CN103728579A - 交流接触器铁心动态吸力检测装置及检测方法 - Google Patents

交流接触器铁心动态吸力检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交流接触器铁心动态吸力检测装置及检测方法。该装置包括下铁心固定凹槽、上铁心固定凹槽、挡板和内置导轨。该方法先用加速度传感器检测上铁心的加速度，保存所述加速度相对于时间的函数曲线
Figure 201410016933X100004DEST_PATH_IMAGE002
，用静态力传感器检测上铁心固定凹槽与内置导轨之间的滑动摩擦力
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，称量上铁心固定凹槽和上铁心的总质量
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；再将以上数据整合到公式中，计算出动态吸力曲线
Figure DEST_PATH_IMAGE008
；最后更改触发相角
Figure DEST_PATH_IMAGE010
值，重复步骤上述步骤，得出其它动态吸力曲线，进而生成吸力曲线簇。本发明的检测方法大大减少了工作量和测量误差。

Description

交流接触器铁心动态吸力检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及一种检测装置及其检测方法，特别涉及一种有利于接触器的电磁系统的研发设计以及性能改善的交流接触器铁心动态吸力检测装置及检测方法，属于低压电器领域。
背景技术
交流接触器铁心的动态吸力分析计算对接触器本身的研发设计有至关重要的指导作用。在产品设计初期或者对成熟产品进行改进的时候，需要校核铁心的动态吸力。因此探索接触器铁心动态吸力的检测方法成为接触器设计领域的一个热门话题。
现有的接触器铁心动态吸力的检测方法是通过静态力传感器获取接触器触头支持在各个不同位置点瞬时吸力来描绘动态吸力曲线，其具体步骤如下： 
调整上铁心和下铁心之间的距离为                                                
Figure 201410016933X100002DEST_PATH_IMAGE001
，用静态力传感器测量线圈通电瞬间的吸力有效值
Figure 309686DEST_PATH_IMAGE002
；调整上铁心和下铁心之间的距离为
Figure 201410016933X100002DEST_PATH_IMAGE003
，用静态力传感器测量线圈通电瞬间的吸力有效值
Figure 955431DEST_PATH_IMAGE004
；调整上铁心和下铁心之间的距离为
Figure 201410016933X100002DEST_PATH_IMAGE005
，用静态力传感器测量线圈通电瞬间的吸力有效值；… ；调整上铁心和下铁心之间的距离为
Figure 201410016933X100002DEST_PATH_IMAGE007
，用静态力传感器测量线圈通电瞬间的吸力有效值
Figure 774160DEST_PATH_IMAGE008
。由
Figure 83919DEST_PATH_IMAGE001
、、
Figure 270366DEST_PATH_IMAGE005
 … 
Figure 673928DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 216905DEST_PATH_IMAGE002
、、
Figure 428761DEST_PATH_IMAGE006
 …
Figure 185364DEST_PATH_IMAGE008
可以描绘出铁心动态吸力曲线。
由于铁心在将要闭合时会存在剧烈抖动，导致触头支持运动轨迹上取点不方便，且该测试方法在固定点测量的时候，上铁心的剧烈抖动会导致上铁心和下铁心左右两个极面不可能平行，进而不能产生稳定的吸力用来采集，从而导致吸力值的测试误差很大，测试结果不准确。因此，该方法有其本身的局限性。
发明内容
针对现有技术中接触器铁心动态吸力检测方法存在的上诉问题，本发明提供一种能够用来进行接触器铁心吸合过程的动态吸力曲线检测的交流接触器铁心动态吸力检测装置及检测方法。
