一種交流接觸器觸頭接觸壓力動態(tài)測試裝置及其測試方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種交流接觸器觸頭接觸壓力動態(tài)測試裝置，該裝置包括上位機(jī)和下位機(jī)；上位機(jī)為工控機(jī)，下位機(jī)包括：觸頭接觸壓力傳感器、電荷放大器、信號調(diào)理電路、高速數(shù)據(jù)采集卡、合閘相角控制器；交流接觸器為測試試品。本發(fā)明不但能直接反映觸頭接觸壓力的動態(tài)變化過程，而且能夠更加直觀的反映觸頭彈跳的情況，以及同一觸橋兩個觸點閉合時的不同步性等問題。觸頭接觸壓力信號可以為今后研究最佳合閘相角等交流接觸器的動態(tài)參數(shù)、深入研究觸頭接觸瞬間觸頭接觸壓力同接觸電阻、觸頭振動等其他參數(shù)之間的關(guān)系以及交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計提供新的數(shù)據(jù)。
【專利說明】ー種交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)測試裝置及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及低壓電器領(lǐng)域內(nèi)動態(tài)特性參數(shù)的測試方法與裝置，具體來說是交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)信號的測試方法與裝置。
【背景技術(shù)】:
[0002]交流接觸器是ー種生產(chǎn)量大、應(yīng)用面廣的自動化電磁器件。交流接觸器觸頭的機(jī)械參數(shù)主要有觸頭的開距、超程、觸頭接觸壓カ和主觸頭的不同步性等。觸頭接觸壓カ分為觸頭初壓力與終壓カ，是重要的觸頭參數(shù)之一，對電器性能有著直接的影響。為了深入研究觸頭接觸瞬間觸頭接觸壓カ同接觸電阻、振動等其他參數(shù)之間的關(guān)系，還必須得到其動態(tài)全過程。
[0003]交流接觸器觸頭接觸壓カ的測量方法，上世紀(jì)80年代我國行業(yè)主要采用以下三種方法:拉紙法、燈光法和壓カ計法。其中拉紙法因檢測手段簡單較普遍采用，燈光法次之，而壓カ計法則較少。燈光法的測量結(jié)果與實測觸頭彈簧反力的實測值的誤差為(0?
1.6)%，而拉紙法的測量誤差為13.3%?20.4%。燈光法是目前測量精度較高的方法，但測量的手段稍復(fù)雜(要電源、每個斷ロ用的燈泡、導(dǎo)線等)。而拉紙法雖然測試手段簡便，但受紙的厚度、強度、觸頭表面的光潔度、拉紙者所施的力、拉紙的速度以及拉紙者的自身感覺等因素的限制，因而誤差較大。目前，國內(nèi)的交流接觸器觸頭接觸壓カ測試技術(shù)方面的專利還是空白。國外方面，上世紀(jì)八十年代日本專利ー種電磁接觸器接點接觸壓カ的測定用具(申請專利號JP58060230)，該測定用具是機(jī)械式的，通過測量動觸頭上的壓簧的變形來間接測量觸頭壓カ的大小，這種測量方法有兩個缺點，一是彈簧的弾性系數(shù)本來就誤差較大，這會使觸頭壓カ的測量誤差増大；再者，這種方法只能測出靜態(tài)的觸頭的初壓カ和終壓カ值，但是對于觸頭接觸壓カ的動態(tài)過程的測試還無法實現(xiàn)。
[0004]國內(nèi)高壓電器領(lǐng)域近幾年已經(jīng)有一些觸頭接觸壓カ測試裝置的專利技術(shù)(斷路器觸頭接觸壓カ的在線測量裝置201220715335、轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭壓カ檢測設(shè)備201210319320.4、高壓開關(guān)動靜觸頭壓カ測量裝置201110430292.9)。由于國際上公認(rèn)的高低壓電器的分界線是交流IkV (直流則為1500V)，交流IkV以上為高壓電器，IkV及以下為低壓電器。為保證高壓電器有足夠的絕緣距離，其觸頭外形尺寸較大；額定電流的大小決定了其載流體、觸頭的尺寸和結(jié)構(gòu)，額定電流愈大，它們的尺寸愈大，否則將不能滿足容許溫升的要求。