CN103308387A - 电触头材料的静熔焊力测试装置及其测试方法 - Google Patents

电触头材料的静熔焊力测试装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电触头材料的静熔焊力测试装置及其测试方法，用于对所有电器开关中使用的电触头材料进行静熔焊力测量。本装置由固定系统、施力系统和测试系统组成，其中固定系统主要包括固定轴、固定螺母、固定板、平衡轴和固定座，施力系统主要包括伺服电机、支撑轴、螺杆螺母和杠杆，测试系统主要包括夹具、压力传感器、数据采集器。通过施力系统对动静触点施加固定规定的压力闭合后加载规定的电流-时间，再由施力系统施加一定拉力将动静触点分离，最终由测试系统完成电触头材料静熔焊力的测量。

Description

电触头材料的静熔焊力测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种电触头材料的性能的测试装置和方法，具体是指电触头材料的静熔焊力测试装置及其测试方法。
背景技术
电触头材料加工成相应的触头应用断路器等电力元件中，触头工作时，由接触电阻的发热使导电斑点及其附近的金属熔化而焊接，这种情况下产生的熔焊称为静熔焊，它多半在固定接触联接或接触力足够大的闭合状态触头中出现。
触头熔焊一般都在短路电流或短时强脉冲电流通过时发生，电流通过一对处于闭合状态的触头，使电流由零逐渐增大，当电流达到一定数值时，触头接触内表面斑点薄层金属刚刚开始熔化，接触电阻下降，这时如果切断电流，很容易地就能使触头分开，分开后可以观察到接触表面有轻微的熔化痕迹，这时的电流称为触头开始熔化电流。如果通过触头的电流进一步增大，触头开始熔焊，这时要使触头分开必须施加一定的拉力，该拉力通常被称为触头材料的静熔焊力，触头开始出现熔焊现象的电流称为开始熔焊电流。通过触头的电流再继续增大，使触头基底金属熔为一体，电流越大，熔焊越牢固，熔焊力也越大，直至达到或接近触头基底金属的抗拉强度。
目前没有一种装置能测试电触头材料静熔焊力，仅有三种方法可以进行简单的测试，一种方法是在触点下安置压电晶片，经过放大器放大电流信号，通过峰值电压保持电路指示获得静熔焊力的大小，但是由于压电晶片的转换关系是非线性的，因此测量误差大，测量精度低，成本也较高；第二种方法是在触点下端安置弹簧测力仪，在弹簧拉断触点熔焊时，测力仪获得静熔焊力值，但是由于弹簧易晃动，导致两接触点对位不准确，同时弹簧也存在一定的非线性关系；第三种方法是使用激振器进行测试，但是激振器会产生扭力，影响测量结果。
发明内容
本发明的第一个目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种电触头材料静熔焊力测试装置，该装置具有操作简便、快捷，成本较低，具备高精度、高稳定性、高灵敏度的特点，不易引入实验误差。
本发明的另一个目的是提供一种利用上述装置测试电触头材料性能的测试方法。
    为实现本发明的第一个目的，本发明的技术方案是包括有支架、施力机构和测试机构，所述的支架上设置有水平的安装板，该安装板下垂直固定连接有支撑轴，所述的支撑轴上铰接连接有杠杆，所述的施力机构与杠杆的一端联动配合，所述的杠杆的另一端下方铰接设置有连杆，该连杆的下端固定设置有动触点导电上夹具，所述的测试机构包括有静触点导电下夹具、压力传感器、以及数据采集器，所述的静触点导电下夹具置于压力传感器上，且静触点导电下夹具位于动触点导电上夹具的下方，二者构成相对接触和相向分离配合，所述的静触点导电上下夹具与压力传感器之间设置有第一绝缘片，所述的动触点导电上夹具与连杆之间设置有第二绝缘片。
    进一步设置是所述的施力机构包括有固定于安装板上的电机，该电机联动设置有丝杆，所述的杠杆的一端铰接设置有丝杆螺母，该丝杆螺母与丝杆联动配合设置。
    进一步设置是所述的支架包括有与安装板平行设置的上固定板和下固定板，该上固定板下固定板之间纵向固定设置有多根纵向固定轴，所述的安装板与纵向固定轴成纵向滑移导向配合，且该上固定板上设置有向下的平衡轴，该平衡轴的下端与安装板固定连接设置。
为实现本发明的第二个目的，本发明的技术方案是包括以下步骤：
（1）将触头材料制作成规格的动触点和静触点，将动触点固定于动触点基座上，构成动触点组件，将静触点固定于静触点基座上，构成静触点组件，将动触点组件安装于动触点导电上夹具上，将静触点组件安装于静触点导电下夹具上；
（2）启动电机，利用丝杆驱动丝杆螺母动作，对杠杆的一端施加力，通过杠杆，使得杠杆另一端的动触点导电上夹具向静触点导电下夹具方向靠近，并使得动触点和静触点保持1-100N状态下接触，再在动触点和静触点上施加测试电流，并保持一段时间使动触点和静触点发生熔焊，然后启动电机驱动杠杆，使动触点和静触点分离，数据采集器所示谷底值即为静熔焊力值。
进一步设置是在对动触点和静触点上施加测试电流时，传输电源的正负极电源线保持垂直设置。防止产生洛伦兹力而影响测试结果。
