CN104678177B - 一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试方法和装置，包括以下步骤：通过标准辐射源模拟触头电火花，通过MCU控制器控制电触头接触频率、接触电阻的测量频率，通过四端子法测量电触头的接触电阻，通过放大滤波板去除噪声，得到接触电阻值，在MCU控制器中调用故障检测算法，据此判断绝缘材料对电触头的电气性能影响。本发明通过标准辐射源模拟电火花，通过电触头接触电阻的阻值变化来判断绝缘材料对电触头电气性能的影响，各影响因素均可标准化，以实现绝缘材料的选择。本发明的检测条件客观标准，检测结果可重复，可靠性强。

Description

一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试方法和装置

技术领域

本发明涉及一种绝缘材料的测试领域，尤其涉及一种基于辐射源方式的绝缘材料对电接触性能影响的测试方法和装置。

背景技术

电力行业快速发展，给其他行业带来了众多便利，但是电气火灾事故的频发，也给企业生产、居民生活带来了很大损失和不便。电气线路和用电设备，在经过长时间的过负荷运行或者存在不良的电气连接等情况，导致绝缘层出现老化、破损和接触不良等问题，就可能引发电气事故。绝缘材料的可靠性是电气设备安全稳定运行的重要基础，因此，进行绝缘材料对电接触性能影响的测试评估是有重要意义的。

绝缘材料在高热环境下会部分挥发，沉积在电接触设备表面，给电路造成负担，对电接触表面接触电阻产生影响。目前，对绝缘材料的检测主要关注的是绝缘材料本身的机械损耗、老化等问题(中国专利申请号：201210510916.2)，并没有一种标准的方式方法来检测绝缘材料在电接触装置中对电接触性能造成的影响。因此提出一种标准化的方式来检测绝缘材料对电接触性能的影响。

发明内容

为解决现有绝缘材料对电接触性能影响检测方法的不足，本发明的目的在于提供一种绝缘材料对电接触性能影响的可标准化的测试方法和装置，利用标准辐射源来模拟真实环境中电火花，并通过四端子法测量不同绝缘材料下的电接触表面接触电阻值，分析绝缘材料对电接触性能影响，以实现对绝缘材料的选择。

为实现上述目的，本发明将采用如下技术方案：

本发明提供一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试方法，所述方法利用标准辐射源来模拟真实环境中电接触产生的电火花，通过四端子法测量接触电阻，根据接触电阻的变化来对绝缘材料对电气性能影响做判断。

所述方法包括以下步骤：

①采用伺服电机控制动触头的运动速度和方向，通过MCU控制器设置伺服电机运动方向、速度，带动动触头的运动，从而达到动、静触头开启闭合的目的；在MCU控制器中设定触头材料的接触频率、拨码开关编号与绝缘材料对应关系；

②设定辐射源幅值大小、恒温环境、启动测试；

③在MCU控制器中设定动静触头表面接触电阻检测频率，当动静触头接触次数到达要求时，MCU控制器中发出一个信号给接触电阻测量电路，接触电阻测量电路通过四端子法测量动静触头材料间的接触电阻，经过放大滤波后，将得到的信号传送至MCU控制器的A/D转换模块转换为数字量；

④MCU控制器调用故障检测算法函数进行判断，当接触电阻值连续5次大于设定值时，认定绝缘材料失效，记录下绝缘材料种类、试验时间、接触电阻值、试验条件；更换绝缘材料，改变拨码开关值，重新开始试验，循环往复，直至所有绝缘材料完成试验。

优选的，所述方法采用密闭测试箱，所述的辐射源、绝缘材料、电触头材料以及电触头的支架均位于密闭测试箱中，密闭测试箱保证了绝缘材料的测试环境是恒温的。

本发明还提供一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，包括：

用于模拟真实环境中的电火花的辐射源；

用于电触头接触或分离的伺服电机；

用于伺服电机的控制部件；

用于测量接触电阻的接触电阻测量电路；

用于整个装置的MCU控制器；其中：

MCU控制器发出信号给用于伺服电机的控制部件，控制所述伺服电机的运动时间、速度和方向，MCU控制器按照设定好的检测接触电阻的频率，发送信号至接触电阻检测电路，开启接触电阻检测，并将检测信号返回至MCU控制器保存。