因此高壓電器和低壓電器的觸頭在結(jié)構(gòu)和尺寸上有很大差別，高壓電器的觸頭接觸壓カ測試裝置可以包括包括底板、拉カ計、拉桿、夾緊力測量桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)，而低壓電器的觸頭安裝位置空間狹小，其接觸壓カ測試裝置的尺寸只能做的很小。因此對于這些高壓電器觸頭接觸壓カ測試的專利技術(shù)，只能借鑒ー些測試思路，還無法將其直接應(yīng)用在交流接觸器上。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)不能準(zhǔn)確的獲得交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)信號的問題，本發(fā)明提供了ー種利用PVDF壓電薄膜進(jìn)行交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)信號測試的裝置及其測試方法。該裝置采用PVDF壓電薄膜為敏感元件制作了一種觸頭接觸壓カ傳感器來動態(tài)的測量觸頭接觸壓力。測試時，將該觸頭接觸壓カ傳感器固定粘貼在交流接觸器靜觸頭的上表面，當(dāng)交流接觸器鐵芯閉合時，由于PVDF壓電薄膜受到動觸頭的撞擊，將產(chǎn)生相應(yīng)的電荷信號，將這個電荷量轉(zhuǎn)化成電壓信號，經(jīng)過標(biāo)定，就可以實時、動態(tài)的測試交流接觸器動、靜觸頭之間的接觸壓カ信號。壓電薄膜之所以即能探測非常微小的物理信號又能感受到大幅度的活動，是因為由它制成的傳感器響應(yīng)速度極快(ns級)，能夠及時準(zhǔn)確地捕捉瞬變信號；靈敏度很高，在相當(dāng)大的動態(tài)范圍內(nèi)(0~20GPa)都是線性的，遠(yuǎn)大于交流接觸器的最大接觸壓カ值。PVDF壓電薄膜的厚度一般為30i!m，易于切割，可以做的面積很小，且在實際應(yīng)用中，傳感器的厚度所導(dǎo)致的誤差可以忽略不計，完全符合觸頭接觸壓カ的測試要求。應(yīng)用該測試技術(shù)或裝置不但能直接反映觸頭接觸壓カ的動態(tài)變化過程，而且能夠更加直觀的反映觸頭彈跳的情況，以及同一觸橋兩個觸點閉合時的不同步性等問題。觸頭接觸壓カ信號可以為今后研究最佳合閘相角等交流接觸器的動態(tài)參數(shù)、深入研究觸頭接觸瞬間觸頭接觸壓カ同接觸電阻、觸頭振動等其他參數(shù)之間的關(guān)系，以及交流接觸器的優(yōu)化設(shè)計提供新的數(shù)據(jù)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0007]—種交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)測試裝置，該裝置包括上位機(jī)和下位機(jī)；上位機(jī)為エ控機(jī)，下位機(jī)包括:觸頭接觸壓カ傳感器、電荷放大器、信號調(diào)理電路、高速數(shù)據(jù)采集卡、合閘相角控制器；交流接觸器為測試試品；
[0008]連接方式為:觸頭接觸壓カ傳感器粘接在接觸器試品上，觸頭接觸壓カ傳感器的信號輸出端通過屏蔽線與電荷放大器連接；電荷放大器的輸出端通過屏蔽線連接到信號調(diào)理電路；信號調(diào)理電路的輸出端通過屏蔽線與高速數(shù)據(jù)采集卡連接；高速數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與エ控機(jī)相連；エ控機(jī)的輸出端連接到合閘相角控制器的信號輸入端，合閘相角控制器的信號輸出端與交流接觸器試品相連；
[0009]所述的觸頭接觸壓カ傳感器由引出線、上表面保護(hù)膜，PVDF壓電薄膜和下表面保護(hù)膜構(gòu)成；PVDF壓電薄膜的上、下表面分別為上表面保護(hù)膜和下表面保護(hù)膜，兩者的材質(zhì)都是聚四氟乙烯；PVDF壓電薄膜的一端有引出線用來引出壓電薄膜產(chǎn)生的電荷。
