專利名稱：開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法及其裝置的制作方法
開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法及其裝置
(一) 技術(shù)領(lǐng)域 . 本發(fā)明涉及電弧試驗(yàn)技術(shù)，具體說(shuō)就是一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯?br> 弧試驗(yàn)方法及其裝置
(二)
背景技術(shù)：
繼電器作為 一種自動(dòng)控制元件目前已廣泛應(yīng)用于軍事和國(guó)民經(jīng) 濟(jì)各部門，是國(guó)防尖端技術(shù)、先進(jìn)的工業(yè)和民用設(shè)備所不可缺少的基 本元件之一p繼電器失效往往給系統(tǒng)帶來(lái)重大的影響，因此繼電器壽 命成為人們研究的焦點(diǎn)。影響繼電器壽命的一個(gè)重要因素是觸點(diǎn)分?jǐn)?時(shí)產(chǎn)生的電弧燒蝕。研究觸點(diǎn)電弧燃燒帶來(lái)的燒蝕情況，根據(jù)燒蝕情 況分析影響壽命的因素、預(yù)測(cè)繼電器的壽命具有重大的理論意義和實(shí) 用價(jià)值。然而，電弧燃燒過(guò)程是流場(chǎng)、熱場(chǎng)、電場(chǎng)及磁場(chǎng)等多場(chǎng)耦合 問(wèn)題，具有求解難度大，計(jì)算結(jié)果難以驗(yàn)證等難題。因此，電弧試驗(yàn) 裝置的研究可以為深入理解燃弧機(jī)理、分析電弧特性，進(jìn)而提出快速 滅弧的方法以提高繼電器性能SJ可靠性提供有效支持。
由于影響電弧試驗(yàn)的因素很多，電弧試驗(yàn)的內(nèi)容也就相當(dāng)豐富。 試驗(yàn)環(huán)境氣體成分(如空氣、氮?dú)?、惰性氣體以及它們按不同比例的 混合氣體)、試驗(yàn)環(huán)境壓強(qiáng)、觸點(diǎn)分?jǐn)嗨俣取㈦娀」β实?，都屬于?響電弧燃燒的因素，因此需要大量的試驗(yàn)來(lái)研究它們對(duì)電弧燃燒產(chǎn)生 的影響。國(guó)內(nèi)外各電弧理論研究機(jī)構(gòu)都展開了對(duì)電弧試驗(yàn)裝置的開 發(fā)，但現(xiàn)有的裝置都只能進(jìn)行以上一項(xiàng)或幾項(xiàng)影響因素的試驗(yàn)，而且 裝置性能指標(biāo)參差不齊，試驗(yàn)效率低，試驗(yàn)結(jié)果可信度無(wú)法保證，無(wú) 法為電弧理論研究提供有效保證。為此，研究一套功能完善、高效可 靠的電弧試驗(yàn)裝置是十分必要的。 ，
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種性能指標(biāo)均勻、試驗(yàn)效率高、試驗(yàn)結(jié) 果可靠、為電弧理論研究提供有效保證的開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn) 方法及其裝置。 '
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它是由機(jī)械系統(tǒng)1和電躋系統(tǒng)2組 成的；機(jī)械系統(tǒng)1連接電路系統(tǒng)2。本發(fā)明開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法及其裝置，還有以下技術(shù) 特征
(1) 所述的機(jī)械系統(tǒng)1包括傳動(dòng)單元3、試驗(yàn)環(huán)境控制單元4、
密封罩5和底座6;密封罩5和底座6通過(guò)螺釘連接，傳動(dòng)單元3置 于密封罩5和底座6構(gòu)成的密封環(huán)境內(nèi)，試驗(yàn)環(huán)境控制單元4連接底 座6。
(2) 所述的傳動(dòng)單元3包括步進(jìn)電機(jī)7、滾珠絲杠8、動(dòng)觸頭裝 卡機(jī)構(gòu)9、靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)IO、滾動(dòng)導(dǎo)軌ll、滑塊12和彈簧13;步 進(jìn)電機(jī)7連接滾珠絲杠8，動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)9連接滾動(dòng)導(dǎo)軌11，靜觸 頭裝卡機(jī)構(gòu)10連接底座6，滾動(dòng)導(dǎo)軌11連接滾珠絲杠8，滑塊12連 接滾珠絲杠8，彈簧13連接動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)9。
(3) 所述的試驗(yàn)環(huán)境控制單元4包括可調(diào)吹弧永磁體14、抽真 空機(jī)15、充氣機(jī)16和真空表17;可調(diào)吹弧永磁體14連接底座6， 抽真空機(jī)16連接底座6，充氣機(jī)16連接底座6，真空表17連接底座 6。
(4) 所述的電路系統(tǒng)2包括信號(hào)調(diào)理電路18、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電— 路19、電機(jī)控制電路20、電弧控制電路21、微處理器22和工控機(jī) 23;信號(hào)調(diào)理電路18連接數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路19，數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路 19連接工控機(jī)23，電機(jī)控制電路20連接微處理器22，電弧控制電 路21連接微處理器22，微處理器22連接工控機(jī)23。
