CN111190096A - 操动机构负载模拟装置及操动机构出厂试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及操动机构负载模拟装置及操动机构出厂试验方法。操动机构负载模拟装置包括机架、相对机架固定的磁流变阻尼器、与磁流变阻尼器连接的控制装置，机架用于固定待测试的操动机构，磁流变阻尼器用于与待测试的操动机构传动连接以模拟操动机构的负载，控制装置用于控制通入磁流变阻尼器中电流的大小以模拟与待测试操动机构连接的断路器的分合闸阻力。操动机构出厂试验方法包括在待测试的操动机构上传动连接一个磁流变阻尼器，在操动机构开始进行分合闸时，向磁流变阻尼器通电并实时改变通入的电流大小来改变磁流变阻尼器产生的阻尼力的大小以模拟操动机构的负载。上述操动机构负载模拟装置能够准确模拟操动机构的负载。

Description

操动机构负载模拟装置及操动机构出厂试验方法

技术领域

本发明涉及操动机构负载模拟装置及操动机构出厂试验方法。

背景技术

断路器的分合闸主要由操动机构来实现，因此断路器的特性也主要由操动机构来决定，例如分合闸速度、分闸时间以及合闸时间等性能。现有的断路器操动机构有弹簧操动机构、液压操动机构、电磁操动机构等，无论是哪种操动机构，如果不带负载进行空分、空合操作，都会对操动机构自身造成损害。因此，为确保操动机构的可靠性，每台操动机构在出厂前都要带负载进行调试和进行一定次数的操作试验，并且对操动机构的测试必须使用相应的试验模拟装置。

现有的断路器操动机构模拟装置如申请公布号为CN106291345A的中国发明专利申请所示，其包括动力机构和负载模拟机构，负载模拟机构包括密封壳体、设于密封壳体内部的缓冲缸和设于缓冲缸中的活塞，活塞上设有用于与操动机构传动连接的、能够带动活塞一起动作的操作杆，密封壳体中和缓冲缸内均充有0.6MPa的高压气体，活塞将缓冲缸的内腔分为有杆腔和无杆腔，并且活塞上设有连通有杆腔和无杆腔的气孔，气孔形成阻尼通道。当动力机构带动操作杆与活塞一起向有杆腔运动时，活塞对有杆腔中的气体进行压缩，有杆腔中的气体经过气孔进入无杆腔时对活塞产生作用力起缓冲作用；当动力机构带动操作杆与活塞一起向无杆腔运动时，活塞对无杆腔中的气体进行压缩，无杆腔中的气体经过气孔进入有杆腔时对活塞产生作用力起缓冲作用。

上述模拟装置采用气体作为负载进行操动机构的模拟试验，虽然能真实模拟断路器的实际工况，但是模拟时，密封壳体和缓冲缸内充入的气体压力恒定，即气体通过气孔对活塞产生的力也相对固定，由于断路器在分合闸时受到的阻力是不断变化的，使用该模拟装置不能准确的模拟操动机构的负载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操动机构负载模拟装置，以解决现有技术中的断路器操动机构负载模拟装置模拟的准确程度较低的技术问题；本发明的目的还在于提供一种操动机构出厂试验方法。

为实现上述目的，本发明的操动机构负载模拟装置的技术方案是：

操动机构负载模拟装置包括：

机架，用于固定待测试的操动机构；

磁流变阻尼器，相对机架固定，用于与待测试的操动机构传动连接以模拟操动机构的负载；

控制装置，与磁流变阻尼器连接，用于控制通入磁流变阻尼器中电流的大小以模拟与待测试操动机构连接的断路器分合闸阻力。

有益效果：本发明的操动机构负载模拟装置采用磁流变阻尼器模拟操动机构的负载，利用磁流变阻尼器自身的特性，在往磁流变阻尼器的线圈中通电时产生的磁场作用在磁流变液，使磁流变阻尼器产生阻力，该阻力作用在操纵机构上形成操动机构的负载；通过控制装置控制通入磁流变阻尼器电流的大小，能够改变磁流变阻尼器产生的阻力大小，能够较准确模拟出待测试的操动机构的负载，即断路器分合闸过程中的阻力情况。

进一步地，所述控制装置包括电流控制器和用于向电流控制器发送指令的处理器，电流控制器接收到处理器的指令后向磁流变阻尼器输出对应大小的电流。

有益效果：通过处理器和电流控制器能够远程操控调节通入磁流变阻尼器中电流的大小，方便快捷。

进一步地，所述操动机构负载模拟装置还包括设置在磁流变阻尼器的活塞杆上用于检测活塞杆运动速度的速度传感器、用于接收速度传感器检测信号的信号采集器，信号采集器与所述处理器通讯连接，处理器接收到信号采集器反馈的信号后按预定程度计算出磁流变阻尼器在下一时刻需要输出的阻尼力。