[0010]所述的合閘相角控制器組成包括電壓檢測電路、單片機(jī)和合閘執(zhí)行器三部分；其中單片機(jī)分別與電壓檢測電路、合閘執(zhí)行器相連，單片機(jī)與エ控機(jī)相連，合閘執(zhí)行器與交流接觸器相連。
[0011]所述的合閘控制器中，電壓檢測電路主要組成為過零比較器，過零比較器為LM324芯片；單片機(jī)為Atmel公司的AT89S52型單片機(jī)；合閘執(zhí)行器為大功率的場效應(yīng)管SSP17N80C。
[0012]高速數(shù)據(jù)采集卡為PC1-1712L型數(shù)據(jù)采集卡。
[0013]本裝置的測試試品為交流接觸器。
[0014]所述的交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)測試裝置的測試方法，包括以下步驟:
[0015](I)、測試時，用絕緣膠將觸頭接觸壓カ傳感器粘貼在被測交流接觸器的靜觸頭的上表面，引出線從靜觸頭支架的上部空隙中引出，通過壓電傳感器專用屏蔽線引入到電荷放大器；[0016](2)、總電源上電，エ控機(jī)程序檢查各個模塊供電電壓是否正常，如果正常，程序?qū)λ性O(shè)備進(jìn)行初始化設(shè)置；
[0017](3)、在エ控機(jī)上設(shè)定實驗參數(shù)；
[0018](4)、エ控機(jī)與下位機(jī)選相合閘相角控制器通信，將合/分閘相角發(fā)給選相合閘相角控制器，并向選相合閘相角控制器發(fā)送合/分閘的控制指令；
[0019](5)、選相合閘相角控制器收到合/分閘命令后，執(zhí)行合/分閘程序，控制交流接觸器吸合或分?jǐn)?。?分閘命令執(zhí)行完畢后，檢測交流接觸器試品是否正常吸合或分?jǐn)啵舫霈F(xiàn)故障，下位機(jī)向エ控機(jī)發(fā)送故障提示；
[0020](6)、選相合閘相角控制器執(zhí)行合閘程序以后，觸頭接觸壓カ傳感器上就會有接觸壓カ信號出現(xiàn)，這個信號經(jīng)電荷放大器放大處理后輸入信號調(diào)理電路；
[0021](7)、經(jīng)信號調(diào)理電路處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)入高速數(shù)據(jù)采集卡；
[0022]( 8 )、エ控機(jī)控制接收高速數(shù)據(jù)采集卡所采集的數(shù)據(jù)信號；
[0023]( 9 )、エ控機(jī)對所采集的信號波形進(jìn)行顯示并存儲測試結(jié)果。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下幾個主要的有益效果:
[0025]1、本裝置由エ控機(jī)控制整個測試過程，可自動、準(zhǔn)確完成交流接觸器動態(tài)特性測量試驗，提高了測量試驗的自動化水平；提供了良好的人機(jī)交互操作界面，方便用戶進(jìn)行試驗和查看試驗結(jié)果。
[0026]2、本發(fā)明所設(shè)計的觸頭接觸壓カ傳感器可與其它測量交流接觸器動態(tài)特性參數(shù)的方法(裝置)組合使用，從而實現(xiàn)交流接觸器動態(tài)特性參數(shù)的綜合測量。
[0027]3、本發(fā)明所設(shè)計的觸頭接觸壓カ傳感器可以實現(xiàn)觸頭壓カ的動態(tài)測量，填補了交流接觸器動態(tài)觸頭接觸壓カ參數(shù)測量方面的空白。
[0028]4、本發(fā)明所設(shè)計的觸頭接觸壓カ傳感器測力范圍廣，適用于所有型號的接觸器。
[0029]5、本發(fā)明所設(shè)計的觸頭接觸壓カ傳感器有較高的精度，可以準(zhǔn)確記錄觸頭上的壓カ變化。
[0030]6、本裝置測量觸頭動態(tài)壓カ變化的同吋，還可以反映觸頭的彈跳情況。通過觸頭壓カ的幅值變化情況，可以很明顯的看出觸頭彈跳的次數(shù)，以及觸頭的振動過程，包括無危險振動。
[0031]7、本裝置可以對同一觸橋兩端的兩個觸點分別或同時進(jìn)行測量。可用于分析觸頭系統(tǒng)運動過程中觸橋兩端兩個觸點上壓カ的變化情況，實現(xiàn)從新的角度分析雙斷點觸頭系統(tǒng)的動態(tài)過程。