本發(fā)明一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法，包括繼電器電弧試 驗(yàn)和模擬電弧試驗(yàn)。
本發(fā)明一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法，還有以下技術(shù)特 征(1)所述的繼電器電弧試驗(yàn)，'步驟如下
步驟一將繼電器固定于靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)10;
步驟二系統(tǒng)初始化，'根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)可調(diào)吹弧永磁體(14) 位置；
步驟三將密封罩5與底座6緊密連接，先用抽真空機(jī)15抽盡
密封系統(tǒng)內(nèi)空氣，并用真空表17監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氣壓；再利用充氣機(jī)16
按本次試驗(yàn)要求的氣體成分和比例充入氣體； .
步驟四微處理器22發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路21，供電電
6路閉合；
步驟五微處理器22控制繼電器斷弁，同時(shí)開始采集觸點(diǎn)電壓 和電流信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路18后送入數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路19;
步驟六微處理器22發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路21，供電電
路斷開，試驗(yàn)結(jié)束。
(2)所述的模擬電弧試驗(yàn)，步驟如下
步驟一將靜觸頭固定于靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)IO，將動(dòng)觸頭固定于 動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)9;
步驟二系統(tǒng)初始化，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)可調(diào)吹弧永磁體(14). 位置；
步驟三工控機(jī)23向微處理器22發(fā)送信號(hào)，設(shè)定觸點(diǎn)分?jǐn)嗨俣?以及電弧供電電壓和電流；
步驟四將密封罩5與底座6緊密連接，先用抽真空機(jī)15抽盡
密封系統(tǒng)內(nèi)空氣，并用真空表17監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氣壓；再利用充氣機(jī)16 按本次試驗(yàn)要^^的氣體成分和比例充入氣體；
步驟五微處理器22發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路21，供電電
路閉合；
步驟六微處理器22控制歩進(jìn)電機(jī)7開始轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊12先加速 運(yùn)動(dòng)至預(yù)定速度，再勻速運(yùn)動(dòng)直至與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)9碰撞；
步驟七滑塊12與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)9共同以原速度勻速向前運(yùn) 動(dòng)，同時(shí)在微控制器22控制下開始采集觸點(diǎn)電壓和電流信號(hào)，信號(hào)
經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路18后送入數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路19;
步驟八滑塊12與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)9共同勻速運(yùn)動(dòng)一段距離直 至電弧熄滅后開始減速，并最終停止運(yùn)動(dòng)，微處理器22發(fā)出控制信 號(hào)給電弧控制電路'21，供電電路斷開；
步驟九微處理器22控制步進(jìn)電機(jī)7反轉(zhuǎn)，滑塊12返回初始位 置，動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)9在彈黌13推力作用下回到初始位置。
本發(fā)明開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法，解決了電弧理論研究過(guò) 程中理論分析或計(jì)算結(jié)果難以驗(yàn)證的難題。本發(fā)明提出了一種繼電器 電弧試驗(yàn)方法和一種模擬繼電器電弧試驗(yàn)方法。利用裝置可以測(cè)試不 同氣壓、保護(hù)氣體、分?jǐn)嗨俣?、觸點(diǎn)電壓和觸點(diǎn)電流以及在三維空間存在不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)吹弧情況下的電弧電特性，滿足了電弧試驗(yàn)過(guò)程 中對(duì)各種試驗(yàn)條件的要求，解決了試驗(yàn)效率低、試驗(yàn)結(jié)果可信度差的 問(wèn)題。本發(fā)明可以為深入理解燃弧機(jī)理、分析電弧特性，進(jìn)而提出快 速滅弧的方法以提高繼電器性能和可靠性提供有效支持。
(四)


