CN210981760U - 一种基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置及测量方法。该测量装置包括测量部；所述测量部包括磁体和磁通门传感器组件；所述磁通门传感器组件包括至少一个沿第一方向排列的磁通门传感器；所述磁体与所述磁通门传感器组件之间沿所述第一方向设有间距，所述磁体沿所述第一方向靠近或者远离所述磁通门传感器组件来实现断路器机械特性的测量；其中，所述第一方向为断路器连杆的运动方向。该测量装置中含有彼此分开的磁体和磁通门传感器，磁体与磁通门传感器之间形成非接触式的相对运动，具有较长的使用寿命和便捷的安装方式。

Description

一种基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置

技术领域

本申请涉及一种基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置，属于高压断路器测试设备技术领域。

背景技术

高压断路器是电力系统中重要的电气设备。在高压断路器出厂检验、交接、定检、在线监测中均需测试高压断路器的机械特性。而主触头的行程-时间曲线和合、分闸速度测量是机械特性试验中的重要项目。

现在的行程-时间曲线和合、分闸速度测量传感器从形式上分为直线型和旋转角度型。直线型传感器采用直线位移传感器，原理为电位器式，其结构由两部分组成：传感器静止本体和拉杆，拉杆滑动安装在传感器静止本体的滑槽上。使用时将拉杆与高压断路器连杆固定连接，传感器静止本体经固定安装支架固定于高压断路器本体。

然而，在实际的测试过程中，由于高压断路器合、分闸时振动很大，导致传感器静止本体会发生颤动，并且断路器连杆在合、分闸时的运动轨迹并不是完全的直线运动，由于传感器静止本体与拉杆之间为接触式连接，因此当断路器连杆带动传感器的拉杆运动时，导致拉杆与传感器静止本体之间产生作用力(一方面断路器连杆带动拉杆作非完全直线运动，另一方面拉杆又需沿着传感器静止本体作直线运动，因此传感器拉杆与传感器静止本体之间会产生具有破环效果的作用力)，容易造成传感器损坏。因此迫切需要一种不易损坏、安装简单的传感器。

实用新型内容

根据本申请的一个方面，提供了一种基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置，该测量装置中含有彼此分开的磁体和磁通门传感器，磁体与磁通门传感器之间形成非接触式的相对运动，二者之间没有具有破坏效果的相互作用力，因此测量装置具有较长的使用寿命和便捷的安装方式。

一种基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置，包括测量部；

所述测量部包括磁体和磁通门传感器组件；

所述磁通门传感器组件包括至少一个沿所述第一方向排列的磁通门传感器；

所述磁体与所述磁通门传感器组件之间沿所述第一方向设有间距，所述磁体沿所述第一方向靠近或者远离所述磁通门传感器组件来实现断路器机械特性的测量；

其中，所述第一方向为断路器连杆的运动方向。

可选地，所述磁体与所述磁通门传感器组件位于同一直线上。

可选地，所述磁通门传感器组件包括两个磁通门传感器。

可选地，所述两个磁通门传感器之间的间距为5～100mm。

可选地，所述测量部还包括磁体固定件，所述磁体通过所述磁体固定件固定在断路器的连杆上。

可选地，所述测量部还包括电路板，所述磁通门传感器排列在所述电路板上。

可选地，所述电路板为一个。

可选地，所述测量部还包括支撑件，所述电路板通过所述支撑件安装在断路器的本体上。

可选地，所述支撑件包括磁通门传感器固定件和机械臂，所述磁通门传感器固定件固定在所述断路器的本体上，所述机械臂的一端与所述磁通门传感器固定件连接，所述机械臂的另一端与所述电路板连接，所述机械臂进行万向调整。

