CN108761240A - 一种用于触点材料电性能模拟试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于触点材料电性能模拟试验装置及试验方法，它涉及一种试验装置及方法。本发明解决目前没有可以直接采用触点零件或组件进行的触点材料电性能试验装置的问题。推头大端加工有与电磁铁外螺纹推杆相应内螺纹盲孔，推头小端部加工有与动触点试件螺纹通孔相配合的外螺纹，电磁铁的外螺纹推杆与推头通过螺纹连接；绝缘支架的每个第一螺纹通孔上螺纹连接有一个导电杆，每个导电杆的一端穿过力传感器与绝缘连接块连接。安装触点试件；调整试件位置，以及动、静触点试件间的触点开距和两者闭合后的压力的预设置；微调工业相机获得清晰动态图像；精确设置动、静触点试件位置；模拟动、静触点试件的闭合和分断过程。本发明用于触点材料电性能模拟试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于触点材料电性能模拟试验装置及试验方法，属于科学仪器与电工材料领域。
背景技术
触点材料是各类高低压电器开关内部完成导通和分断电流的执行部件，同时也是关键部件。触点材料的电性能直接决定了高低压电器的可靠性、稳定性、精确性和使用寿命。目前还没有一种直接采用触点零件或组件进行触点材料电性能试验并实时监测动作过程中关键参数(如触点闭合压力、触点电流、触点电压等)变化的试验装置，致使触点材料电性能的精密测量技术和试验评价技术还存在一定的局限性。因此，如何提供一种触点材料电性能的试验装置，能够满足触点材料在服役环境条件下的原位测试分析及相关的试验评价且不需组装电器成品就可开展相关电性能试验是亟需解决的技术问题。
综上，目前没有可以直接采用触点零件或组件进行的触点材料电性能试验装置。
发明内容
本发明为解决目前没有可以直接采用触点零件或组件进行的触点材料电性能试验装置的问题，进而提供一种用于触点材料电性能模拟试验装置及试验方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
本发明的用于触点材料电性能模拟试验装置包括基座1、电磁铁4、推头5、工业相机8、绝缘支架14、两个三维滑台2、两个电磁铁固定架3、两个磁吹7、两根磁吹固定杆9、两个绝缘连接块11、两个力传感器12和两个导电杆13；两个三维滑台沿基座1的长度方向依次设置在基座1的上端面上，电磁铁4中部设置有可沿基座1长度方向运动的外螺纹推杆，电磁铁4通过两个电磁铁固定架3安装在两个三维滑台2中的一个上端面上，推头5呈阶梯轴状，推头5的大端加工有与电磁铁4外螺纹推杆相应内螺纹盲孔，推头5的小端部加工有与动触点试件6螺纹通孔相配合的外螺纹，电磁铁4的外螺纹推杆与推头5通过螺纹连接；
绝缘支架14安装在两个三维滑台2中余下的一个上端面上，绝缘支架14的立板上沿其高度方向依次设置有两个第一螺纹通孔，绝缘支架14的每个第一螺纹通孔上螺纹连接有一个导电杆13，每个导电杆13的一端穿过力传感器12与绝缘连接块11连接，力传感器12通过导电杆13与控制器相连，两根磁吹固定杆9平行且上下对应安装在绝缘支架14的立板上，每个磁吹固定杆9的一端上安装有一个磁吹7，两个磁吹7上下平行设置，两个绝缘连接块11位于两个磁吹7之间，工业相机8固定在基座1的上端面上且与触点组件对正设置。
进一步地，基座1为矩形板基座，基座1的上端面上均布加工有多个通孔。
进一步地，推头5、绝缘连接块11和绝缘支架14均由聚酰亚胺制成。
进一步地，三维滑台2上设置有沿其长度方向、宽度方向和高度方向上滑动的导轨，三个方向上均设置有调节旋钮。
进一步地，磁吹7由永磁材料制成，磁吹固定杆9由铝棒制成，两个磁吹7相对于触点组件呈上下对称布置。
进一步地，绝缘支架14由水平板和立板构成，水平板和立板固接构成一体，绝缘支架14的截面呈“L”形。
