往复运动速度、触点闭合周期T_C、触点分断周期T_B，然后启动进入实验过程； 

②启动实验过程后，动触点往复运动由嵌入式智能控制装置控制电动或气动伺服驱动元件使动触点往复运动机构正向运动，使触点1-2，3-4闭合，嵌入式智能控制装置在触点闭合周期T_C内等间隔采样检测100次电压、电流和触点接触压力，经数字滤波后计算动态接触电阻，触点接触压力；

③经过T_C时间后，嵌入式智能控制装置控制电动或气动伺服驱动元件使动触点往复运动机构反向运动，进入触点断开过程，在断开过程，以10us采样周期检测电压和电流，利用电压电流检测值测试触点断开过程的燃弧能量，燃弧时间，同时检测触点分段拉力，以识别触点是否熔焊；

④触点分断到位，同时电弧结束，则进入触点分断周期T_B，选择T_B=T_C，然后执行触点失效算法程序，获得触点失效与否状态标记，等待T_B周期时间结束;

⑤到T_B时间，识别触点是否失效，如果失效，转到步骤⑧结束实验，否则进入第⑥步；

⑥没有失效，实验次数N+1，存储当前实验测试数据，并通过光纤通信接口将实验数据发送给监控PC，然后判断N是否等于N_S的整数倍，如果N是N_S的整数倍，表示到达静态电阻检测周期，进入步骤⑦进行静态电阻测试，否则返回步骤②继续进行实验；

⑦到静态电阻测试时间，则断开实验主回路电路电源控制开关，闭合直流恒流源控制开关，然后驱动动触点往复运动机构正向运动，使触点1-2，3-4闭合，10mA直流恒流源I加到触点对上，通过检测触点间电压计算静态电阻，静态电阻测量完毕，使直流恒流源控制开关断开，然后使实验主回路电路电源控制开关闭合，返回步骤②继续进行实验；

⑧满足实验结束条件，或者接到结束命令，进入该步骤，将实验单元状态信息通过光纤通信接口发送给PC，断开实验主回路电路电源控制开关和直流恒流源控制开关，动触点往复运动机构返回到触点断开位置。

本发明较好解决了电工触点电性能实验装置的自动化程度和实验结果的可靠性。

附图说明

图1为本发明的实验主回路电路原理图。

图2为本发明的触点运动机构结构原理图。

图3为本发明的总电路原理图。

图4为本发明实施实例的智能实验控制电路原理图。

图中标记：1-定触点；2-动触点；3-动触点；4-定触点；5-导电片6-定触点安装夹具；7-伺服驱动元件；8-动触点往复运动机构；9-拉压力传感器；10-电流检测传感器；11-嵌入式智能控制装置；12-电压检测传感器；13-定触点安装夹具；14-绝缘支架。

具体实施方式

实施例：

（1）建立一个智能实验单元：

智能实验单元由实验主回路电路、嵌入式智能控制装置和触点运动机构构成。

如图1所示，实验主回路电路电源经过图1虚线框内的外接负载调整装置的可调电阻R和可调电感L进行实验电流和功率因素调整，送到实验触点1-2，3-4，动触点2和3由图2中的动触点往复运动机构8带动，按要求的周期不断进行往复运动，控制触点1-2，3-4的断开与闭合，伺服驱动元件7使用气动伺服元件。

图2中的1、2、3、4是图1实验主回路电路中的待实验触点1、2、3、4，其中的导电片5安装在绝缘支架14上，而绝缘支架14安装在动触点往复运动机构8上。

图2中的电压检测传感器12检测触点间电压，电流检测传感器10检测实验主回路电流，拉压力传感器9检测触点分断拉力和闭合压力，电压、电流、拉/压力信号送给图3总电路原理图中的嵌入式智能控制装置进行处理。

实验主回路电路电源由两个定触点安装夹具上的接线柱接入，避免动触点部件上大电流引线影响动触点的往复运动，动触点作往复运动使触点1和2，3和4闭合，实验主回路电路电源经过外部KM1，R、L、实验触点1、2、3、4构成实验主回路电路。

嵌入式智能控制装置11安装在金属控制盒内，控制盒安装在触点运动机构的安装板上。

嵌入式智能控制装置11以微处理器为核心，如图4所示，包括信号检测与处理电路、AD变换电路、功率驱动电路、光电隔离的RS485通信接口电路、光纤通信接口电路、数字显示电路；嵌入式智能控制装置分为微处理器电路B、信号检测电路A和功率驱动电路C三块电路板，整个实验流程由控制程序实现智能控制，控制程序存储在微处理器的程序存储器中，通过RS485通信接口将多个智能实验单元组成一个现场总线网络，利用光纤通信接口与外部计算机进行信息传送，允许手动方式启动运行或者通过通信接口接收到的命令进行控制，通过PC选择动触点的往复运动频率、电流、功率因数、静态电阻测试周期Ns等参数。

（2）实验流程：

初始状态为触点断开状态，在实验开始时，实验主回路电路电源控制开关KM1闭合，直流恒流源控制开关KM2断开，将实验主回路电路电源接入实验触点主回路，设置实验次数初值N=0，按需要设定静态电阻测试间隔N_S的值、触点往复运动速度、触点闭合周期T_C、触点分断周期T_B，然后启动进入实验过程。 

②启动实验过程后，动触点往复运动由嵌入式智能控制装置控制电动或气动伺服驱动元件使动触点往复运动机构正向运动，使触点1-2，3-4闭合，嵌入式智能控制装置在触点闭合周期T_C内等间隔采样检测100次电压、电流、触点接触压力，经数字滤波后计算动态接触电阻，触点接触压力。