可选地，所述磁体为永磁性磁钢。

可选地，所述测量装置还包括信号处理部，所述信号处理部与所述测量部中的磁通门传感器组件电连接用于处理所述磁通门传感器的输出信号。

本申请能产生的有益效果包括：

现有技术中，在6kV及以上高压断路器机械特性试验中，需要测量主触头的行程-时间曲线和合、分闸速度。机械特性试验中使用的直线型传感器，其传感器静止本体固定在高压断路器本体上，其拉杆固定在高压断路器连杆上，传感器静止本体与拉杆直接接触式连接，当断路器连杆在合、分闸时所形成非完全直线运动轨迹时，由于断路器连杆的非直线运动导致传感器拉杆产生非直线运动，而传感器拉杆同时也需要沿传感器静止本体的轨道作直线运动，这样在传感器拉杆与传感器静止本体的连接部分会产生破坏力，容易造成传感器损坏。

本申请所提供的基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置，该测量装置中含有彼此分开的磁体和磁通门传感器。断路器的连杆带动磁体作直线运动，同时磁体沿第一方向靠近或者远离磁通门传感器组件，磁体与磁通门传感器之间形成非接触式的相对运动，永磁体磁铁距离磁通门传感器的距离远近会在磁通门传感器上产生不同的磁感应强度，进而磁通门传感器输出电压会发生变化；

当断路器连杆在合、分闸时作不完全直线运动(实际测试过程)，由于磁体与磁通门传感器的非接触式运动，避免了现有技术中直线型传感器中的拉杆与传感器静止本体由于直接接触式连接而产生的相互作用力，从而避免了该作用力对传感器的损坏，本申请所提供的测量装置具有较长的使用寿命和便捷的安装方式。

附图说明

图1为本申请一种实施方式中断路器机械特性的测量装置；

图2为图1中的测量装置安装到断路器上的组装结构示意图；

图3为本申请另一种实施方式中断路器机械特性的测量装置；

图4为图3中的测量装置安装到断路器上的组装结构示意图。

部件和附图标记列表：

100测量部； 101磁体；

102磁通门传感器； 103磁体固定件；

104电路板； 105机械臂；

106磁通门传感器固定件； 107磁通门传感器输出线；

200信号处理部； 201 A/D转换器；

202 CPU处理器；

1断路器的连杆； 2断路器的本体；

3断路器的拐臂； 4断路器操作机构驱动轴。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一些可能的实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

一种基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置，包括测量部；测量部包括磁体和磁通门传感器组件；磁通门传感器组件包括至少一个沿第一方向排列的磁通门传感器；磁体与磁通门传感器组件之间沿第一方向设有间距，磁体沿第一方向靠近或者远离磁通门传感器组件来实现断路器机械特性的测量，其中，第一方向为断路器连杆的运动方向。

具体地，磁通门传感器是一种用于测量磁场磁感应强度的传感器。磁通门传感器的输出电压与被测磁场的磁感应强度成线性关系，是一种灵敏度很高的磁场测量器件。利用这一特性可以将永磁体磁铁和磁通门传感器组成一个行程测量的组件，永磁体磁铁距离磁通门传感器的距离远近会在磁通门传感器上产生不同的磁感应强度，进而磁通门传感器输出电压会发生变化。永磁体磁铁距磁通门传感器间的距离与永磁体磁铁在磁通门传感器上产生的磁感应强度是一个非线性关系。

本申请中的第一方向为断路器连杆的运动方向，连杆作直线运动。

在进行测量时，磁体固定在断路器的连杆上，连杆沿第一方向作直线运动，从而带动磁体随连杆沿第一方向运动。磁通门传感器安装在断路器的本体上。磁体与磁通门传感器组件之间沿第一方向设有间距，磁体在断路器连杆的驱动下朝向或者背离磁通门传感器组件作直线运动。

可选地，磁体与磁通门传感器组件位于同一直线上。

当磁体与磁通门传感器位于同一直线上，磁通门传感器可以更准确得接受二者之间距离信号，从而准确的获得连杆以及主触头的行程。

由于磁体外部的磁力线是由N极发出回到S极，因此本申请中将磁体的NS极横向放置，即NS极连线与磁通门传感器组件位于同一直线上。

可选地，磁通门传感器为一个或者两个。

在一个具体的示例中，磁通门传感器组件包括一个磁通门传感器，磁体与磁通门传感器位于同一直线，磁体沿第一方向远离或者靠近磁通门传感器。

在另一个具体的示例中，磁通门传感器组件包括两个磁通门传感器，磁体与两个磁通门传感器均位于同一直线，磁体沿第一方向远离或者靠近两个磁通门传感器。实际测试过程中，断路器通常安装于具有强电磁场的变电站中，利用两个磁通门传感器，可以消除因地磁和周围磁场影响而产生的误差，提高测量精度。