进一步地，绝缘支架14的立板上加工有两个第一螺纹盲孔，磁吹固定杆9两端为外螺纹杆，每根磁吹固定杆9所述的一端上螺纹连接有一个磁吹7，两根磁吹固定杆9的另一端均与绝缘支架14的立板螺纹连接。
进一步地，导电杆13为外螺纹杆，绝缘连接块11的两端均加工有第二盲孔，绝缘连接块11的一端上螺纹连接有静触点试件10，每个导电杆13所述的一端穿过力传感器12与绝缘连接块11的另一端螺纹连接，绝缘连接块11的上端面上加工有第二螺纹通孔，第二螺纹通孔与第二螺纹盲孔垂直且连通设置。
本发明的用于触点材料电性能模拟试验方法步骤如下：
步骤一、将动触点试件6旋紧在推头5上，并采用一个导线夹夹持动触点试件5的中部，完成动触点试件5与控制器的连接；
步骤二、将静触点试件10旋紧在绝缘连接块11所述一端的第二螺纹盲孔内，再用一个带导线的螺钉旋入绝缘连接块11的第二螺纹通孔内直至螺钉与静触点试件10紧密接触；
步骤三、通过旋动三维滑台2的三个方向上的调节旋钮移动动触点试件6的位置，通过旋动另一个三维滑台2的三个方向上的调节旋钮移动静触点试件10的位置，使得动触点试件6和静触点试件10位置的基本调整，以及动触点试件6和静触点试件10间的触点开距和两者闭合后的压力的预设置；
步骤四、微调工业相机8，获得计算机的清晰动态图像；
步骤五、重复步骤三，在基于工业相机8下获得动触点试件6和静触点试件10的位置的精细调整，并对动触点试件6和静触点试件10间的触点开距和两者闭合后的压力进行精确设置；
步骤六、启动电磁铁4，使动触点试件6在设定的速度、行程、频率和推力下做往复运动，以实现模拟动触点试件6与静触点试件10的闭合和分断过程，通过力传感器12测得动触点试件6和静触点试件10在动作过程中的触点闭合压力，通过控制器传输到计算机显示器上进行动作次数-触点闭合压力、动作次数-触点电压、动作次数-触点电流和动作次数-触点压降的显示和记录，通过曲线获得每次动作过程中动触点试件6和静触点试件10的触点闭合压力、触点电压、触点电流、触点压降的实时监测数据，并可根据上述多路数据计算每次触点动作过程中的接触电阻、燃弧能量、回跳能量及时间参数，时间参数包括回跳时间、回跳次数、燃弧时间。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的用于触点材料电性能试验装置设置有三维滑台、电磁铁和工业相机，通过工业相机实现了动触点试件和静触点试件的位置精细调整和参数精确设置；从而可以实现直接采用触点零件或组件进行触点材料电性能试验过程的模拟，还可对触点材料在电性能试验动作过程中的关键参数进行实时监测；具有原理可靠，结构简单、紧凑的优点；
本发明的用于触点材料电性能试验方法操作简单，原理可靠，通过控制器传输到计算机显示器上进行动作次数-触点闭合压力、动作次数-触点电压、动作次数-触点电流和动作次数-触点压降的显示和记录，通过曲线获得每次动作过程中动触点试件和静触点试件的触点闭合压力、触点电压、触点电流、触点压降的实时监测数据，并可根据上述多路数据计算每次触点动作过程中的接触电阻、燃弧能量、回跳能量及时间参数；本发明不但具有良好的科研应用价值，而且对电工材料领域的测试技术及装置的发展有着重要意义。
附图说明
图1是本发明的用于触点材料电性能模拟试验装置的整体结构立体图；
图2是本发明具体实施方式一中动触点试件6与具体实施方式八中静触点试件10的立体结构图。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1～2所示，本实施方式的用于触点材料电性能模拟试验装置包括基座1、电磁铁4、推头5、工业相机8、绝缘支架14、两个三维滑台2、两个电磁铁固定架3、两个磁吹7、两根磁吹固定杆9、两个绝缘连接块11、两个力传感器12和两个导电杆13；两个三维滑台沿基座1的长度方向依次设置在基座1的上端面上，电磁铁4中部设置有可沿基座1长度方向运动的外螺纹推杆，电磁铁4通过两个电磁铁固定架3安装在两个三维滑台2中的一个上端面上，推头5呈阶梯轴状，推头5的大端加工有与电磁铁4外螺纹推杆相应内螺纹盲孔，推头5的小端部加工有与动触点试件6螺纹通孔相配合的外螺纹，电磁铁4的外螺纹推杆与推头5通过螺纹连接；