圖1為本發(fā)的機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1，結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)
裝置，它是由機(jī)械系統(tǒng)(1)和電路系統(tǒng)(2)組成的；機(jī)械系統(tǒng)(1)
連接電路系統(tǒng)(2)。
所述的機(jī)械系統(tǒng)(1)包括傳動(dòng)單元(3)、試驗(yàn)環(huán)境控制單元(4)、 密封罩(5)和底座(6);密封罩(5)和底座(6)通過(guò)螺釘連接， 傳動(dòng)單元(3)置于密封罩(5)和底座(6)構(gòu)成的密封環(huán)境內(nèi)，試 驗(yàn)環(huán)境控制單元(4)連接底座(6)。
所述的傳動(dòng)單元(3)包括步進(jìn)電機(jī)(7)、滾珠絲杠(8)、動(dòng)觸 頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)、靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10)、滾動(dòng)導(dǎo)軌(11)、滑塊(12) 和彈簧(13);步進(jìn)電機(jī)(7)連接滾珠絲杠(8)，動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9) 連接滾動(dòng)導(dǎo)軌(11)，靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10)連接底座(6)，滾動(dòng)導(dǎo) 軌(11)連接滾珠絲杠(8)，滑塊(12)連接滾珠絲杠(8)，彈簧(13) 連接動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)。 '
所述的試驗(yàn)環(huán)境控制單元(4)包括可調(diào)吹弧永磁體(14)、抽真 空機(jī)(15)、充氣機(jī)(16)和真空表(17);可調(diào)吹弧永磁體(14)連 接底座(6)，抽真空機(jī)(16)連接底座(6)，充氣機(jī)(16)連接底座 (6)，真空表(17)連接底座(6)。
所述的電路系統(tǒng)(2)包括信號(hào)調(diào)理電路(18)、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電 路(19)、電機(jī)控制電路(20)、電弧控制電路(21)、微處理器(22) 和工控機(jī)(23);信號(hào)調(diào)理電路(18)連接數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)， 數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)連接工控機(jī)(23)，電機(jī)控制電路(20)連 接微處理器(22)，電弧控制電路(21)連接微處理器(22)，微處
8理器.(22)連接工控機(jī)(23)。
實(shí)施例2，結(jié)合圖1、圖2，本發(fā)明開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn) 方法，包括繼電器電弧試驗(yàn)和模擬電弧試驗(yàn)。
所述的繼電器電弧試驗(yàn)，步驟如下.-
步驟一將繼電器固定于靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10);
步驟二系統(tǒng)初始化，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)可調(diào)吹弧永磁體(14)
位置；
步驟三將密封罩(5)與底座(6)緊密連接，先用抽真空機(jī)(15) 抽盡密封系統(tǒng)內(nèi)空氣，并用真空表(17)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氣壓；再利用充 氣機(jī)(16)按本次試驗(yàn)要求的氣體成分和比例充入氣體；
步驟四微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)， 供電電路閉合； '
步驟五微處理器(22)控制繼電器斷開，同時(shí)開始數(shù)據(jù)采集觸 點(diǎn)電壓和電流信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路(18)后送入數(shù)據(jù)采集存
儲(chǔ)電路(19);
步驟六微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)，
供電電路斷開，試驗(yàn)結(jié)束。
所述的模擬電弧試驗(yàn)，步驟如下
步驟一將靜觸頭固定于靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10)，將動(dòng)觸頭固定 于動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9);
步驟二系統(tǒng)初始化，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)可調(diào)吹弧永磁體(14) 位置；
步驟三工控機(jī)(23)向微處理器(22)發(fā)送信號(hào)，設(shè)定觸點(diǎn)分 斷速度以及電弧供電電壓和電流；
步驟四將密封罩(5)與底座(6)緊密連接，先用抽真空機(jī)(15) 抽盡密封系統(tǒng)內(nèi)空氣，并用真空表(17)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氣壓；再利用充 氣機(jī)(16)按本次試驗(yàn)要求的氣體成分和比例充入氣體；