本发明的技术方案如下：
交流接触器铁心动态吸力检测装置，交流接触器铁心包括下铁心、上铁心和线圈，线圈由下铁心固定或支持，所述交流接触器铁心动态吸力检测装置包括下铁心固定凹槽、上铁心固定凹槽、挡板和内置导轨，所述内置导轨固定设置于挡板内侧，所述下铁心被夹紧于下铁心固定凹槽内，所述上铁心被夹紧于上铁心固定凹槽内，下铁心固定凹槽固定于挡板之间，上铁心固定凹槽可沿内置导轨在挡板之间水平或竖直方向运动。
交流接触器铁心动态吸力检测方法，具体包括如下步骤：
A、在上铁心固定凹槽下方安装加速度传感器，设定触发相角
Figure 201410016933X100002DEST_PATH_IMAGE009
，触发电路后，在线圈激励的磁通作用下，上铁心和下铁心之间产生吸力，并吸引上铁心固定凹槽和上铁心沿着导轨向下铁心靠近，此时，加速度传感器检测上铁心的加速度，保存所述加速度相对于时间的函数曲线
Figure 201410016933X100002DEST_PATH_IMAGE011
；
在上铁心固定凹槽下方安装静态力传感器，设定上述相同的触发相角，触发电路后，在线圈激励的磁通作用下，上铁心和下铁心之间产生吸力
Figure 900620DEST_PATH_IMAGE010
，并吸引上铁心固定凹槽和上铁心沿着导轨向下铁心靠近，此时，静态力传感器检测上铁心固定凹槽与内置导轨之间的滑动摩擦力
Figure 511730DEST_PATH_IMAGE012
；
称量上铁心固定凹槽和上铁心的总质量；
B、将步骤A中测得的加速度相对于时间的函数曲线
Figure 662088DEST_PATH_IMAGE011
、上铁心固定凹槽与内置导轨之间的滑动摩擦力
Figure 492903DEST_PATH_IMAGE012
、上铁心固定凹槽和上铁心的总质量
Figure 691803DEST_PATH_IMAGE013
整合到公式
Figure 157420DEST_PATH_IMAGE014
中，计算出动态吸力曲线
Figure 416363DEST_PATH_IMAGE010
；
C、更改触发相角
Figure 233009DEST_PATH_IMAGE009
值，重复步骤A、B，得出其它动态吸力曲线
Figure 970021DEST_PATH_IMAGE010
，进而生成吸力曲线簇。
进一步，步骤A中，采用相角触发器设定触发相角
Figure 555723DEST_PATH_IMAGE009
，采用数字式可调交流电压源给线圈提供额定操作电压，采用加速度信号处理装置接收加速度信号并生成用于示波器接收的同步信号，采用示波器记录和保存加速度相对于时间的函数曲线
Figure 985567DEST_PATH_IMAGE011
。
进一步，步骤A中，采用力传感器信号处理装置接收静态力信号并生成计算机可以处理的信号，采用计算机接收处理后的力信号，并计算出上铁心固定凹槽与内置导轨之间的滑动摩擦力。
进一步，步骤A中，采用精密天平称量上铁心固定凹槽和上铁心的总质量
Figure 63169DEST_PATH_IMAGE013
。
本发明的有益效果是：
本发明实时记录上下铁心吸引过程中的动态加速度值，再把摩擦力的影响考虑在内，可以由软件处理取得的
Figure 768956DEST_PATH_IMAGE011
，进而得出动态吸力的曲线方程。本发明的检测方法大大减少了工作量和测量误差。
附图说明
图1为上下铁心及线圈的结构示意图；
图2为本发明交流接触器铁心动态吸力检测装置的结构示意图；
图3为测量加速度相对于时间的函数曲线
Figure 104123DEST_PATH_IMAGE011
的装置安装示意图；
图4为测量上铁心固定凹槽与内置导轨之间的滑动摩擦力的装置安装示意图。
图中：1、下铁心；2、上铁心；3、线圈；4、数字式可调交流电压源；5、相角触发器；6、交流接触器铁心动态吸力检测装置；7、示波器；8、加速度信号处理装置；9、下铁心固定凹槽；10、挡板；11、内置导轨；12、上铁心固定凹槽；13、加速度传感器；14、静态力传感器；15、力传感器信号处理装置；16、计算机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实现上述目的，本测试方法的步骤如下：