可选地，两个磁通门传感器之间的间距为5～100mm。

优选地，两个磁通门传感器之间的间距为10mm。

可选地，测量部还包括磁体固定件，磁体通过磁体固定件固定在断路器的连杆上。

具体地，在一个具体的实施方式中，磁体固定件为一个V型的夹具，具体来说，磁体固定件包括螺栓和一面开口的折型框，螺栓固定在折型框的一个侧壁上，折型框与螺栓相对的内侧面内凹形成V型内凹面，螺栓的一端与一个V型构件连接，该V型构件与折型框的V型内凹面相互配适以使磁体固定件可以固定在圆型或方型连杆上。磁体粘附或者吸附在折型框的外表面，折型框通过螺栓可拆卸地固定在高压断路器连杆上。

可选地，测量部还包括电路板，磁通门传感器排列在电路板上。

可选地，所述电路板为一个或者多个。

具体地，在一个具体的实施方式中，电路板可以为一块整体电路板，一个或者多个磁通门传感器安装在电路板上，且与电路板电连接，电路板与磁通门传感器输出线连接用于输出磁通门传感器中的电信号。

可选地，测量部还包括支撑件，电路板通过支撑件安装在断路器的本体上。

具体地，在一个示例中，支撑件包括磁通门传感器固定件和连接杆，磁通门传感器固定件固定在断路器的本体上，连接杆的一端与磁通门传感器固定件连接，连接杆的另一端与电路板连接，磁通门传感器固定件和连接杆可以为一体结构，或者也可以为可拆卸连接。磁通门传感器固定件的结构与磁体固定件的结构类似，此处不再赘述。

磁通门传感器固定件最好固定在断路器本体的合适的平面上，以实现稳定的连接。

可选地，支撑件包括磁通门传感器固定件和机械臂，磁通门传感器固定件固定在断路器的本体上，机械臂的一端与磁通门传感器固定件连接，机械臂的另一端与电路板连接，机械臂可以万向调整，用于调整磁体与磁通门传感器间距。

本示例中的机械臂可以进行万向转动，带动与机械臂连接的电路板及磁通门传感器移动，从而调整磁通门传感器与磁体的相对位置，实现更好的测试效果。

可选地，磁体为永磁性磁钢。

可选地，测量装置还包括信号处理部，信号处理部与测量部中的磁通门传感器组件电连接用于处理磁通门传感器的输出信号。

具体地，信号处理部包括A/D转换器和CPU处理器。A/D转换器一方面通过磁通门传感器输出线与磁通门传感器电连接，A/D转换器另一方面与CPU处理器连接。CPU处理器与非易失性存储器连接。

由于磁铁距磁通门传感器的距离与磁铁在磁通门传感器上产生的磁感应强度是一个非线性关系。磁通门传感器输出的电压与磁铁距磁通门传感器间的距离也就是非线性关系。因此断路器测试仪出厂时需要将所配磁通门传感器与磁铁的非线性关系曲线数据存入仪器内部的非易失性存储器。