③经过T_C时间后，嵌入式智能控制装置控制气动伺服驱动元件使动触点往复运动机构反向运动，进入触点断开过程，在断开过程，以10us采样周期检测电压和电流，利用电压电流检测值测试触点断开过程的燃弧能量，燃弧时间，同时检测触点分段拉力，以识别触点是否熔焊。

④触点分断到位，同时电弧结束，则进入触点分断周期T_B，选择T_B=T_C，然后执行触点失效算法程序，获得触点失效与否状态标记，等待T_B周期时间结束。

⑤到T_B时间，识别触点是否失效，如果失效，转到步骤⑧结束实验，否则进入第⑥步。

⑥没有失效，实验次数N+1，存储当前实验测试数据，并通过光纤通信接口将实验数据发送给监控PC，然后判断N是否等于N_S的整数倍，如果N是N_S的整数倍，表示到达静态电阻检测周期，进入步骤⑦进行静态电阻测试，否则返回步骤②继续进行实验。

⑦到静态电阻测试时间，则断开实验主回路电路电源控制开关KM1，闭合直流恒流源控制开关KM2，然后驱动动触点往复运动机构正向运动，使触点1-2，3-4闭合，10mA直流恒流源I加到触点对上，通过检测触点间电压计算静态电阻，静态电阻测量完毕，使直流恒流源控制开关KM2断开，然后使实验主回路电路电源控制开关闭合，返回步骤②继续进行实验。

⑧满足实验结束条件，或者接到结束命令，进入该步骤，将实验单元状态信息通过通信光纤接口发送给PC，断开实验主回路电路电源控制开关和直流恒流源控制开关，动触点往复运动机构返回到触点断开位置。

实施例2：

   动触点往复运动伺服驱动元件7使用伺服电机，其它与实施例1相同。

Claims (1)

1.一种电工触点电性能智能实验方法，其特征在于具体步骤为:

建立一个智能实验单元：

智能实验单元由实验主回路电路、嵌入式智能控制装置和触点运动机构构成；

实验主回路电路电源由两个定触点安装夹具上的接线柱接入，避免动触点部件上大电流引线对动触点的往复运动影响；

嵌入式智能控制装置以微处理器为核心，包括信号检测电路、AD变换电路、功率驱动电路、光电隔离的RS485通信接口电路、光纤通信接口电路和数字显示电路；嵌入式智能控制装置分为微处理器电路B、信号检测电路A、功率驱动电路C三块电路板，整个实验流程由控制程序实现智能控制，控制程序存储在微处理器的程序存储器中，通过RS485通信接口可将多个智能实验单元组成一个现场总线网络，利用光纤通信接口与外部计算机进行信息传送；

触点运动机构由动触点往复运动机构、伺服驱动元件、拉压力传感器、安装嵌入式智能控制装置的金属控制盒、电压检测传感器和电流检测传感器构成；在嵌入式智能控制装置的控制下，动触点往复运动机构由电动或气动伺服驱动元件驱动进行往复运动，带动动触点与定触点按特定的周期闭合与分断，实现电性能实验；

    （2）实验流程：

初始状态为触点断开状态，在实验开始时，实验主回路电路电源控制开关闭合，直流恒流源控制开关断开，将实验主回路电路电源接入实验主回路电路，设置实验次数初值N=0，按需要设定静态电阻测试间隔N_S的值、触点往复运动速度、触点闭合周期T_C、触点分断周期T_B，然后启动进入实验过程； 

②启动实验过程后，动触点往复运动由嵌入式智能控制装置控制电动或气动伺服驱动元件使动触点往复运动机构正向运动，使触点1-2，3-4闭合，嵌入式智能控制装置在触点闭合周期T_C内等间隔采样检测100次电压、电流和触点接触压力，经数字滤波后计算动态接触电阻，触点接触压力；

③经过T_C时间后，嵌入式智能控制装置控制电动或气动伺服驱动元件使动触点往复运动机构反向运动，进入触点断开过程，在断开过程，以10us采样周期检测电压和电流，利用电压电流检测值测试触点断开过程的燃弧能量，燃弧时间，同时检测触点分段拉力，以识别触点是否熔焊；

④触点分断到位，同时电弧结束，则进入触点分断周期T_B，选择T_B=T_C，然后执行触点失效算法程序，获得触点失效与否状态标记，等待T_B周期时间结束;

⑤到T_B时间，识别触点是否失效，如果失效，转到步骤⑧结束实验，否则进入第⑥步；

⑥没有失效，实验次数N+1，存储当前实验测试数据，并通过光纤通信接口将实验数据发送给监控PC，然后判断N是否等于N_S的整数倍，如果N是N_S的整数倍，表示到达静态电阻检测周期，进入步骤⑦进行静态电阻测试，否则返回步骤②继续进行实验；

⑦到静态电阻测试时间，则断开实验主回路电路电源控制开关，闭合直流恒流源控制开关，然后驱动动触点往复运动机构正向运动，使触点1-2，3-4闭合，10mA直流恒流源I加到触点对上，通过检测触点间电压计算静态电阻，静态电阻测量完毕，使直流恒流源控制开关断开，然后使实验主回路电路电源控制开关闭合，返回步骤②继续进行实验；

⑧满足实验结束条件，或者接到结束命令，进入该步骤，将实验单元状态信息通过光纤通信接口发送给PC，断开实验主回路电路电源控制开关和直流恒流源控制开关，动触点往复运动机构返回到触点断开位置。