绝缘支架14安装在两个三维滑台2中余下的一个上端面上，绝缘支架14的立板上沿其高度方向依次设置有两个第一螺纹通孔，绝缘支架14的每个第一螺纹通孔上螺纹连接有一个导电杆13，每个导电杆13的一端穿过力传感器12与绝缘连接块11连接，力传感器12通过导电杆13与控制器相连，两根磁吹固定杆9平行且上下对应安装在绝缘支架14的立板上，每个磁吹固定杆9的一端上安装有一个磁吹7，两个磁吹7上下平行设置，两个绝缘连接块11位于两个磁吹7之间，工业相机8固定在基座1的上端面上且与触点组件对正设置。
三维滑台1的厂家为东莞市盛菱精密机械有限公司，型号为LD80-R-2。
本发明由力传感器12测得并记录动触点和静触点动作过程中的实时触点闭合压力；同时，绝缘连接块11上加工有第二螺纹盲孔，绝缘连接块11上端面的第二螺纹通孔与第二螺纹盲孔垂直且连通设置，可使静触点试件10通过带导线的螺钉与控制器连接，动触点试件6可直接通过导线夹与控制器连接，实现本发明装置具有触点材料电性能试验动作过程中关键参数的实时动态监测的功能，拓展本装置的功能性和通用性。
电磁铁4可沿基座1长度方向做往复运动，且运动的速度、行程、频率和推力可控，如此设计，可使动触点试件6和静触点试件10按设定的速度、行程、频率和推力下做往复运动，实现直接采用触点零件或组件进行触点材料电性能试验模拟，保证与原电器产品动作过程的相似度。
具体实施方式二：如图1所示，本实施方式基座1为矩形板基座，基座1的上端面上均布加工有多个通孔。如此设计，便于加工制作，多个通孔可以起到减重的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图1所示，本实施方式推头5、绝缘连接块11和绝缘支架14均由聚酰亚胺制成。如此设计，可以起到绝缘的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：如图1所示，本实施方式三维滑台2上设置有沿其长度方向、宽度方向和高度方向上滑动的导轨，三个方向上均设置有调节旋钮。如此设计，可实现对动触点试件6和静触点试件10在三个维度上全面的位置调整；结合工业相机8完成动触点试件6和静触点试件10的位置对准，可实现本发明装置对动静触点位置的精细调整和参数的精确设置，提高本装置的通用性和实用性，同时可实现本装置具有记录动态图像、分辨材料微观组织变化状态的功能。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：如图1所示，本实施方式磁吹7由永磁材料制成，磁吹固定杆9由铝棒制成，两个磁吹7相对于触点组件呈上下对称布置。如此设计，可以起到磁吹灭弧的作用；磁吹固定杆9由铝棒制成可以起到不导磁的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式六：如图1所示，本实施方式绝缘支架14由水平板和立板构成，水平板和立板固接构成一体，绝缘支架14的截面呈“L”形。如此设计，结构简单，便于加工固定。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：如图1所示，本实施方式绝缘支架14的立板上加工有两个第一螺纹盲孔，磁吹固定杆9两端为外螺纹杆，每根磁吹固定杆9所述的一端上螺纹连接有一个磁吹7，两根磁吹固定杆9的另一端均与绝缘支架14的立板螺纹连接。如此设计，磁吹7通过磁吹固定杆9螺纹连接在绝缘支架14的立板上，安装拆卸方便。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、四或六相同。