下面介绍本申请提供的基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置的测量方法；

进行断路器机械特性测量时，将所述磁体固定在所述断路器的连杆上，将所述磁通门传感器组件固定在所述断路器的本体上；

所述断路器机械特性包括行程-时间曲线、合闸速度、分闸速度。

实施例1

图1为本实施例中断路器机械特性的测量装置的结构示意图，图2图1中的测量装置安装到断路器上的组装结构示意图。下面结合图1和图2对本实施例进行说明。

如图1和图2所示，断路器机械特性的测量装置包括测量部100，测量部100包括磁体101和磁通门传感器组件，磁体101通过磁体固定件103固定在断路器的连杆1的下方，磁通门传感器组件包括一个磁通门传感器102，磁体101与磁通门传感器102位于同一直线上，且NS极连线方向为第一方向。磁通门传感器102连接在电路板104上，磁通门传感器102与磁体101沿第一方向间隔一段距离，电路板104与机械臂105的一端连接，机械臂105的另一端与磁通门传感器固定件106连接，磁通门传感器固定件106固定在断路器的本体2上，电路板104的一端引出磁通门传感器输出线107。

断路器机械特性的测量装置还包括信号处理部200，信号处理部200包括A/D转换器201和CPU处理器202，CPU处理器202与非易失性存储器连接。磁通门传感器输出线107与A/D转换器201连接，A/D转换器与CPU处理器202连接。

请继续参考图2，断路器的连杆1与断路器的拐臂3连接，断路器的拐臂3与断路器操作机构驱动轴4连接，连杆1远离拐臂3的一端与断路器的主触头连接(图中未示出)。

当断路器的连杆1在合、分闸时，其轨迹并不是完全的直线运动，连杆1驱动磁体101沿第一方向一同运动。在磁体101运动时，其与磁通门传感器102之间的距离发生变化，从而输出不同的电压信号，经过A/D转换器201和CPU处理器202处理，得到行程-时间曲线以及合、分闸速度。由于磁体101和磁通门传感器102之间为非接触的，因此连杆1是非完全直线运动不会导致磁体101和磁通门传感器102之间产生相互作用力，从而实现了断路器机械特性测量装置的长的使用寿命。

实施例2

图3为本实施例中断路器机械特性的测量装置的结构示意图，图4是图3中的测量装置安装到断路器上的组装结构示意图。下面结合图3和图4对本实施例进行说明。

本实施例与实施例1的区别在于，在电路板104上安装有两个磁通门传感器102，这两个磁通门传感器102与磁体101沿第一方向排列在一条直线上，两个磁通门传感器102之间的间距为10mm。

在实际进行测量时，由于有地磁和周围磁场的存在，为了提高测量精度，需要将这些干扰磁场产生的误差消除。方法是：将两个磁通门传感器按照一定的间距例如本实施例中的10mm排列安装，这时磁通门传感器上有磁铁产生的磁场和干扰磁场。由于周围干扰磁场对两个磁通门传感器作用的磁感应强度是相同的。所产生的误差电压值也是相同的。通过测量两个磁通门传感器的输出并计算差值可以滤除干扰磁场所产生的误差。这样就可以精确的测量出磁体的运动曲线了。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种基于磁通门传感器的断路器机械特性的测量装置，其特征在于，包括测量部；

所述测量部包括磁体和磁通门传感器组件；

所述磁通门传感器组件包括至少一个沿第一方向排列的磁通门传感器；

所述磁体与所述磁通门传感器组件之间沿所述第一方向设有间距，所述磁体沿所述第一方向靠近或者远离所述磁通门传感器组件来实现断路器机械特性的测量；

其中，所述第一方向为断路器连杆的运动方向。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述磁体与所述磁通门传感器组件位于同一直线上。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述磁通门传感器组件包括两个磁通门传感器。

4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述两个磁通门传感器之间的间距为5～100mm。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量部还包括磁体固定件，所述磁体通过所述磁体固定件固定在断路器的连杆上。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量部还包括电路板，所述磁通门传感器排列在所述电路板上。

7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述测量部还包括支撑件，所述电路板通过所述支撑件安装在断路器的本体上；

所述支撑件包括磁通门传感器固定件和机械臂，所述磁通门传感器固定件固定在所述断路器的本体上，所述机械臂的一端与所述磁通门传感器固定件连接，所述机械臂的另一端与所述电路板连接；

所述机械臂进行万向调整。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述磁体为永磁性磁钢。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括信号处理部，所述信号处理部与所述测量部中的磁通门传感器组件电连接，用于处理所述磁通门传感器的输出信号。

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