[0032]8、本裝置可以實現(xiàn)所有的主觸頭、輔助觸頭同步或分別測量，可用于分析三相主觸頭的不同時合閘問題。
[0033]9、本發(fā)明所設(shè)計的觸頭接觸壓カ傳感器可進(jìn)ー步用于測量交流接觸器動、靜鐵芯之間的動態(tài)壓カ變化情況。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0034]圖1是本發(fā)明實施例觸頭接觸壓カ測試裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0035]圖2是本發(fā)明實施例觸頭接觸壓カ傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3是本發(fā)明實施例觸頭接觸壓カ傳感器安裝位置示意圖。[0037]圖4是本發(fā)明實施例合閘相角控制器的組成及連接關(guān)系圖。
[0038]圖5是本發(fā)明實施例測試系統(tǒng)的軟件流程圖。
[0039]圖6是用ADAMS軟件仿真的理想波形圖。
[0040]圖7是合閘相角約為240°時觸頭接觸壓力的動態(tài)變化波形圖。
[0041]圖8是合閘相角約為0°時觸頭接觸壓力的動態(tài)變化波形圖。
[0042]圖9是合閘相角約為70°時觸頭接觸壓力的動態(tài)變化波形圖。
[0043]圖10是合閘相角約為270°時觸頭接觸壓力的動態(tài)變化波形圖。
【具體實施方式】:
[0044]實施例:(結(jié)合附圖具體說明):
[0045]本發(fā)明所述的交流接觸器觸頭接觸壓力動態(tài)測試裝置的組成如圖1所示，分為上位機(jī)和下位機(jī)；上位機(jī)為工控機(jī)(6)，下位機(jī)包括:觸頭接觸壓力傳感器(2)、電荷放大器(3)、信號調(diào)理電路(4)、高速數(shù)據(jù)采集卡(5)、合閘相角控制器(7);交流接觸器(I)為測試試品。
[0046]連接方式為:觸頭接觸壓力傳感器(2)粘接在接觸器試品(I)上，觸頭接觸壓力傳感器(2)的信號輸出端通過屏蔽線與電荷放大器(3)連接；電荷放大器(3)的輸出端通過屏蔽線連接到信號調(diào)理電路(4);信號調(diào)理電路(4)的輸出端通過屏蔽線與高速數(shù)據(jù)采集卡
(5)連接；高速數(shù)據(jù)采集卡(5)的輸出端與工控機(jī)(6)相連；工控機(jī)(6)的輸出端連接到合閘相角控制器(7)的信號輸入端，合閘相角控制器(7)的信號輸出端與交流接觸器(I)試品相連；工控機(jī)(6)由顯示器、計算機(jī)主機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)組成，它分別與高速數(shù)據(jù)采集卡(5)和合閘相角控制器(7)相連。
[0047]電荷放大器(3)選用的是北戴河無線電廠新技術(shù)產(chǎn)業(yè)公司的DHF-10型六通道高精度電荷放大器。信號調(diào)理電路(4)采用研華公司提供的PCLD-8712型信號調(diào)理模塊。高速數(shù)據(jù)采集卡(5)是研華公司提供的PC1-1712L型數(shù)據(jù)采集卡；工控機(jī)(6)是研華公司提供的610H型工控機(jī)。
[0048]如圖2所示，本發(fā)明所述的觸頭接觸壓力傳感器(2)由引出線(8)、上表面保護(hù)膜(9)，PVDF壓電薄膜(10)和下表面保護(hù)膜(11)構(gòu)成；該觸頭接觸壓力傳感器的核心部件是PVDF壓電薄膜(10)，它是感測壓力的敏感元件；PVDF壓電薄膜(10)的上下表面有保護(hù)膜:上表面保護(hù)膜(9)和下表面保護(hù)膜(11)，兩者的材質(zhì)都是聚四氟乙烯，它們的作用是保護(hù)和絕緣。PVDF壓電薄膜(10)的一端有引出線(8)用來引出壓電薄膜產(chǎn)生的電荷。PVDF壓電薄膜的標(biāo)準(zhǔn)名稱為聚偏氟乙烯(PVDF)壓電薄膜，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):壓電常數(shù)d33為21±1PC/N ；厚度公差為±5% ;厚度是30 μ m。