步驟五微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)， 供電電路閉合；
步驟六微處理器(22)控制步進(jìn)電機(jī)(7)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊(12) 先加速運(yùn)動(dòng)至預(yù)定速度，再勻速運(yùn)動(dòng)直至與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)碰+血
f里；
步驟七滑塊(12)與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)共同以原速度勻速 向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在微控制器(22)控制下開始采集觸點(diǎn)電壓和電流信 號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路(18)后送入數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19);
步驟八滑塊(12)與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)共同勻速運(yùn)動(dòng)一段 距離直至電弧熄滅后開始減速，并最終停止運(yùn)動(dòng)，微處理器(22)發(fā) 出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)，供電電路斷開；
步驟九微處理器(22)控制步進(jìn)電機(jī)(7)反轉(zhuǎn)，滑塊(12) 返回初始位置，動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)在彈簧(13)推力作用下回到 初始位置。
實(shí)施例3，本發(fā)明所述的開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)裝置，可以 進(jìn)行不同觸點(diǎn)材料(金、銀等)、電弧室氣體成分(空氣、氮?dú)?、?氣、氬氣等)和壓強(qiáng)、觸點(diǎn)分?jǐn)嗨俣?廣50cm/s)、分?jǐn)喙β?最大 電壓270V，最大電流250A)以及存在各種磁吹情況下的電弧試驗(yàn)。
總體來(lái)說(shuō)，裝置有兩項(xiàng)功能 一是進(jìn)行繼電器燃弧試驗(yàn)，即將繼電器 置于電弧室內(nèi)，在可控的環(huán)境下進(jìn)行燃弧試驗(yàn)；二是模擬電弧試驗(yàn)， 即將一組觸頭(靜觸頭和動(dòng)觸頭)放在電弧室內(nèi)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)二者 發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬電弧燃燒過(guò)程。
當(dāng)進(jìn)行繼電器電弧試驗(yàn)時(shí)工作步驟如下 步驟一將繼電器固定于靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10); 步驟二系統(tǒng)初始化，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)可調(diào)吹弧永磁體(14) 位置；
步驟三將密封罩(5)與底座(6)緊密連接，先用抽真空機(jī)(15)
抽盡密封系統(tǒng)內(nèi)空氣，并用真空表(17)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氣壓；再利用充 氣機(jī)(16)按本次試驗(yàn)要求的氣體成分和比例充入氣體；
步驟四微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21), 供電電路閉合；
步驟五微處理器(22)控制繼電器斷開，同時(shí)開始數(shù)據(jù)采集觸 點(diǎn)電壓和電流信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路(18)后送入數(shù)據(jù)采集存
儲(chǔ)電路(19);
步驟六微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)，供電電路斷開，試驗(yàn)結(jié)束。
當(dāng)進(jìn)行模擬電弧試驗(yàn)時(shí)工作步驟如下
步驟一將靜觸頭固定于靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10)，將動(dòng)觸頭固定 于動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9);
步驟二系統(tǒng)初始化，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)可調(diào)吹弧永磁體(14) 位置；
步驟三工控機(jī)(23)向微處理器(22)發(fā)送信號(hào)，設(shè)定觸點(diǎn)分 斷速度以及電弧供電電壓和電流；
步驟四將密封罩(5)與底座(6)緊密連接，先用抽真空機(jī)(15) 抽盡密封系統(tǒng)內(nèi)空氣，并用真空表(17)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氣壓；再利用充 氣機(jī)(16)按本次試驗(yàn)要求的氣體成分和比例充入氣體；
步驟五微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)， 供電電路閉合；