具体实施方式八：如图1所示，本实施方式导电杆13为外螺纹杆，绝缘连接块11的两端均加工有第二盲孔，绝缘连接块11的一端上螺纹连接有静触点试件10，每个导电杆13所述的一端穿过力传感器12与绝缘连接块11的另一端螺纹连接，绝缘连接块11的上端面上加工有第二螺纹通孔，第二螺纹通孔与第二螺纹盲孔垂直且连通设置。如此设计，便于静触点试件10螺纹连接在绝缘连接块11上，便于导电杆13所述的一端穿过力传感器12与绝缘连接块11的另一端螺纹连接，带导线的螺钉旋入绝缘连接块11的第二螺纹通孔内直至螺钉与静触点试件10紧密接触可使静触点试件10通过带导线的螺钉与控制器连接，动触点试件6可直接通过导线夹与控制器连接，实现本发明装置具有触点材料电性能试验动作过程中关键参数的实时动态监测的功能，拓展本装置的功能性和通用性。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：如图1～2所示，本实施方式用于触点材料电性能模拟试验方法是按着以下步骤实现的：
步骤一、将动触点试件6旋紧在推头5上，并采用一个导线夹夹持动触点试件5的中部，完成动触点试件5与控制器的连接；
步骤二、将静触点试件10旋紧在绝缘连接块11所述一端的第二螺纹盲孔内，再用一个带导线的螺钉旋入绝缘连接块11的第二螺纹通孔内直至螺钉与静触点试件10紧密接触；
步骤三、通过旋动三维滑台2的三个方向上的调节旋钮移动动触点试件6的位置，通过旋动另一个三维滑台2的三个方向上的调节旋钮移动静触点试件10的位置，使得动触点试件6和静触点试件10位置的基本调整，以及动触点试件6和静触点试件10间的触点开距和两者闭合后的压力的预设置；
步骤四、微调工业相机8，获得计算机的清晰动态图像；
步骤五、重复步骤三，在基于工业相机8下获得动触点试件6和静触点试件10的位置的精细调整，并对动触点试件6和静触点试件10间的触点开距和两者闭合后的压力进行精确设置；
步骤六、启动电磁铁4，使动触点试件6在设定的速度、行程、频率和推力下做往复运动，以实现模拟动触点试件6与静触点试件10的闭合和分断过程，通过力传感器12测得动触点试件6和静触点试件10在动作过程中的触点闭合压力，通过控制器传输到计算机显示器上进行动作次数-触点闭合压力、动作次数-触点电压、动作次数-触点电流和动作次数-触点压降的显示和记录，通过曲线获得每次动作过程中动触点试件6和静触点试件10的触点闭合压力、触点电压、触点电流、触点压降的实时监测数据，并可根据上述多路数据计算每次触点动作过程中的接触电阻、燃弧能量、回跳能量及时间参数，时间参数包括回跳时间、回跳次数、燃弧时间。
Claims (9)
1.一种用于触点材料电性能模拟试验装置，其特征在于：所述用于触点材料电性能模拟试验装置包括基座(1)、电磁铁(4)、推头(5)、工业相机(8)、绝缘支架(14)、两个三维滑台(2)、两个电磁铁固定架(3)、两个磁吹(7)、两根磁吹固定杆(9)、两个绝缘连接块(11)、两个力传感器(12)和两个导电杆(13)；两个三维滑台沿基座(1)的长度方向依次设置在基座(1)的上端面上，电磁铁(4)中部设置有可沿基座(1)长度方向运动的外螺纹推杆，电磁铁(4)通过两个电磁铁固定架(3)安装在两个三维滑台(2)中的一个上端面上，推头(5)呈阶梯轴状，推头(5)的大端加工有与电磁铁(4)外螺纹推杆相应内螺纹盲孔，推头(5)的小端部加工有与动触点试件(6)螺纹通孔相配合的外螺纹，电磁铁(4)的外螺纹推杆与推头(5)通过螺纹连接；
绝缘支架(14)安装在两个三维滑台(2)中余下的一个上端面上，绝缘支架(14)的立板上沿其高度方向依次设置有两个第一螺纹通孔，绝缘支架(14)的每个第一螺纹通孔上螺纹连接有一个导电杆(13)，每个导电杆(13)的一端穿过力传感器(12)与绝缘连接块(11)连接，力传感器(12)通过导电杆(13)与控制器相连，两根磁吹固定杆(9)平行且上下对应安装在绝缘支架(14)的立板上，每个磁吹固定杆(9)的一端上安装有一个磁吹(7)，两个磁吹(7)上下平行设置，两个绝缘连接块(11)位于两个磁吹(7)之间，工业相机(8)固定在基座(1)的上端面上且与触点组件对正设置。