[0049]圖3是觸頭接觸壓力傳感器(2)的安裝位置示意圖，如圖所示，觸頭接觸壓力傳感器(2 )的一端被固定在減震支撐(15 )上，減震支撐(15 )固定在靜觸頭支架(14 )上，該減震支撐的材質(zhì)是上海靜音減振器有限公司的JDl型橡膠減振墊；測試時用絕緣膠(12)將觸頭接觸壓力傳感器(2)粘貼在被測交流接觸器(I)的靜觸頭(13)的上表面，引出線(8)從靜觸頭支架(14)上部的空隙中引出，通過壓電傳感器專用屏蔽線引入到電荷放大器(3)。
[0050]圖4為選相合閘控制器(7)的原理圖:選相合閘控制器(7)的組成及連接關(guān)系為:選相合閘相角控制器(7)包括電壓檢測電路(16)、單片機(jī)(17)和合閘執(zhí)行器(18)三部分；其中單片機(jī)(17)分別與電壓檢測電路(16)、合閘執(zhí)行器(18)相連，單片機(jī)(17)與工控機(jī)
(6)相連，合閘執(zhí)行器(18)與交流接觸器(I)相連；上位機(jī)即工控機(jī)(6)作為主機(jī)控制試驗過程，根據(jù)用戶要求向單片機(jī)(17)發(fā)送所需的合閘相角值，單片機(jī)(17)接到指定的合閘相角后，采集電壓檢測電路(16)的激磁電壓信號，并計算得到當(dāng)前激磁電壓的過零時間點及精確的周期，然后按照工控機(jī)(6)指定的合閘相角計算延遲時間，延遲觸發(fā)合閘執(zhí)行器(18)控制交流接觸器(I)動作來完成交流接觸器的選相合閘功能。
[0051]選相合閘控制器(7)中電壓檢測電路(16)主要器件為過零比較器，由其實現(xiàn)電壓檢測功能，過零比較器為LM324芯片；單片機(jī)(17)選用Atmel公司的AT89S52型單片機(jī)；合閘執(zhí)行器(18)選用大功率的場效應(yīng)管SSP17N80C。
[0052]圖5是程序控制流程圖，具體描述如下:測試系統(tǒng)在進(jìn)行測試前，要先進(jìn)行初始化，檢測各個功能模塊是否正常，保證測量模塊的各個傳感器處于準(zhǔn)備狀態(tài)，并檢測電源電壓是否達(dá)到測試要求。當(dāng)單片機(jī)(17)收到工控機(jī)(6)發(fā)送的合閘命令時，單片機(jī)(17)開始采集電壓檢測電路(16)的激磁電壓過零信號，然后單片機(jī)(17)再計算出指定的相角所對應(yīng)的延遲時間；延遲時間到時，通過I/O 口向合閘執(zhí)行器(18)發(fā)送合閘命令，合閘執(zhí)行器(18)控制交流接觸器(I)動作實現(xiàn)交流接觸器的選相合閘；合閘執(zhí)行器(18)發(fā)出合閘指令的同時，信號調(diào)理模塊(4)、高速數(shù)據(jù)采集卡(5)開始工作，將采集到的數(shù)據(jù)信號輸入工控機(jī)(6)進(jìn)行存儲和顯示。該裝置采用LabVIEW進(jìn)行軟件編程，可以很容易的實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、顯不和存儲功能。
[0053]以市售獲得的CJ20-25交流接觸器為樣品進(jìn)行一相主觸頭接觸壓力的動態(tài)測試，測試時，需要測哪個觸頭的觸頭接觸壓力，就在那個觸頭的靜觸頭上粘貼一個觸頭接觸壓力傳感器。該交流接觸器為雙斷點橋式觸頭，故需在其一相主觸頭的兩個靜觸頭上均粘貼該觸頭接觸壓力傳感器。
[0054]測試時室內(nèi)溫度為17°C，濕度為21%，電荷放大器設(shè)定值為靈敏度21pc，增益0.lk，連續(xù)采集了 20組數(shù)據(jù)，目的是觀察:觸頭接觸壓力動態(tài)變化的趨勢；不同合閘相角下觸頭接觸壓力峰值的變化情況和觸頭的彈跳情況。
[0055]本發(fā)明交流接觸器觸頭接觸壓力動態(tài)測試裝置的測試方法，包括如下步驟:
[0056]1、如圖3所示，用絕緣膠(12)將觸頭接觸壓力傳感器(2)粘貼在被測交流接觸器的靜觸頭(13)的上表面，引出線(8)從靜觸頭支架(14)的上部空隙中引出，通過壓電傳感器專用屏蔽線引入到電荷放大器(3 )。