步驟六微處理器(22)控制步進(jìn)電機(jī)(7)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊(12) 先加速運(yùn)動(dòng)至預(yù)定速度，再勻速運(yùn)動(dòng)直至與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)碰 撞；
步驟七滑塊(12)與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)共同以原速度勻速 向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在微控制器(22)控制下開始采集觸點(diǎn)電壓和電流信 號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路(18)后送入數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19);
步驟八滑塊(12)與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)共同勻速運(yùn)動(dòng)一段 距離直至電弧熄滅后開始減速，并最終停止運(yùn)動(dòng)，微處理器(22)發(fā) 出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)，供電電路斷開；
步驟九微處理器(22)控制步進(jìn)電機(jī)(7)反轉(zhuǎn)，滑塊(12) 返回初始位置，動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)在彈簧(13)推力作用下回到 初始位置。
實(shí)施例4，結(jié)合圖1，本實(shí)施方式由密封罩(5)、底座(6)、步 進(jìn)電機(jī)(7)、滾珠絲杠(8)、動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)、靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu) (10)、滾動(dòng)導(dǎo)軌(11)、滑塊(12)、彈簧(13)、可調(diào)吹弧永磁體(14)、 抽真空機(jī)(15)、充氣機(jī)(16)和真空表(17)組成。電弧試驗(yàn)過(guò)程 中，燃弧氣體環(huán)境通過(guò)抽真空機(jī)(15)、真空表(17)和充氣機(jī)(16) 進(jìn)行控制。為了保證試驗(yàn)過(guò)程的可視性，密封罩(5)材料采用有機(jī)玻璃。密封罩(5)與底座(6)采用螺釘連接，且兩者之間夾有墊片 以保證密封性。為了減少運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的摩擦阻力，傳動(dòng)絲杠釆用滾珠絲
杠(8)，導(dǎo)軌采用滾動(dòng)導(dǎo)軌(11)。滾珠絲杠(8)、滾動(dòng)導(dǎo)軌(11) 通過(guò)緊固件連接在一起并固定在底座(6)上。為了保證滑塊(12) 與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)碰撞后速度不變或基木不變，滑塊(12)的 質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)的質(zhì)量，并且電機(jī)能夠提供足夠 大的轉(zhuǎn)矩?？烧{(diào)吹弧永磁體共有三個(gè)，置于三維坐標(biāo)空伺中兩兩互相 垂直，并且每個(gè)永磁體在一個(gè)方向上位置可調(diào)，調(diào)節(jié)方式為手動(dòng)調(diào)節(jié)， 調(diào)節(jié)范圍2 10cm。彈簧(13)的作用在于保證滑塊(12)與動(dòng)觸頭 裝卡機(jī)構(gòu)(9)發(fā)生完全非彈性碰撞，即碰撞后二者速度一致，并且 碰撞后可以利用彈簧推力使動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)自動(dòng)回到初始位置。 底座(6)上裝有密封插頭，整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)(1)通過(guò)插頭與電路系統(tǒng) (2)通過(guò)密封插頭連接，電路系統(tǒng)引出的信號(hào)線通過(guò)密封插頭引入 機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)。
實(shí)施例5，結(jié)合圖2，本實(shí)施方式包括信號(hào)調(diào)理電路(18)、數(shù)據(jù) 采集存儲(chǔ)電路(19)、電機(jī)控制電路(20)、電弧控制電路(21)、微 處理器(22)和工控機(jī)(23)。為了可以獲得燃弧過(guò)程中觸點(diǎn)兩端的 電壓波形和流經(jīng)觸點(diǎn)的電流波形，利用數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)實(shí)時(shí) 采集存儲(chǔ)觸點(diǎn)電壓和電流波形數(shù)據(jù)。由于觸點(diǎn)電壓和電流幅值較大， 為了滿足數(shù)據(jù)采集卡對(duì)輸入信號(hào)的要求同時(shí)保證采樣精度，利用信號(hào) 調(diào)理電路(18)分別將觸點(diǎn)電壓和電流信號(hào)幅值調(diào)整到0 士5V范圍 內(nèi)。對(duì)于觸點(diǎn)電壓信號(hào)(0 270V)，采用分壓方法進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。