本发明提出了一种电触头材料静熔焊力测试装置，测试装置在轴向测量静熔焊力而与轴向垂直的方向没有位移，可保证触点在实验过程中对位准确，不会引入实验误差 。由于触点与传感器之间是硬连接，没有加入弹簧等容易引起时滞和非线性等因素，实时反映熔焊力情况灵敏度高。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做进一步介绍。
附图说明
图1 为电触头材料静熔焊力测试装置图；
图2a为静触点示意图；
图2b 为动触点示意图；
图3a 为静触点基座示意图；
图3b 为动触点基座示意图。
具体实施方式
    下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示的本发明的具体实施方式，包括有支架1、施力机构和测试机构，本实施例所述的支架1上设置有水平的安装板11，以及与安装板平行设置的上固定板12和下固定板13，该上固定板12下固定板之间纵向固定设置有多根纵向固定轴14，所述的安装板11与纵向固定轴14成纵向滑移导向配合，且该上固定板12上设置有向下的平衡轴121，该平衡轴121的下端与安装板11固定连接设置，如此设置，可以保证安装板11水平，并能根据实际需要对其进行调节。
另外，本实施例该安装板11下垂直固定连接有支撑轴111，所述的支撑轴111上铰接连接有杠杆6，所述的施力机构包括有固定于安装板上的电机21，该电机联动设置有丝杆22，所述的杠杆的一端铰接设置有丝杆螺母23，该丝杆螺母23与丝杆22联动配合设置，所述的杠杆6的另一端下方铰接设置有连杆61，该连杆61的下端固定设置有动触点导电上夹具62，所述的测试机构包括有静触点导电下夹具71、压力传感器72、以及数据采集器，该压力传感器72、以及数据采集器可以采用目前市场上常规的电子衡进行设置，所述的静触点导电下夹具71置于压力传感器72上，且静触点导电下夹具位于动触点导电上夹具62的下方，二者构成相对接触和相向分离配合，所述的静触点导电上下夹具71与压力传感器72之间设置有第一绝缘片74，所述的动触点导电上夹具62与连杆61之间设置有第二绝缘片63。
    利用上述装置进行电触头材料的静熔焊力的测试方法，包括以下步骤：
（1）将触头材料制作成规格的动触点和静触点，如图2b、图2a所示，将动触点铆接固定于动触点基座（图3b所示）上，构成动触点组件，将静触点铆接固定于静触点基座（图3a所示）上，构成静触点组件，将动触点组件安装于动触点导电上夹具上，将静触点组件安装于静触点导电下夹具上；
（2）启动电机，利用丝杆驱动丝杆螺母23动作，对杠杆的一端施加力，通过杠杆，使得杠杆另一端的动触点导电上夹62具向静触点导电下夹具71方向靠近，并使得动触点和静触点保持1-100N状态下接触，再通过动触点导电上夹62和静触点导电下夹具71通电的方式，向在动触点和静触点上施加测试电流，并保持一段时间使动触点和静触点发生熔焊，然后启动电机驱动杠杆6，使动触点和静触点分离，数据采集器所示谷底值即为静熔焊力值。
在对动触点和静触点上施加测试电流时，传输电源的正负极电源线保持垂直设置。
启动电机驱动杠杆6对静触点导电下夹具71卸压至零后，如果动静触点没有发生熔焊则数据采集器所示谷峰值为0且保持不变，若动静触点发生熔焊或不完全熔焊则数据采集器所示谷峰值为一负值且不断减小直至稳定不变，所得稳定负值即为静熔焊力值。
实验例一：触点样品采用Ag-Ag自配对实验，实验压力6.86N，实验电压1.30KV，实验电流3.00 KA,实验次数6次，铜件如图3所示，动静点如图2所示，直径均为5mm，实验结果如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6
熔焊力值 7.84N 7.86N 7.80N 7.81N 7.92N 7.79N
实验例二：触点样品采用AgSnO2-AgSnO2自配对实验，实验压力8.82N实验电压1.50KV，实验电流3.28KA，实验次数6次，铜件如图3所示，动静点如图2所示，直径均为6mm，实验结果如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6
熔焊力值 11.76N 11.66N 11.80N 11.68N 11.71N 11.79N
实验例三：触点样品采用AgCdO-AgCdO自配对实验，实验压力7.84N实验电压1.40KV，实验电流3.12KA，实验次数6次，铜件如图3所示，动静点如图2所示，直径均为6mm，实验结果如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6
熔焊力值 10.52N 10.59N 10.62N 10.48N 10.45N 10.46N
实验例四：触点样品采用Cu(Wt=90%)-Cu(Wt=90%)自配对实验，实验压力3.92N实验电压1.50KV，实验电流3.28KA，实验次数6次，铜件如图3所示，动静点如图2所示，直径均为6mm，实验结果如下：
实验次数 1 2 3 4 5 6
熔焊力值 12.31N 12.25N 12.28N 12.20N 12.30N 12.32N