[0057]2、總電源上電，工控機(jī)(6)程序檢查各個模塊供電電壓是否正常，如果正常，程序?qū)λ性O(shè)備進(jìn)行初始化設(shè)置。
[0058]3、在工控機(jī)(6)上設(shè)定實驗參數(shù)，如合閘相角等。
[0059]4、工控機(jī)(6)與下位機(jī)選相合閘相角控制器(7)通信，將合/分閘相角發(fā)給選相選相合閘相角控制器(7)，并向選相合閘相角控制器(7)發(fā)送合/分閘的控制指令。
[0060]5、選相合閘相角控制器(7)收到合/分閘命令后，執(zhí)行合/分閘程序，控制交流接觸器吸合或分?jǐn)?。?分閘命令執(zhí)行完畢后，檢測交流接觸器試品(I)是否正常吸合或分?jǐn)?，若出現(xiàn)故障，下位機(jī)向工控機(jī)(6 )發(fā)送故障提示。
[0061]6、選相合閘相角控制器(7)執(zhí)行合閘程序的同時，觸頭接觸壓力傳感器(2)上就會有接觸壓力信號出現(xiàn)，這個信號經(jīng)電荷放大器(3)放大處理后輸入信號調(diào)理電路(4)。[0062]7、經(jīng)信號調(diào)理電路(4)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)入高速數(shù)據(jù)采集卡(5)。
[0063]8、工控機(jī)(6)控制接收高速數(shù)據(jù)采集卡(5)所采集的數(shù)據(jù)信號。
[0064]9、工控機(jī)(6)對信號進(jìn)行處理并顯示、存儲測試結(jié)果。
[0065]圖6是用ADAMS軟件仿真的一個觸頭接觸壓力的理想波形圖，其中A是一次彈跳的脈沖波形，B是二次彈跳的脈沖波形，C代表終壓力脈沖波形；圖7是合閘相角約為240°時觸頭接觸壓力的動態(tài)變化波形圖，其中波形Fl和波形F2分別是同一觸橋上、下兩個觸點的壓力變化波形。將圖6的仿真波形同圖7中的脈沖波形F2對比可以看出，圖7中波形F2可以反映出觸頭一次彈跳和二次彈跳的動態(tài)變化過程，兩次彈跳之間的每次顫振，經(jīng)放大也可以顯示出來。當(dāng)然我們也可以得到觸頭一次彈跳和二次彈跳的接觸壓力峰值大小?？梢姶朔椒梢缘玫角逦挠|頭接觸壓力的動態(tài)信號全過程。
[0066]另外，在圖7中對比波形Fl和波形F2可以看出，同一觸橋上兩個觸點的接觸壓力的幅值變化是不一致的。波形Fl的幅值變化要比波形F2平穩(wěn)的多，彈跳和振動都不如波形F2明顯。從時間軸上對比波形Fl和波形F2的初次上升時間，可以很清晰的看出同一觸橋上兩個觸點動作的不同步性。造成以上的不一致和不同步性的原因，一是由于交流接觸器觸頭觸橋的支撐結(jié)構(gòu)的限制，再者是工作和測試時必須將交流接觸器水平安裝，當(dāng)觸頭閉合時，由于觸頭觸橋支架下部與交流接觸器殼體摩擦較大，會使兩個觸點的閉合時間和觸頭接觸壓力大小有一定差別。
[0067]為了展示效果，我們附上圖8、9、10，分別是合閘相角約為0°、70°、270°時的接觸壓力波形圖。圖8中的波形F3和F4分別是同一觸橋上兩個觸點的接觸壓力變化波形，波形U代表電流，波形V代表電壓。對比這三張圖可以看出，合閘相角不同時，觸頭壓力的幅值變化很大；通過觸頭壓力的幅值變化情況，可以很明顯的看出觸頭彈跳的次數(shù)，以及觸頭的振動過程，包括無危險振動(即觸頭閉合時有振動，但是動、靜觸頭并不分離，低壓電器行業(yè)把此時的觸頭振動稱之為無危險振動)也能反映出來。這對于我們判斷最佳合閘相角是非常有價值的。
[0068]該方法可以單獨或同時測試任一觸頭的接觸壓力，放還可以將該觸頭接觸壓力傳感器放置于動、靜鐵芯之間，以測量交流接觸器動、靜鐵芯之間動態(tài)接觸壓力信號。本測試系統(tǒng)可以隨時存儲觸頭接觸壓力及動、靜鐵芯之間接觸壓力信號的數(shù)據(jù)，以供日后分析處理。