對(duì)于 觸點(diǎn)電流信號(hào)(0 250A)，利用采樣電阻將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)， 再根據(jù)信號(hào)幅值的大小將電壓信號(hào)經(jīng)自動(dòng)增益電路調(diào)理，然后送入數(shù) 據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)中。通過(guò)數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)得到每次試 驗(yàn)過(guò)程中的觸點(diǎn)電壓和電流數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)采用PCI 總線技術(shù)，整個(gè)電路集成于一塊板卡插入工控機(jī)(23)的PCI總線插 槽中。該數(shù)據(jù)采集卡主控芯片采用PCI9054，-最高采樣率1MSPS，模 擬輸入信號(hào)電壓范圍土5V，分辨率2mV，支持內(nèi)、外兩種觸發(fā)模式。 為了保證信號(hào)采集與電弧燃弧的同步性，本裝置采用外觸發(fā)模式。微 處理器(22)由10 口引出脈沖信號(hào)、方向控制儐號(hào)和脫機(jī)信號(hào)送入
12電機(jī)控制電路(20)中來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的啟停、轉(zhuǎn)速和方向。為了保
證電弧供電回路的可控性，在電路中串入電力M0SFET，通過(guò)電弧控 制電路(21)控制電力M0SFET的通斷從而控制整個(gè)電弧供電回路的 通斷。
權(quán)利要求
1. 一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法及其裝置，它是由機(jī)械系統(tǒng)(1)和電路系統(tǒng)(2)組成的；其特征在于機(jī)械系統(tǒng)(1)連接電路系統(tǒng)(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)裝置，所述的機(jī)械系統(tǒng)(1)包括傳動(dòng)單元(3)、試驗(yàn)環(huán)境控制單元(4)、 密封罩(5)和底座(6);其特征在于密封罩(5)和底座(6)通過(guò)螺釘連接，傳動(dòng)單元(3)置于密封罩(5)和底座(6)構(gòu)成的密 封環(huán)境內(nèi)，試驗(yàn)環(huán)境控制單元(4)連接底座(6)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)裝置，所述的傳動(dòng)單元(3)包括步進(jìn)電機(jī)(7)、滾珠絲杠(8)、動(dòng)觸頭 裝卡機(jī)構(gòu)(9)、靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10)、滾動(dòng)導(dǎo)軌(11)、滑塊(12) 和彈簧(13);其特征在于步紐電機(jī)(7)連接滾珠絲杠(8),動(dòng)觸 頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)連接滾動(dòng)導(dǎo)軌(11)，靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10)連接底 座(6)，滾動(dòng)導(dǎo)軌(11)連接滾珠絲杠(8)，滑塊(12)連接滾珠絲 杠(8)，彈簧(13)連接動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)裝置， 所述的試驗(yàn)環(huán)境控制單元(4)包括可調(diào)吹弧永磁體(14)、抽真空機(jī)(15)、充氣機(jī)(16)和真空表(17);.其特征在于:—可調(diào)吹弧永磁體 (14)連接底座(6)，抽真空機(jī)(16)連接底座(6)，充氣機(jī)(16) 連接底座(6)，真空表(17)連接底座(6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)裝置， 所述的電路系統(tǒng)(2)包括信號(hào)調(diào)理電路(18)、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)、 電機(jī)控制電路(20)、電弧控制電路(21)、微處理器(22)和工控 機(jī)(23);其特征在于信號(hào)調(diào)理電路(18)連接數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)，數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19)連接工控機(jī)(23),電機(jī)控制電路(20) 連接微處理器(22)，電弧控制電路(21)連接微處理器(22)，微 處理器(22)連接工控機(jī)(23)。