有益效果：速度传感器检测的信号最终通过处理器处理，能够直观的计算出磁流变液阻尼器在下一时刻需要输出的阻尼力，进而根据阻尼力调节电流的大小，无需设置额外的检测结构，使整个负载模拟装置的结构简单。

优选地，所述处理器为计算机。

有益效果：操作方便，运算智能，并且计算机上能直观显示出待测试操动机构的各种特性曲线。

进一步地，所述处理器配置有用于显示待测试操动机构的特性曲线的显示屏。

有益效果：使操作人员能够直观观察待测试操动机构的各种特性曲线以准确判断出待测试操动机构是否符合要求。

进一步地，控制装置的控制电路采用开关半导体技术。

有益效果：具有毫秒级快速响应的特点，调节速度快。

本发明的操动机构出厂试验方法的技术方案是：

操动机构出厂试验方法为在待测试的操动机构上传动连接一个磁流变阻尼器，在操动机构开始进行分合闸时，向磁流变阻尼器通电并实时改变通入的电流大小来改变磁流变阻尼器产生的阻尼力的大小以模拟操动机构的负载。

有益效果：采用磁流变阻尼器模拟操动机构的负载，利用磁流变阻尼器自身的特性，在往磁流变阻尼器的线圈中通电时产生的磁场作用在磁流变液，使磁流变阻尼器产生阻力，该阻力作用在操纵机构上形成操动机构的负载；通过控制通入磁流变阻尼器电流的大小，能够改变磁流变阻尼器产生的阻力大小，能够较准确模拟出待测试的操动机构的负载，即断路器分合闸过程中的阻力情况。

进一步地，通入磁流变阻尼器中电流的大小是根据磁流变阻尼器的活塞杆的运动速度计算得出的。

进一步地，通过在活塞杆上设置速度传感器来测量活塞杆的运动速度。

进一步地，通过设置信号采集器接收速度传感器的检测信号，采用处理器对信号采集器采集的信号进行处理，并设置电流控制器接收处理器发送的指令以输出对应大小的电流。

附图说明

图1为本发明的操动机构负载模拟装置的模拟过程示意图。

附图标记说明：1-机架，2-弹簧操动机构，3-磁流变液阻尼器，4-速度传感器，5-信号采集器，6-电流控制器，7-控制计算机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的操动机构负载模拟装置以模拟弹簧操动机构为例进行详细说明，操动机构负载模拟装置的具体实施例：

如图1所示，操动机构负载模拟装置包括机架1和固定安装在机架1上的磁流变液阻尼器3，磁流变液阻尼器为现有技术，使用时，磁流变液阻尼器3的活塞杆与待测试的弹簧操动机构的输出端传动连接。操动机构负载模拟装置还包括与磁流变液阻尼器3电连接的控制装置。本实施例中，控制装置采用半主动控制的形式，其包括处理器和电流控制器6，处理器为控制计算机7，控制计算机7有显示屏，且与电流控制器6控制连接，电流控制器6通过控制电路与磁流变阻尼器3电连接。本实施例中的控制电路采用开关半导体技术，具有毫秒级快速响应的特点；控制计算机7能够向电流控制器发送控制指令，电流控制器在接收到指令后能够控制输出电流的大小。

操动机构负载模拟装置还包括设置在磁流变阻尼器3的活塞杆上的速度传感器4，速度传感器4通过通讯连接有信号采集器5，信号采集器5与控制计算机7通讯连接。速度传感器4能够检测活塞杆的运动速度，并将检测到的速度信号发送给信号采集器5，信号采集器5将采集到的信号反馈给控制计算机7，然后控制计算机7可通过特定的程序对其进行处理。

弹簧操动机构负载模拟装置的模拟过程：首先将待测试的弹簧操动机构2安装在机架1上，并将弹簧操动机构2的输出端通过传动件（图中未显示）与磁流变阻尼器3的活塞杆传动连接，传动件可以为拐臂。在弹簧操动机构2开始进行分合闸时，开启电源，控制计算机7按预先设定的阻尼力与时间对应关系程序向电流控制器6发送指令，电流控制器6按照控制指令输出一定大小的电流，电流通过磁流变阻尼器3的线圈时能够产生磁场，磁流变液在磁场作用下变成具有高粘度、低流动性的流体，从而产生阻尼力，阻尼力作用在活塞杆上进而传递给弹簧操动机构2，形成弹簧操动机构的负载。在弹簧操动机构2分合闸的过程中，速度传感器4全程检测磁流变液阻尼器3的活塞杆的运动状态，并将检测的信号传递给信号采集器5，信号采集器5将接收到的信号反馈给控制计算机7，控制计算机7按照预定的程序计算出磁流变液阻尼器3在下一时刻需要输出的阻尼力，并向电流控制器6发出改变输出电流的指令，电流控制器6按指令实时改变输出电流的大小，进而实时改变通入磁流变阻尼器3中线圈产生的磁场强度，达到调整磁流变阻尼器输出阻尼力大小的要求。控制计算机7依据速度传感器4反馈的信号，重复循环相应的步骤直至分合闸动作结束。