2.根据权利要求1所述的用于触点材料电性能模拟试验装置，其特征在于：基座(1)为矩形板基座，基座(1)的上端面上均布加工有多个通孔。
3.根据权利要求1或2所述的用于触点材料电性能模拟试验装置，其特征在于：推头(5)、绝缘连接块(11)和绝缘支架(14)均由聚酰亚胺制成。
4.根据权利要求3所述的用于触点材料电性能模拟试验装置，其特征在于：三维滑台(2)上设置有沿其长度方向、宽度方向和高度方向上滑动的导轨，三个方向上均设置有调节旋钮。
5.根据权利要求1、2或4所述的用于触点材料电性能模拟试验装置，其特征在于：磁吹(7)由永磁材料制成，磁吹固定杆(9)由铝棒制成，两个磁吹(7)相对于触点组件呈上下对称布置。
6.根据权利要求5所述的用于触点材料电性能模拟试验装置，其特征在于：绝缘支架(14)由水平板和立板构成，水平板和立板固接构成一体，绝缘支架(14)的截面呈“L”形。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的用于触点材料电性能模拟试验装置，其特征在于：绝缘支架(14)的立板上加工有两个第一螺纹盲孔，磁吹固定杆(9)两端为外螺纹杆，每根磁吹固定杆(9)所述的一端上螺纹连接有一个磁吹(7)，两根磁吹固定杆(9)的另一端均与绝缘支架(14)的立板螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的用于触点材料电性能模拟试验装置，其特征在于：导电杆(13)为外螺纹杆，绝缘连接块(11)的两端均加工有第二盲孔，绝缘连接块(11)的一端上螺纹连接有静触点试件(10)，每个导电杆(13)所述的一端穿过力传感器(12)与绝缘连接块(11)的另一端螺纹连接，绝缘连接块(11)的上端面上加工有第二螺纹通孔，第二螺纹通孔与第二螺纹盲孔垂直且连通设置。
9.一种利用权利要求1～8中任一权利要求所述的用于触点材料电性能模拟试验装置的试验方法，其特征在于所述用于触点材料电性能模拟试验方法是按着以下步骤实现的：
步骤一、将动触点试件(6)旋紧在推头(5)上，并采用一个导线夹夹持动触点试件(5)的中部，完成动触点试件(5)与控制器的连接；
步骤二、将静触点试件(10)旋紧在绝缘连接块(11)所述一端的第二螺纹盲孔内，再用一个带导线的螺钉旋入绝缘连接块(11)的第二螺纹通孔内直至螺钉与静触点试件(10)紧密接触；
步骤三、通过旋动三维滑台(2)的三个方向上的调节旋钮移动动触点试件(6)的位置，通过旋动另一个三维滑台(2)的三个方向上的调节旋钮移动静触点试件(10)的位置，使得动触点试件(6)和静触点试件(10)位置的基本调整，以及动触点试件(6)和静触点试件(10)间的触点开距和两者闭合后的压力的预设置；
步骤四、微调工业相机(8)，获得计算机的清晰动态图像；
步骤五、重复步骤三，在基于工业相机(8)下获得动触点试件(6)和静触点试件(10)的位置的精细调整，并对动触点试件(6)和静触点试件(10)间的触点开距和两者闭合后的压力进行精确设置；
步骤六、启动电磁铁(4)，使动触点试件(6)在设定的速度、行程、频率和推力下做往复运动，以实现模拟动触点试件(6)与静触点试件(10)的闭合和分断过程，通过力传感器(12)测得动触点试件(6)和静触点试件(10)在动作过程中的触点闭合压力，通过控制器传输到计算机显示器上进行动作次数-触点闭合压力、动作次数-触点电压、动作次数-触点电流和动作次数-触点压降的显示和记录，通过曲线获得每次动作过程中动触点试件(6)和静触点试件(10)的触点闭合压力、触点电压、触点电流、触点压降的实时监测数据，并可根据上述多路数据计算每次触点动作过程中的接触电阻、燃弧能量、回跳能量及时间参数，时间参数包括回跳时间、回跳次数、燃弧时间。
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