优选地，所述装置进一步包括密闭测试箱，所述的辐射源、被测量的绝缘材料、电触头材料以及电触头的支架均位于密闭测试箱中，密闭测试箱保证了绝缘材料的测试环境是恒温的。

优选地，所述的密闭测试箱内放置有温度控制器，以保证绝缘材料检测是在恒温下进行的电气性能检测。

优选地，所述用于伺服电机的控制部件可以采用伺服电机驱动器。

优选地，所述的MCU控制器，在间隔N次电接触材料接触后测试一次接触电阻。MCU控制器产生一路控制信号给伺服电机驱动器，用于控制伺服电机运动时间、速度和方向，同时对电触头接触次数计数，当到达N次时，发送信号至接触电阻检测电路，开启接触电阻检测。

优选地，所述的接触电阻检测电路的输出信号连接放大滤波电路信号输入端，放大滤波电路的输出端连接于MCU控制器。

优选地，所述的MCU控制器中设有拨码开关，当更换绝缘材料时，改变拨码开关值，一种绝缘材料对应一个拨码开关值。

优选地，所述的MCU控制器内存储下每次测量的接触电阻，可得到同一种绝缘材料在不同温度下，接触电阻随时间的变化，也可得到不同绝缘材料在相同温度下，接触电阻随时间的变化。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明填补了原有技术在这方面的不足，在相同辐射强度下，对每种绝缘材料下的触头材料的接触电阻的检测，通过对接触电阻随时间的变化特征，判断该绝缘材料是否适合在中低压电器开关中使用。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的装备简图。

图中，1是绝缘材料，2是辐射源，3是动触头，4是静触头，5是固定支架，6是弹簧杆，7是凸轮传动装置，8是伺服电机，9是接触电阻测量电路，10是MCU控制器，11是测试箱，12是装备箱。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，图中：作为被测试对象的绝缘材料1、动触头3和静触头4，以及用于固定动、静触头的固定支架5，所述装置包括：

用于模拟真实环境中产生电火花的辐射源2；

用于控制动触头运动的伺服电机系统，包括伺服电机8、凸轮传动装置7、弹簧杆6；

用于伺服电机的控制部件，如伺服电机控制器；

用于测量接触电阻的接触电阻测量电路9；

用于整个装置的MCU控制器10；其中：

MCU控制器10发出信号给伺服电机控制器，控制所述伺服电机的运动时间、速度和方向，MCU控制器按照设定好的检测接触电阻的频率，发送信号至接触电阻检测电路9，开启接触电阻检测，并将检测信号返回至MCU控制器10保存。

本实施例中，所述的接触电阻测量电路9用于接触电阻测量，从动、静触头3、4分别引出一根导线接入接触电阻测量电路输入端中，对测量出的信号做处理后接到MCU控制器10的输入端。

本实施例中，MCU控制器10发送信号至伺服电机驱动器，控制伺服电机工作，凸轮传动装置7在伺服电机的带动下拉动弹簧杆6，使动触头以一速度运动，同时动、静触头分离，一定次数之后，开启接触电阻测量电路。

本实施例中，所述的MCU控制器10内有伺服电机和接触电阻测量电路的控制信号，分别从MCU控制器10输出至伺服电机驱动器和接触电阻测量电路。伺服电机驱动器用于控制伺服电机运动，从MCU控制器接收信号，连接伺服电机。接触电阻测量电路从MCU控制器接收启动信号，检测到的接触电阻信号经处理后会返回MCU控制器储存。

本实施例中，所述的MCU控制器10上有拨码开关，当更换一种绝缘材料时需要改变拨码开关值，每种材料对应一个拨码开关值。

本实施例中，所述的MCU控制器10内置有动静触头基于不同绝缘材料的接触电阻的变化的选择算法。

参照图1，测试时，将绝缘材料放置在密闭测试箱中，动、静触头支架分别固定住触头材料，在MCU控制器10中设定伺服电机运动速度、时间，带动凸轮转动，拉动弹簧杆，带动动触头运动，当动静触头接触次数到达要求时，接触电阻测量电路开始工作。

在MCU控制器10中设置接触电阻测试的间隔次数、每种绝缘材料对应的拨码开关序号，记录每次测量的接触电阻值，当接触电阻大于1毫欧时，记数值加1，当记数值大于5时，自动停止试验，记录试验信息(辐射大小、绝缘材料种类、时间、动静触头接触次数，动静触头接触压力)。

实施例2

本实施例提供一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置的测试方法，所述方法包括以下步骤：

①制定密闭测试箱，以保证测试的恒温环境。

②采用伺服电机控制动触头的运动速度和方向，通过MCU控制器设置伺服电机运动方向、速度，带动动触头的运动，从而达到动、静触头开启、闭合的目的。在MCU控制器中设定触头材料的接触频率、拨码开关编号与绝缘材料对应关系；