6. —種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法，其特征在于開關(guān)電 器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法包括繼電器電弧試驗(yàn)和模擬電弧試驗(yàn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法，所述的繼電器電弧試驗(yàn)，步驟如下步驟一將繼電器固定于靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10)r步驟二系統(tǒng)初始化，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)可調(diào)吹弧永磁體(14)位置；步驟三將密封罩(5)與底座(6)緊密連接，先用抽真空機(jī)(15) 抽盡密封系統(tǒng)內(nèi)空氣，并用真空表(17)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氣壓；再利用充 氣機(jī)(16)按本次試驗(yàn)要求的氣體成分和比例充入氣體；.步驟四微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)， 供電電路閉合；步驟五微處理器(22)控制繼電器斷開，同時(shí)開始數(shù)據(jù)采集觸 點(diǎn)電壓和電流信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路(18)后送入數(shù)據(jù)采集存 儲(chǔ)電路(19);步驟六微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)， 供電電路斷開，試驗(yàn)結(jié)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法，所述的模擬電弧試驗(yàn)，步驟如下步驟一將靜觸頭固定于靜觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(10)，將動(dòng)觸頭固定 于動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9);步驟二系統(tǒng)初始化，根據(jù)試驗(yàn)要求調(diào)節(jié)可調(diào)吹弧永磁體(14)位置；、步驟三工控機(jī)(23)向微處理器(22)發(fā)送信號(hào)，設(shè)定觸點(diǎn)分 斷速度以及電弧供電電壓和電流；步驟四將密封罩(5)與底座(6)緊密連接，先用抽真空機(jī)(15) 抽盡密封系統(tǒng)內(nèi)空氣，并用真空表(17)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)氣壓；再利用充 氣機(jī)(16)按本次試驗(yàn)要求的氣體成分和比例充入氣體；步驟五微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)， 供電電路閉合；步驟六微處理器(22)控制步進(jìn)電機(jī)(7)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊(12) 先加速運(yùn)動(dòng)至預(yù)定速度，再勻速運(yùn)動(dòng)直至與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)碰 撞；步驟七滑塊(12)與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)共同以原速度勻速向前運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在微控制器(22)控制下開始采集觸點(diǎn)電壓和電流信 號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路(18)后送入數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)電路(19); 步驟八滑塊(12)與動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)共同勻速運(yùn)動(dòng)一段距離直至電弧熄滅后開始減速，并最終停止運(yùn)動(dòng)，微處理器(22)發(fā)出控制信號(hào)給電弧控制電路(21)，供電電路斷開；步驟九微處理器(22) 空制步進(jìn)電機(jī)(7)反轉(zhuǎn)，滑塊(12) 返回初始位置，動(dòng)觸頭裝卡機(jī)構(gòu)(9)在彈簧(13)推力作用下回到 初始位置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種性能指標(biāo)均勻、試驗(yàn)效率高、試驗(yàn)結(jié)果可靠、為電弧理論研究提供有效保證的開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法及其裝置。它是由機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)組成的；機(jī)械系統(tǒng)連接電路系統(tǒng)。本發(fā)明一種開關(guān)電器觸頭分?jǐn)嚯娀≡囼?yàn)方法及其裝置，包括繼電器電弧試驗(yàn)和模擬電弧試驗(yàn)。本發(fā)明解決了電弧理論研究過(guò)程中理論分析或計(jì)算結(jié)果難以驗(yàn)證的難題。提出了一種繼電器電弧試驗(yàn)方法和一種模擬繼電器電弧試驗(yàn)方法。滿足了電弧試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)各種試驗(yàn)條件的要求，解決了試驗(yàn)效率低、試驗(yàn)結(jié)果可信度差的問(wèn)題。為深入理解燃弧機(jī)理、分析電弧特性，進(jìn)而提出快速滅弧的方法以提高繼電器性能和可靠性提供有效支持。
文檔編號(hào)G01R31/327GK101487877SQ20091007143
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月25日
發(fā)明者信鵬皓, 葉雪榮, 學(xué) 周, 崔行磊, 巖 李, 翟國(guó)富, 趙曉東 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)