需要说明的是，控制计算机中编辑有特定的程序，能够根据速度传感器检测到的速度数据计算出相应阻尼力的大小，进而得出输出电流的大小；另外，控制计算机能够自动绘制出各个时刻弹簧操动机构的各个特性曲线。控制计算机控制最终磁流变阻尼器输出阻尼力的大小，其调整过程具有可视化与便捷化的特点；磁流变液在磁场作用下，能够在毫秒级时间内连续、可逆的转变为具有高粘度、低流动性的流体，响应速度快。

本发明的操动机构负载模拟装置可代替高压开关产品准确完成对应操动机构的出厂特性调试，该装置能够提高弹簧操动机构与开关产品的分合闸匹配度，缩短装配调试工时，减少生产成本，通过控制通入磁流变阻尼器中电流的大小以实现匹配多款不同弹簧操动机构的功能，提高整个装置的适用性。当然，本发明的操动机构负载模拟装置也同样适用于液压操动机构和电磁操动机构等。

上述实施例中，控制计算机通过速度传感器检测到的速度信号来控制输出电流的大小，在其他实施例中，也可以不设置速度传感器，而在磁流变阻尼器的活塞杆上设置距离传感器，距离传感器用来实时检测活塞杆的运动距离，通过在控制计算机中设定的程序，根据活塞杆的运动距离计算出输出电流的大小。

上述实施例中，处理器为控制计算机，在其他实施例中，处理器也可以采用单片机。

本发明的操动机构出厂试验方法的具体实施例：

操动机构出厂试验方法采用上述实施例中的操动机构负载模拟装置，通过在待测试的操动机构上传动连接一个磁流变阻尼器，在弹簧操动机构开始进行分合闸时，向磁流变阻尼器通电并实时改变通入的电流大小来改变磁流变阻尼器产生的阻尼力的大小以模拟操动机构的负载。具体的试验方法与上述实施例中的操动机构负载模拟装置的模拟过程相同，在此不再赘述。

在其他实施例中，可以通过检测磁流变阻尼器的活塞杆在各个时刻的运动距离来算出通入磁流变阻尼器中电流的大小。

Claims (10)

1.操动机构负载模拟装置，其特征在于，包括：

机架，用于固定待测试的操动机构；

磁流变阻尼器，相对机架固定，用于与待测试的操动机构传动连接以模拟操动机构的负载；

控制装置，与磁流变阻尼器连接，用于控制通入磁流变阻尼器中电流的大小以模拟与待测试操动机构连接的断路器的分合闸阻力。

2.根据权利要求1所述的操动机构负载模拟装置，其特征在于，所述控制装置包括电流控制器和用于向电流控制器发送指令的处理器，电流控制器接收到处理器的指令后向磁流变阻尼器输出对应大小的电流。

3.根据权利要求2所述的操动机构负载模拟装置，其特征在于，所述操动机构负载模拟装置还包括设置在磁流变阻尼器的活塞杆上用于检测活塞杆运动速度的速度传感器、用于接收速度传感器检测信号的信号采集器，信号采集器与所述处理器通讯连接，处理器接收到信号采集器反馈的信号后按预定程度计算出磁流变阻尼器在下一时刻需要输出的阻尼力。

4.根据权利要求2或3所述的操动机构负载模拟装置，其特征在于，所述处理器为计算机。

5.根据权利要求2或3所述的操动机构负载模拟装置，其特征在于，所述处理器配置有用于显示待测试操动机构的特性曲线的显示屏。

6.根据权利要求1所述的操动机构负载模拟装置，其特征在于，控制装置的控制电路采用开关半导体技术。

7.操动机构出厂试验方法，其特征在于，在待测试的操动机构上传动连接一个磁流变阻尼器，在操动机构开始进行分合闸时，向磁流变阻尼器通电并实时改变通入的电流大小来改变磁流变阻尼器产生的阻尼力的大小以模拟操动机构的负载。

8.根据权利要求7所述的操动机构出厂试验方法，其特征在于，通入磁流变阻尼器中电流的大小是根据磁流变阻尼器的活塞杆的运动速度计算得出的。

9.根据权利要求8所述的操动机构出厂试验方法，其特征在于，通过在活塞杆上设置速度传感器来测量活塞杆的运动速度。

10.根据权利要求9所述的操动机构出厂试验方法，其特征在于，通过设置信号采集器接收速度传感器的检测信号，采用处理器对信号采集器采集的信号进行处理，并设置电流控制器接收处理器发送的指令以输出对应大小的电流。

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