③设定辐射源幅值大小、恒温环境、启动测试；辐射源是用于模拟真实环境中电接触产生的电火花的，在整个测试环节都起作用。

④在MCU控制器中设定动静触头表面接触电阻检测频率，当动静触头接触次数到达要求时，MCU控制器中发出一个信号给接触电阻测量电路，接触电阻测量电路通过四端子法测量触头材料间的接触电阻，经过放大滤波后，将得到的信号传送至MCU控制器的A/D转换模块转换为数字量；

⑤MCU控制器调用故障检测算法函数进行判断，当接触电阻值连续5次大于1毫欧(在不同的触电材料该值可以有变化，具体值按经验数据得出)时，认定绝缘材料失效，记录下绝缘材料种类、试验时间、接触电阻值、试验条件等；更换绝缘材料，改变拨码开关值，重新开始试验，循环往复，直至所有绝缘材料完成试验。

本发明填补了原有技术在这方面的不足，在相同辐射强度下，对每种绝缘材料下的触头材料的接触电阻的监测，通过对接触电阻随时间的变化特征，判断该绝缘材料是否适合在中低压电器开关中使用。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

①采用伺服电机控制动触头的运动速度和方向，通过MCU控制器设置伺服电机运动方向、速度，带动动触头的运动，从而达到动、静触头开启闭合的目的；在MCU控制器中设定触头材料的接触频率、拨码开关编号与绝缘材料对应关系；

②设定辐射源幅值大小、恒温环境，启动测试；

③在MCU控制器中设定动静触头表面接触电阻检测频率，当动静触头接触次数到达要求时，MCU控制器中发出一个信号给接触电阻测量电路，接触电阻测量电路通过四端子法测量动静触头材料间的接触电阻，经过放大滤波后，将得到的信号传送至MCU控制器的A/D转换模块转换为数字量；

④MCU控制器调用故障检测算法函数进行判断，当接触电阻值连续5次大于设定值时，认定绝缘材料失效，记录下绝缘材料种类、试验时间、接触电阻值、试验条件；更换绝缘材料，改变拨码开关值，重新开始试验，循环往复，直至所有绝缘材料完成试验。

2.根据权利要求1所述的一种基于辐射源方式的绝缘材料的测试方法，其特征在于，所述方法采用密闭测试箱，所述的辐射源、绝缘材料、触头材料以及电触头的支架均位于密闭测试箱中，密闭测试箱保证了绝缘材料的测试环境是恒温的。

3.一种用于上述任一项权利要求所述方法的基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，其特征在于，所述装置包括：

用于模拟真实环境中的电火花的辐射源；

用于电触头接触或分离的伺服电机；

用于伺服电机的控制部件；

用于测量接触电阻的接触电阻测量电路；

用于整个装置的MCU控制器；其中：

MCU控制器发出信号给用于伺服电机的控制部件，控制所述伺服电机的运动时间、速度和方向，MCU控制器按照设定好的检测接触电阻的频率，发送信号至接触电阻测量电路，开启接触电阻检测，并将检测信号返回至MCU控制器保存。

4.根据权利要求3所述的基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，其特征在于，所述装置进一步包括密闭测试箱，所述的辐射源、被测量的绝缘材料、触头材料以及电触头的支架均位于密闭测试箱中，密闭测试箱保证了绝缘材料的测试环境是恒温的。

5.根据权利要求4所述的基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，其特征在于，所述的密闭测试箱内放置有温度控制器，以保证绝缘材料检测是在恒温下进行的电气性能检测。

6.根据权利要求3所述的基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，其特征在于，所述用于伺服电机的控制部件采用伺服电机驱动器。

7.根据权利要求3所述的基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，其特征在于，所述的接触电阻测量电路的输出信号连接放大滤波电路信号输入端，放大滤波电路的输出端连接于MCU控制器。

8.根据权利要求3-7任一项所述的基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，其特征在于，所述的MCU控制器中设有拨码开关，当更换绝缘材料时，改变拨码开关值，一种绝缘材料对应一个拨码开关值。

9.根据权利要求3-7任一项所述的基于辐射源方式的绝缘材料的测试装置，其特征在于，所述的MCU控制器内存储下每次测量的接触电阻，得到同一种绝缘材料在不同温度下，接触电阻随时间的变化；和/或得到不同绝缘材料在相同温度下，接触电阻随时间的变化。