用加速度传感器检测正常工作条件下接触器铁心从开始运动到运动过程结束期间的实时加速度曲线（为
Figure 974176DEST_PATH_IMAGE011
）；用适当精度和量程的天平测量上铁心和连接件以及加速度传感器的总质量（为）；用静态力传感器检测上铁心和连接件在导轨上滑动时的滑动摩擦力（为
Figure 40538DEST_PATH_IMAGE012
）。由牛顿力学定律可得，线圈在同一相角通电后上铁心开始运动到上、下铁心吸合碰撞在一起的瞬间为止的动态吸力曲线（为
Figure 820537DEST_PATH_IMAGE010
）方程式为：
Figure 703043DEST_PATH_IMAGE014
把凹槽连接件12和上铁心2的装配件放在精密天平上，测出总质量并记为
Figure 117843DEST_PATH_IMAGE013
。
图1是接触器中上、下铁心和线圈的一种基本固定方式。线圈3一般由下铁心1固定或支持；上铁心2是可以在接触器内部运动的部件。当给线圈3通额定操作电压时，上铁心2被吸引一直运动到跟下铁心1碰撞后紧密吸持在一起。
图2是本发明交流接触器铁心动态吸力检测装置的结构示意图。固定下铁心1的下铁心固定凹槽9本身是固定不可移动的；挡板10带内置导轨11；上铁心2的运动方向在图2中标出；固定上铁心2的上铁心固定凹槽12可以沿着内置导轨11在挡板之间水平或竖直方向运动；上铁心固定凹槽12下部可安装加速度传感器13或静态力传感器14，图2中显示的是安装加速度传感器13的情况。
图3是一套用加速度传感器测吸力的测试装置示意图。数字式可调交流电压源4给线圈3提供额定操作电压；相角触发器5自动监测交流电源的输出信号，在某一合适的周期内按照设定的相角触发电路，把电能输送到下一级负载；交流接触器铁心动态吸力检测装置6为图2的缩略图；加速度传感器13用以采集上铁心2的运动状态；加速度信号处理装置8用来接收加速度信号并生成用于示波器接收的同步信号；用来显示的示波器7可以记录和保存加速度相对于时间的函数曲线
Figure 60392DEST_PATH_IMAGE011
。
图4是用静态力传感器测量滑动摩擦力的装置示意图。交流接触器铁心动态吸力检测装置6为图2的缩略图，其中加速度传感器13更换为静态力传感器14；力传感器信号处理装置15用于接收静态力信号并生成计算机可以处理的信号；接收处理后的力信号的计算机16可以计算出上铁心固定凹槽12与内置导轨11之间的滑动摩擦力
Figure 560643DEST_PATH_IMAGE012
。
通过相角触发器5设定触发相角
Figure 981260DEST_PATH_IMAGE009
，触发电路后在线圈3激励的磁通作用下，上铁心2和下铁心1之间将产生吸力
Figure 516147DEST_PATH_IMAGE010
，并吸引运动部件上铁心固定凹槽12和上铁心2沿着内置导轨11以图2所示的运动方向向下铁心1靠近。把天平测得的运动部件凹槽连接件上铁心固定凹槽12和上铁心2的总质量
Figure 364017DEST_PATH_IMAGE013
、示波器7采集到的
Figure 850100DEST_PATH_IMAGE011
曲线函数和上铁心固定凹槽12与内置导轨11之间的滑动摩擦力
Figure 74408DEST_PATH_IMAGE012
整合到公式
Figure 463801DEST_PATH_IMAGE014
中，就可以计算出动态吸力曲线
Figure 748151DEST_PATH_IMAGE010
。
更改触发相角
Figure 222995DEST_PATH_IMAGE009
值，可以得出另一组动态吸力曲线
Figure 985415DEST_PATH_IMAGE010
，进而生成吸力曲线簇。
本发明实时记录上下铁心吸引过程中的动态加速度值，再把摩擦力的影响考虑在内，可以由软件处理取得的
Figure 229314DEST_PATH_IMAGE011