Claims (5)

1.一种电触头材料的静熔焊力测试装置，其特征在于：包括有支架、施力机构和测试机构，所述的支架上设置有水平的安装板，该安装板下垂直固定连接有支撑轴，所述的支撑轴上铰接连接有杠杆，所述的施力机构与杠杆的一端联动配合，所述的杠杆的另一端下方铰接设置有连杆，该连杆的下端固定设置有动触点导电上夹具，所述的测试机构包括有静触点导电下夹具、压力传感器、以及数据采集器，所述的静触点导电下夹具置于压力传感器上，且静触点导电下夹具位于动触点导电上夹具的下方，二者构成相对接触和相向分离配合，所述的静触点导电上下夹具与压力传感器之间设置有第一绝缘片，所述的动触点导电上夹具与连杆之间设置有第二绝缘片。
2.根据权利要求1所述的一种电触头材料的静熔焊力测试装置，其特征在于：所述的施力机构包括有固定于安装板上的电机，该电机联动设置有丝杆，所述的杠杆的一端铰接设置有丝杆螺母，该丝杆螺母与丝杆联动配合设置。
3.根据权利要求1或2所示的一种电触头材料的静熔焊力测试装置，其特征在于：所述的支架包括有与安装板平行设置的上固定板和下固定板，该上固定板下固定板之间纵向固定设置有多根纵向固定轴，所述的安装板与纵向固定轴成纵向滑移导向配合，且该上固定板上设置有向下的平衡轴，该平衡轴的下端与安装板固定连接设置。
4.一种电触头材料的静熔焊力的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将触头材料制作成规格的动触点和静触点，将动触点固定于动触点基座上，构成动触点组件，将静触点固定于静触点基座上，构成静触点组件，将动触点组件安装于动触点导电上夹具上，将静触点组件安装于静触点导电下夹具上；
（2）启动电机，利用丝杆驱动丝杆螺母动作，对杠杆的一端施加力，通过杠杆，使得杠杆另一端的动触点导电上夹具向静触点导电下夹具方向靠近，并使得动触点和静触点保持1-100N状态下接触，再在动触点和静触点上施加测试电流，并保持一段时间使动触点和静触点发生熔焊，然后启动电机驱动杠杆，使动触点和静触点分离，数据采集器所示谷底值即为静熔焊力值。
5.根据权利要求1或2所示的电触头材料的静熔焊力的测试方法，其特征在于：在对动触点和静触点上施加测试电流时，传输电源的正负极电源线保持垂直设置。
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