[0069]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.ー種交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)測試裝置，其特征為該裝置包括上位機(jī)和下位機(jī)；上位機(jī)為エ控機(jī)，下位機(jī)包括:觸頭接觸壓カ傳感器、電荷放大器、信號調(diào)理電路、高速數(shù)據(jù)采集卡、合閘相角控制器；交流接觸器為測試試品； 連接方式為:觸頭接觸壓カ傳感器粘接在交流接觸器試品上，觸頭接觸壓カ傳感器的信號輸出端通過屏蔽線與電荷放大器連接；電荷放大器的輸出端通過屏蔽線連接到信號調(diào)理電路；信號調(diào)理電路的輸出端通過屏蔽線與高速數(shù)據(jù)采集卡連接；高速數(shù)據(jù)采集卡的輸出端與エ控機(jī)相連；エ控機(jī)的輸出端連接到合閘相角控制器的信號輸入端，合閘相角控制器的信號輸出端與交流接觸器試品相連； 所述的觸頭接觸壓カ傳感器由引出線、上表面保護(hù)膜、PVDF壓電薄膜和下表面保護(hù)膜構(gòu)成；PVDF壓電薄膜的上、下表面分別為上表面保護(hù)膜和下表面保護(hù)膜，兩者的材質(zhì)都是聚四氟こ烯；PVDF壓電薄膜的一端有引出線用來引出壓電薄膜產(chǎn)生的電荷； 所述的合閘相角控制器組成包括電壓檢測電路、單片機(jī)和合閘執(zhí)行器三部分；其中單片機(jī)分別與電壓檢測電路、合閘執(zhí)行器相連，單片機(jī)與エ控機(jī)相連，合閘執(zhí)行器與交流接觸器相連。
2.如權(quán)利要求1所述的交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)測試裝置，其特征為所述的合閘控制器中，電壓檢測電路主要組成為過零比較器，過零比較器為LM324芯片；單片機(jī)為Atmel公司的AT89S52型單片機(jī)；合閘執(zhí)行器為大功率的場效應(yīng)管SSP17N80C。
3.如權(quán)利要求1所述的交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)測試裝置，其特征為高速數(shù)據(jù)采集卡為PC1-1712L型數(shù)據(jù)采集卡。
4.如權(quán)利要求1所述的交流接觸器觸頭接觸壓カ動態(tài)測試裝置的測試方法，其特征為包括以下步驟: (1)、測試時，用絕緣膠將觸頭接觸壓カ傳感器粘貼在被測交流接觸器的靜觸頭的上表面，引出線從靜觸頭支架上部的空隙中引出，通過壓電傳感器專用屏蔽線引入到電荷放大器； (2)、總電源上電，エ控機(jī)程序檢查各個模塊供電電壓是否正常，如果正常，程序?qū)λ性O(shè)備進(jìn)行初始化設(shè)置； (3)、在エ控機(jī)上設(shè)定實驗參數(shù)； (4)、エ控機(jī)與下位機(jī)的選相合閘相角控制器通信，將合/分閘相角發(fā)給選相合閘相角控制器，并向選相合閘相角控制器發(fā)送合/分閘的控制指令； (5)、選相合閘相角控制器收到合/分閘命令后，執(zhí)行合/分閘程序，控制交流接觸器吸合或分?jǐn)?；?分閘命令執(zhí)行完畢后，檢測交流接觸器試品是否正常吸合或分?jǐn)啵舫霈F(xiàn)故障，下位機(jī)向エ控機(jī)發(fā)送故障提示； (6)、選相合閘相角控制器執(zhí)行合閘程序以后，觸頭接觸壓カ傳感器上就會有接觸壓カ信號出現(xiàn)，這個信號經(jīng)電荷放大器放大處理后輸入信號調(diào)理電路； (7)、經(jīng)信號調(diào)理電路處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)入高速數(shù)據(jù)采集卡； (8)、エ控機(jī)控制接收高速數(shù)據(jù)采集卡所采集的數(shù)據(jù)信號； (9)、エ控機(jī)對所采集的信號波形進(jìn)行顯示并存儲測試結(jié)果。
【文檔編號】G01L5/00GK103604544SQ201310639230
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月30日
【發(fā)明者】蘇秀蘋, 李俊峰, 陸儉國, 李勝利, 李文華, 喬愉, 程文 申請人:河北工業(yè)大學(xué)