，进而得出动态吸力的曲线方程。大大减少工作量和测量误差。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.交流接触器铁心动态吸力检测装置，交流接触器铁心包括下铁心（1）、上铁心（2）和线圈（3），线圈（3）由下铁心（1）固定或支持，其特征在于：所述交流接触器铁心动态吸力检测装置包括下铁心固定凹槽（9）、上铁心固定凹槽（12）、挡板（10）和内置导轨（11），所述内置导轨（11）固定设置于挡板（10）内侧，所述下铁心（1）被夹紧于下铁心（1）固定凹槽（9）内，所述上铁心（2）被夹紧于上铁心固定凹槽（12）内，下铁心固定凹槽（9）固定于挡板（10）之间，上铁心固定凹槽（12）可沿内置导轨（11）在挡板（10）之间水平或竖直方向运动。
2.交流接触器铁心动态吸力检测方法，具体包括如下步骤：
A、在上铁心固定凹槽（12）下方安装加速度传感器（13），设定触发相角                                               
Figure 201410016933X100001DEST_PATH_IMAGE002
，触发电路后，在线圈（3）激励的磁通作用下，上铁心（2）和下铁心（1）之间产生吸力
Figure 201410016933X100001DEST_PATH_IMAGE004
，并吸引上铁心固定凹槽（12）和上铁心（2）沿着内置导轨（11）向下铁心（1）靠近，此时，加速度传感器（13）检测上铁心（2）的加速度，保存所述加速度相对于时间的函数曲线
Figure 201410016933X100001DEST_PATH_IMAGE006
；
在上铁心固定凹槽（12）下方安装静态力传感器（14），设定上述相同的触发相角
Figure 115046DEST_PATH_IMAGE002
，触发电路后，在线圈（3）激励的磁通作用下，上铁心（2）和下铁心（1）之间产生吸力
Figure 65946DEST_PATH_IMAGE004
，并吸引上铁心固定凹槽（12）和上铁心（2）沿着内置导轨（11）向下铁心（1）靠近，此时，静态力传感器（14）检测上铁心固定凹槽（12）与内置导轨（11）之间的滑动摩擦力
Figure 201410016933X100001DEST_PATH_IMAGE008
；
称量上铁心固定凹槽（12）和上铁心（2）的总质量
Figure 201410016933X100001DEST_PATH_IMAGE010
；
B、将步骤A中测得的加速度相对于时间的函数曲线
Figure 622699DEST_PATH_IMAGE006
、上铁心固定凹槽（12）与内置导轨（11）之间的滑动摩擦力
Figure 74146DEST_PATH_IMAGE008
、上铁心固定凹槽（12）和上铁心（2）的总质量
Figure 933518DEST_PATH_IMAGE010
整合到公式
Figure 201410016933X100001DEST_PATH_IMAGE012
中，计算出动态吸力曲线
Figure 604671DEST_PATH_IMAGE004
；
C、更改触发相角
Figure 778163DEST_PATH_IMAGE002
值，重复步骤A、B，得出其它动态吸力曲线
Figure 851161DEST_PATH_IMAGE004
，进而生成吸力曲线簇。
3.根据权利要求2所述的交流接触器铁心动态吸力检测方法，其特征在于：步骤A中，采用相角触发器（5）设定触发相角
Figure 819117DEST_PATH_IMAGE002
，采用数字式可调交流电压源（4）给线圈提供额定操作电压，采用加速度信号处理装置（8）接收加速度信号并生成用于示波器（7）接收的同步信号，采用示波器（7）记录和保存加速度相对于时间的函数曲线
Figure 479031DEST_PATH_IMAGE006
。
4.根据权利要求2所述的交流接触器铁心动态吸力检测方法，其特征在于：步骤A中，采用力传感器信号处理装置（15）接收静态力信号并生成计算机（16）可以处理的信号，采用计算机（16）接收处理后的力信号，并计算出上铁心固定凹槽（12）与内置导轨（11）之间的滑动摩擦力
Figure 190635DEST_PATH_IMAGE008
。
5.根据权利要求2所述的交流接触器铁心动态吸力检测方法，其特征在于：步骤A中，采用精密天平称量上铁心固定凹槽（12）和上铁心（2）的总质量
Figure 118140DEST_PATH_IMAGE010
。
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